基于四元数和航天器姿轨信息的相对位姿确定算法

航天器间的相对位姿确定是航天器编队飞行、交会与对接、捕获与维护等重大航天任务的关键技术.基于图像信息的相对位姿确定是目前国内外研究的热点,是解决航天器相对位姿确定问题的有效方法.文中在航天器姿态动力学、机器视觉理论基础上,提出基于四元数和航天器姿轨信息的相对位姿确定算法.在定姿方面,该算法采用了四元数法,与传统的Hall算法相比,降低了雅可比矩阵的阶数,从而减小了计算量;另外,在基于四元数算法的最小二乘估计中,该算法充分利用了航天器姿轨信息作为初始值,减少了计算的迭代次数,提高了算法的效率.     

无地面控制点卫星摄影测量

阐述了无地面控制点卫星摄影测量的难点,简要介绍了二线阵CCD影像和三线阵CCD影像卫星摄影测量的精度 ,最后介绍了LMCCD相机用于无地面控制卫星摄影测量的可行性.     

无地面控制点卫星摄影测量

阐述了无地面控制点卫星摄影测量的难点,简要介绍了二线阵CCD影像和三线阵CCD影像卫星摄影测量的精度,最后介绍了LMCCD相机用于无地面控制卫星摄影测量的可行性.     

基于ODTK的卫星初始轨道确定

在空间目标监视和反导预警的研究中,卫星的轨道确定是一项极其复杂和困难的工作,为此运用Orbit Determination Tool Kit（ODTK）高级定轨分析软件,针对卫星初轨确定的一般性算法步骤,设计了详细的软件操作步骤来快速的执行卫星初轨确定任务,并通过实际数据验证了该操作步骤的有效性.     

卫星振动对线阵CCD推扫图像影响的仿真实验

卫星平台上不可避免的会产生各种频率的振动,这些振动对最终的成像质量产生一定的影响.基于线阵CCD推扫成像原理,在一定的轨道条件下,采用IDL语言编程实现了一个仿真原型系统,对不同频率和振幅条件下振动所造成的影响进行了图像仿真.实验成果对于研究卫星平台的振动对线阵CCD推扫成像质量影响的机理以及遥感图像的去噪和增强具有一定的理论和应用价值.     

基于ODTK的卫星精密轨道确定

为快速有效地执行卫星的精密轨道确定任务,引入AGI公司的ODTK（orbit determination tool kit）软件,给出了ODTK软件执行精密轨道确定任务的算法原理和操作步骤,并基于仿真实例分析了轨道确定结果的残差分布和定轨精度。结果表明,ODTK软件能够提供稳定的滤波性能、精密的轨道确定结果和丰富的数据分析图表,可以作为开展卫星精密轨道确定研究的分析工具和验证卫星精密轨道确定算法有效性的参考标准。     

低轨卫星通信系统的前导序列设计研究

由于低轨卫星波束小区最大前导到达时间差远大于地面5G小区,在后5G低轨卫星通信系统中直接应用现有5G前导序列设计易导致定时提前估计失败。通过分析两步定时提前估计流程和前导序列间干扰,本文提出了一种增强前导序列设计方案,核心思想为灵活级联前导子序列以及在子序列间进行差异化功率分配。仿真表明,当接入用户数为32且信噪比为-10dB时,所提方案相比现有方案能显著降低考虑定时提前估计精度时的前导漏检率,降低了用户随机接入失败可能性。     

基于内力的卫星编队飞行动力学建模

基于内力的卫星编队飞行凭借良好的性能正日益受到重视,但由于该类编队的控制力对卫星间的相对位置和相对姿态均高度敏感,并且控制力和控制力矩之间存在耦合,给动力学建模带来了很大的挑战.首先,建立了六自由度的内力编队姿轨耦合动力学模型,该动力学模型利用了控制力和控制力矩的耦合效应,可以同时针对编队卫星的相对位置和相应姿态设计相应的控制律,从而实现编队的六自由度协同控制.最后,通过采用伪谱法求解编队构型的重构问题,对该动力学模型进行了验证.     

基于北斗B3频点的低轨卫星实时定轨性能评估

基于自主研制的搭载于浙江大学皮星三号（ZDPS-3）任务的星载GPS/北斗双模接收机,在北斗B3频点上开展低轨卫星实时定轨仿真试验,对基于北斗（特别是B3频点）的实时定轨性能进行评估. 结果表明：B3频点的测距伪码码速率高,其抗噪声性能优于B1频点,有利于提升北斗导航系统下的低轨卫星定轨精度. 在建立观测模型和定轨算法模型并检验接收机实测数据质量的基础上,利用导航信号模拟器建立半物理仿真实验平台. 实验结果表明,在仅使用北斗二号14颗导航卫星的条件下,利用B3频点能获得明显优于B1频点的实时定轨精度,并且与基于处于完全运行状态的GPS的定轨精度相当.     

