MetroIn在飞船精度测量中的应用

根据航天部门对飞船舱体高精度的总装要求,基于MetroIn开发飞船专用测量模块,采用空间前方交会以及镜面准直原理,进行点位坐标测量、立方镜准直测量以及平面镜准直测量.构建舱体坐标系、立方镜坐标系以及平面镜法线,进而解算出两坐标系之间的3个平移参数和9个转换参数,以及坐标系与镜面法线之间的3个参数,取得了良好的效果.     

基于数据处理的航天器总装过程风险管控

针对航天器总装过程的风险识别与控制要求,提出一种基于数据处理的风险评价模型.该模型依托生产管理软件系统,选取设计文件变更次数、工艺文件变更次数和工装不满足工序要求数等为统计原始数据,依据经验公式量化地计算出总装各个阶段的风险,针对不同风险等级采取相应的风险控制措施,并应用到我国航天器总装过程管理中.在某遥感卫星的应用中,该模型在整星总装研制周期压缩25%的条件下,实现了"零缺陷"的质量目标,表明了所述方法在航天器总装过程风险管控中的有效性.     

一种星载相对测量设备的在轨标定方法

受主动段振动、在轨力热变形等因素影响，星载相对测量设备的测量坐标系相对于设备基准坐标系会产生一定偏移，引入测量误差，从而影响卫星的相对导航精度。为解决该问题，提出了一种基于全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)差分定位数据的星载相对测量设备在轨标定方法，通过分析确定了影响其在轨标定精度的主要因素和其可达到的在轨标定精度水平，并结合在轨数据验证了该方法的正确性和有效性。     

航天器变形高精度测量技术

随着航天器在轨对地测量精度的不断提高,其自身的尺寸精度、尺寸稳定度也要维持较高的水平。由于航天器工作在高低温交变的热环境中,会引起自身尺寸的微小变化,导致航天器对地测量精度降低。基于二维PSD的高精度测量技术,研究航天器微变形测量问题。阐述该技术在航天器微变形高精度测量的基本方案及工程可行性。     

用于航天器振动测量的激光雷达微弱信号提取技术

基于激光雷达的飞行振动参数测量可避免现有振动测点点式分布的现状,实现振动物理量场测量.同时,由于具有非接触测量的特点,还可解决现有振动传感器与飞行器测点间刚性连接安装问题以及振动测量过程中由于滤波器设置产生的测量不准确的问题.然而航天器内、外部空间结构复杂、仪器设备空间投影平面重叠多,因此用于航天器飞行状态下弹箭上振动...     

大直径回转件圆度检测的测点优化技术研究

为提升大直径回转件在旋转状态下的圆度测量精度,在分析3个测点的角度布置对精度影响基础上建立优化模型,提出了基于粒子群及遗传混合算法的三测点角度优化策略。结合外轮廓测量模型及圆度提取技术,分析传感器布置角度对圆度提取精度的影响,建立以误差传递系数为基础的测点位置优化函数;利用粒子群优化与遗传互补产生新粒子种群的混合算法,获取给定谐波级次下三传感器的周向角度值;计算给定谐波级次（160、240、480）下测点的周向布置角度,并对比测点角度优化前后的误差传递系数值,分别用虚拟工件及现场实物完成了测点角度与圆度提取精度的测试实验。结果表明：测点角度优化后的误差传递系数值小于其他布置状态,所提取圆度更接近于其真实圆度值,精度约0.010 mm;该三测点角度优化策略提升了回转件圆度信息的测量精度,为大直径回转件的高精度制作提供了有效检测手段。     

航天器舱内设备热布局优化及仿真

针对航天器舱内安装板上设备控温需求,提出利用有约束条件下离散系统最优控制问题的数学模型,借助有限差分软件Thermal Desktop,并进行二次开发对安装板厚度和设备布局方案进行自动寻优仿真,通过计算安装板厚度、设备布局位置对设备温度的影响,得到满足设备温度、安装板质量等参数综合最优的设备布局方案,不仅节省了航天器上热控系统资源,同时较大程度地提高了可靠性。     

