基于自适应信息融合的导航系统构成与算法研究

由于组合导航系统应用环境的不确定性,给噪声统计特性的准确描述带来困难,这将造成Kalman滤波器不稳定甚至发散,目前常用的解决办法是直接估计系统噪声与量测噪声的方差阵 Q及R ,进行自适应滤波.但方程的增加将使计算量加大、实时性不能保证.本文在对基于信息融合的INS/GPS组合导航系统进行分析和设计的基础上,探讨了通过ARMA模型自适应参数辨识求解可变增益K,从而求出状态估计值的方法,并对辨识误差协方差的防饱和算法进行了研究.计算机仿真结果表明:该算法对提高导航精度和运算速度是行之有效的,所得结论有一定的工程实用价值.     

挠性飞行器时间燃料优化姿态机动控制的振动抑制

研究了使用反作用推力作为执行机械的姿态控制系统,针对挠性飞行器姿态机动控制,给出了命令整形时间燃料优化设计方法,在机动过程中,挠性振动对机动时间、燃料消耗和机动精度具有很大的影响,文中给出了挠性振动抑制手段,使机动完成的同时,振动得到有效抑制,由于振动频率和振动阻尼不易精确参数化,所以考虑挠性振动掏设计方法对振动频率和振动阻尼的鲁棒性设计问题,最后通过仿真验证了方法的可行性和有效性。     

月面返回最优轨道设计

针对航天器月面返回问题,综合考虑月球自转,科里奥利力的影响,建立航天器在月球三维空间中较精确的动力学模型.以燃耗最优为指标,利用pontryagin极大值原理,得到航天器在月面返回动力上升段发动机推力方向的最优开环控制率.考虑终点位置和速度约束求解,最终求得可行的月面返回最优轨道.对今后的月球探测任务有一定的应用价值。     

线性系统能观性的鲁棒性

为说明线性化方法在非线性系统能观性分析中的合理性,在状态方程和输出方程存在非线性摄动项的情况下,对线性系统能观性的鲁棒性进行了研究。首先对零输入线性定常系统,证明了若摄动项在平衡点附近具有高阶无穷小的性质,则线性系统的能观性蕴含摄动系统在平衡点附近的能观性,然后将该结论在一定的假设条件下推广至零输入线性时变系统。最后,作为结论的进一步说明和应用,给出了两个数值算例。     

路网辅助的车载INS/GPS组合导航方法

针对车载INS/GPS组合导航系统在GPS无效时精度迅速下降的问题,提出了将车辆行驶的路网约束作为虚拟传感器,采用多传感器数据融合的方式,与INS和GPS组成INS/GPS/路网组合导航系统.当GPS失效时,使用路网辅助INS.仿真结果表明,在GPS无效时间段,该方法能有效减小系统定位误差.     

混合-拟蒙特卡洛法在地球辐射外热流计算中的效率评估EI北大核心CSCD

空间外热流仿真计算是航天器热控设计以及地面试验验证的关键技术之一。传统蒙特卡洛法(MC)抽样的随机性问题导致其计算地球红外和反照辐射外热流的收敛速度慢。为解决这一问题,文中首先分析比较外热流积分各个随机变量维度对积分的贡献程度,发现前四维随机变量对积分贡献程度最高。之后在外热流积分的前四维度中,将拟蒙特卡洛法(QMC)代替传统MC,对所求目标面元光线发射点和方向进行采样,其他积分维度仍采用MC,该方法将MC和QMC混合到一起计算外热流。最后以某航天器为算例,通过大数据光线追踪实验得出外热流准确度和收敛速度。研究结果表明,混合-QMC计算地球红外和反照辐射外热流的准确度始终优于传统方法。进一步的分析表明,该方法在地球辐射外热流准确度上的收敛速率,优于传统方法所呈现的收敛速度值(即-0.5)。此外,在面元地球辐射外热流求解的光线追踪过程中,若面元所发光线不存在反射的情况,混合-QMC方法能够更准确快速地求解其外热流。将混合-QMC应用到地球辐射外热流计算中,可以在一定程度上提高计算效率。     

非线性模型预测控制在地形跟踪中的应用

运用非线性模型预测控制方法，设计了巡航弹地形跟踪控制器，提出了惩罚预测跟踪误差和控制输入的二次性能指标，通过使性能指标最小，产生最优非线性反馈控制律。结果表明，该控制器具有精确的跟踪性能。     

D-S证据理论在航迹关联问题中的应用

基于模糊综合决策的思想,对传统的加权方法进行基于物理意义上的改进,设计新的加权准则,利用D-S证据理论提出一种新的分布式航迹关联算法,通过仿真进行分析,并与模糊综合决策方法进行了特定的比较,结果表明:基于证据理论的航迹关联准则,能够达到比较满意的关联效果,体现了证据理论在解决不确定性问题上的优良特性。     

基于改进预测制导的深空撞击探测末制导律

考虑到机动时机的选取和最终撞击的精度,针对小天体高速撞击任务的特点,设计了一种改进的末段预测制导律。该制导律引入点位误差椭圆来描述导航精度,并基于撞击器与目标的矢量计算出零控脱靶量,以此作为确定机动时机的指标来驱动预测制导律的执行与误差的校正。通过蒙特卡洛仿真分析表明：使用该制导律的GNC系统在节省燃料的同时,可以提高最终的撞击精度。