基于等距序列图像的快速拼接技术

针对工程领域中经常需要采集多幅序列数字化图像，并将序列图像进行快速精确拼接、实时显示的需求，提出了一种基于等距序列图像快速拼接方法和数学模型。其利用图像匹配算法确定初始拼接点位置，采用精密光栅作为定位元件，准确测定拼接点位置，并获得等距序列图像，并利用所提出的数学模型可对序列图像进行一次性快速拼接。同时，在激光干涉仪上验证了数学模型，结果表明，提出的方法和模型在满足图像拼接精度的前提下，可大幅度提高拼接速度。     

基于磁强计和陀螺测量的卫星轨道姿态一体化确定算法

突破卫星轨道和姿态参数分别确定分而治之的传统模式,提出了利用磁强计和陀螺测量信息同时确定卫星轨道和姿态参数的新方法。利用磁强计提供的地磁场测量值与地磁场模型计算值之间的差值,以及陀螺提供的角速度信息,推导了轨道姿态一体化确定扩展卡尔曼滤波算法。利用局部可观测性理论定量地计算系统局部可观测矩阵的条件数,进而利用该条件数对系统的可观测性进行深入分析。最后对本文算法进行了数学仿真,结果表明该算法的可行性和有效性。     

基于地磁场的轨道姿态一体化确定

突破卫星轨道和姿态参数分别确定分而治之的传统模式,提出了利用磁强计和陀螺测量信息同时确定卫星轨道和姿态参数的新方法.利用磁强计提供的地磁场测量值与地磁场模型计算值之间的差值,以及陀螺提供的角速度信息,推导了轨道姿态一体化确定扩展卡尔曼滤波算法.利用局部可观测性理论定量地计算系统局部可观测矩阵的条件数,进而利用该条件数对系统的可观测性进行深入分析.最后对本文算法进行了数学仿真,结果表明该算法的可行性和有效性.     

卫星姿态精度对TDI CCD相机的影响

正确的姿态控制精度是TDI CCD卫星相机正常工作的基本前提，通过分析、计算卫星姿态控制精度导致的像移量及其与调控传递函数的对应关系，给出了TDI CCD相机对卫星姿态精度的要求，实例计算结果表明，TDI CCD相机对卫星姿态控制精度的要求比普通CCD相机的要求高，且随着TDI积分级数的增加，对卫星姿态的稳定度要求变得尤为苛刻。     

卫星姿轨控实时仿真系统及串口通信建模

为测试星载计算机软件和硬件接口实时性能,采用dSPACE多处理器系统设计了卫星姿态和轨道控制实时仿真系统．介绍了该系统硬件和Simulink模型总体结构．采用Simulink、Stateflow和S函数建立了该系统的关键模型——串口通信接口模型．仿真结果表明设计的实时仿真系统和接口模型是有效的．     

基于GPS测量像控点的精度分析

在全国第二次土地调查中,笔者采用GPS卫星定位系统测量底图像控点.将GPS测量所获得的地心坐标转换成地参坐标,以此获得进行GPS网约束平差时,对已知点的地参坐标的精度进行检验的方法,以此作为依据来判断已知点可靠性.     

一种基于GPS单差模型的姿态解算算法

针对采用双差模型无法克服双差观测量的强相关性这一问题,以观测量不相关的单差模型为基础,提出一种可递归处理的定姿算法.该方法用码观测量辅助载波相位观测值,增加了信息量,通过递归估计模糊度浮点解及其方差协方差矩阵,从而可以利用LAMBDA算法估计整周模糊度.该算法计算量较小,且具有数值稳定性.实验结果表明,该算法的初始化时...     

大气层外拦截器开关式姿态控制律设计

以大气层外拦截器为背景,为了提高姿态控制系统对干扰力矩的鲁棒性,基于预测控制方法设计了开关式姿态控制律.将导引头视场约束和姿态角速度约束以输出约束的形式添加到预测控制的优化问题中,保证了目标不脱离视场.针对线性化后的姿态运动模型,采用约束"紧缩"的方法,通过适当的调整约束集,保证了算法的鲁棒性.在此基础上得到了带有开关输入的姿态控制对应的优化问题.仿真结果表明,本文给出的设计方法即使在存在较大干扰力矩的情况下仍然能够满足姿态控制精度要求.     

固定时间稳定航天器相对轨道悬停控制

针对航天器相对空间目标的定点悬停控制需求,基于非线性反馈固定时间稳定算法设计了一种闭环悬停控制律.阐述了固定时间稳定的原理,以C-W方程为相对运动模型设计了悬停控制律,可以通过改变相关控制参数来消除初始悬停误差和干扰的影响,实现对控制效果的调节.结果分析表明,提出的控制律对初始悬停误差收敛速率较快,能够保持长时间、高精度定点悬停,仿真结果验证了方法的有效性.     

基于Legendre伪谱法的卫星轨道转移燃料最优控制

以真近点角为自变量,介绍了形式简单的卫星相对运动动力学模型,给出了和真近点角相匹配的性能指标.利用伪谱法将最优控制问题转化为参数优化问题,以状态转移矩阵为基础给出了仅以初末状态为约束的最优控制律,然后针对线性化模型,给出了以状态方程为约束的最优控制律.设计的控制律均为解析形式,不需要利用NPL算法进行计算.仿真结果表明设计的控制律是有效的.     

自适应扩展卡尔曼滤波在卫星姿态确定系统中的应用

扩展卡尔曼滤波（以下简称EKF）算法应用于卫星姿态确定系统时需要已知精确的系统模型及过程噪声和观测噪声统计特性,并有计算量过大的问题。本文在EKF算法中加入噪声观测器,构成自适应扩展卡尔曼滤波算法（Adaptive Extended Kalman Filter,以下简称AEKF）,使系统能够在传感器噪声统计特性未知的情况下,依然获得较高的系统状态估计精度,增强了系统的鲁棒性。并且AEKF算法简化了系统状态方程,相对于EKF算法减少计算量。经数学仿真验证,AEKF算法能较好地对传感器噪声的统计特性进行在线估计,使姿态确定系统正常工作,有较高的工程应用价值。