半捷联惯导系统轴向角度安装误差分析与补偿

针对半捷联惯性测量系统中轴向角度安装误差影响系统姿态测量精度的问题,分析了轴向角度安装误差的来源、产生机理及其对姿态测量精度的影响规律,并从理论上推导了其数学表达式。在此基础上,提出了轴向角度安装误差的分级补偿方法。该方法的核心思想是,根据轴向角度安装误差产生的原理和作用机理不同,依次对其补偿。地面实测试验表明,对轴向角度安装误差的补偿方法是正确和有效的,利用该补偿方法可以将轴向角度安装误差引起的周期性姿态测量误差由0.32°减小到0.05°以内,减小幅度达1个数量级,显著地提高了系统的解算精度。     

双加速度计滤波法测量弹丸轴向加速度

弹丸的射程预测通常需要采用加速度计测量其轴向加速度,为了消除加速度计安装位置、安装误差以及弹丸姿态运动对弹丸轴向加速度测量精度的影响,文中基于刚体弹道模型对双加速度计滤波法测量精度进行了仿真分析.仿真结果表明:双加速度计滤波法测量误差为0.6 m/s2(1σ),该方法可以有效地提高测量精度.     

基于虚拟滑模控制方法的非合作航天器姿态估计

针对非合作航天器的非线性姿态估计问题,提出一种利用虚拟滑模控制思想实现对目标航天器姿态参数估计的方法。将立体视觉系统输出的实时观测数据作为虚拟控制系统的输入,将航天器的姿态动力学数学模型作为虚拟的控制对象,采用滑模变结构控制器计算出虚拟力矩控制量,从而使虚拟航天器的姿态与观测姿态同步,虚拟航天器姿态即为非合作航天器姿态参数的估计值。仿真实验验证表明,在存在系统误差及状态量初始误差较大的情况下,所提出的基于虚拟滑模控制的估计算法估计效果优于扩展卡尔曼滤波算法,并较好地协调了变结构控制鲁棒性与平滑控制抖振之间的矛盾。     

星载仪器安装姿态在线测量与数据分析技术

针对星载仪器安装姿态测量效率低、数据采集与分析困难等问题,提出一种模型数据驱动的产品安装姿 态在线测量方法。通过提取卫星3 维设计模型中待测目标上棱镜的坐标信息,驱动高精度在线测量系统实现实测场 景中目标安装姿态地自动化测量;设计产品装配精度在线测量数据管理系统,完成精测数据集成接口的设计与开发, 实现数据的在线采集、关联融合与分析应用。以风云四号某星上的探测仪器为精测试验对象,结果表明：相比传统 精测方法,该方法的精测效率提高75.5%,极大地减少操作人员数量,提高作业效率,增强卫星精测过程的数据追 溯与质量管控能力,应用效果良好。     

细长腔体检测机器人设计研究

对现有人力不可达腔体的几种机器人检测方式进行比较,针对安装有精密零件的某航天器腔体设计了一台检测机器人XN-600-3.该机器人基于柱坐标系设计,视觉系统固定在一条细长机械臂末端,由两自由度关节驱动深入腔内进行检测。该机器人的大部分功能集中在机座内,即机械臂的全部驱动件移至机座内,悬臂部分负载最轻刚度最高,执行系统拥有最优的动态性能。试验证明该机器人具有长行程、高刚度、大回转角、小回转半径的优点,检测过程中视觉系统振幅最大为0.6 mm.通过机械臂末端的高精度摄像机捕获图像,该机器人可用于腔内装配尺寸或焊接质量等检测项目。     

舰载光电跟踪设备视轴稳定分析

舰船摇摆影响舰载光电跟踪设备的精度，视轴稳定是提高武器精度的关键，故采用坐标变换技术，在跟踪设备的方位和俯仰轴上对船摇状态角进行实时补偿，视轴稳定控制主要是船摇前馈控制，速率陀螺反馈控制，复合控制，通过数学推导，由舰船摆引起的视轴附加角速度公式，设计了一种能够较好解决船摇隔离问题的伺服控制系统。该系统用测速机构成闭环，作速度反馈，编码器作位置反馈，速率陀螺测量并前馈舰船摇速度信号，给出了前馈回路设计及用SIMULINK进行的仿真框图，该系统精度高，隔离效果好。     

无人地面平台多传感器的联合外标定方法

针对现有的传感器标定方法的不足,提出一种采用3D标定物的无人地面平台多传感器联合外标定方法。在参考和借鉴国内外学者的智能移动机器人传感器标定研究成果的基础上,建立了无人地面平台和多传感器坐标系;并从3D标定物、多层激光测距仪的外标定、多层激光测距仪和CCD摄像机的联合外标定、坐标系之间的齐次变换和L-M非线性最优算法等几个方面论述多传感器的外标定方法和步骤;对标定结果进行了验证和误差分析。现该方法已经成功应用于中型无人地面平台项目。应用结果表明:该方法能修正各传感器的安装位姿误差,保证标定后的各传感器的测量精度和目标(障碍物)在平台坐标系的一致性。     

方位俯仰跟踪框架下的角偏差无奇点修正方法

分析回顾了雷达工程中,当前通用的方位俯仰极坐标框架下,无线电雷达跟踪测量系统角偏差正割补偿修正方法的由来及其局限性;提出了跟踪指向坐标系的定义。利用坐标转换原理给出了一种简便易行的偏差无奇点精确修正推导新方法,并证明了新方法与通用的基于立体几何推理方法的等价性,同时分析了新方法在雷达轴系偏差修正中的典型应用及其对系统跟踪测量精度的影响。对于89°仰角、方位俯仰角偏差均为3 mrad的情形,正割补偿修正法指向计算存在6 759.2″ 的方位角误差和63.5″的俯仰误差。新的推理方法有利于极坐标框架下的空间目标高精度跟踪与测量,尤其是高仰角过顶跟踪性能、指向精度和跟踪数据利用率的提高。     

雷达系统误差协同配准算法研究

雷达系统误差的配准方法受公共目标选取、目标运动预测、异步时间对齐等因素的影响,在实际应用中受到较大限制。利用数据链网络的通信功能和时间同步功能,论文提出了一种协同的配准算法,利用飞机自身构造的虚拟坐标系,获得配准的高精度基准源,实现对雷达的有效系统误差估计。算法基于Kalman滤波器实现,对存储和计算能力要求不高并具有良好的收敛性能,其估计精度较好,而且对采样周期没有要求,符合数据链和战术互联网的实际传输要求。     

基于在线调姿的航天器舱段自动对接系统设计

为解决中小型航天器舱段结构尺寸多样造成的自动化对接效率低、精度差等问题,提出了一种基于在线调姿的自动对接系统。该系统采用多自由度、可适应性调姿托架设计及多传感器数字化在线测量技术,通过调姿运动学分析,优化了航天器舱段对接流程,有效提高了航天器舱段对接的精度和效率。搭建了一台航天器舱段装配原理样机,并进行舱段自动对接试验,结果表明：该系统能够实现舱段部件的快速、精准调姿和对接。     

激光平行检测阵列弹幕测试系统安装误差分析及修正

针对线激光平行检测阵列测试弹幕武器密集度时的结构误差问题,研究了不同安装误差情况对测量误差的影响,给出了误差传递关系式。定量分析了安装误差引起的测量误差分布情况,并分析了靶面面积为10 m×10 m,靶框安装距离误差5 cm,向右倾斜2°,向后倾斜2°时,3种典型误差同时存在情况下的测量误差分布情况。结果表明：x坐标最大误差为-10.87 cm,y坐标最大误差为2.13 cm,且x坐标为负误差,y坐标为正误差。结合测量误差分布情况,进行了存在安装误差情况下的坐标测量实验,根据实验数据进行了误差修正。     

基于坐标转换的炮兵观测器材倾斜修正模型

针对传统炮兵观测器材调平过程中存在的诸多不足,提出一种基于三维直角坐标转换的可对炮兵观测器材因倾斜造成的测量误差进行修正的模型。根据方向盘结构和瞄准点法赋予基准射向的特点确定合适的角度测量参数,建立器材坐标系和大地坐标系,再进行坐标转换,得出倾斜修正模型。分别用MATLAB和Keil C51编写了倾斜修正程序,通过算例将程序计算结果和Solidworks模型测量结果进行比较,验证了模型的正确性和实用性。