双基地声纳目标低频散射特性研究

针对双基地声纳目标低频散射问题,从Helmholtz积分方程出发,采用等价面元解决表面积分存在的奇异性问题,建立了非入射方向水下目标散射声场的物理模型和计算方法.计算了刚性圆柱体的后向散射回声,绘出了在不同收发分置角、低频情况下,刚性椭球目标强度随目标姿态角的空间变化曲线,并分析了其散射特性.结果表明,提出的模型和方法能计算任意分置角和任意目标姿态角时的水下目标散射强度,可用于预报双基地声纳目标低频声散射特性.     

天基预警卫星弹道预报能力仿真分析

天基预警卫星对导弹位置和速度的预测误差是引导信息中的重要组成部分,直接影响到远程预警雷达和跟踪制导雷达的搜索性能.根据天基预警卫星视线角误差和导弹目标经验数据,设计导弹预报误差估计模型,计算预报误差带半径.仿真结果表明:通过对理想弹道目标进行观测误差协方差分析,可以获得预警卫星观测的水平及垂直平面预测误差带.     

基于先验信息的海洋移动目标卫星成像侦测任务规划

基于相关先验信息,对大型海洋移动目标进行卫星成像侦察以获取其实时动态信息是卫星成像侦察面临的新课题.利用目标先验信息动态构建其潜在区域,建立其运动预测模型;针对潜在区域构造卫星候选成像观测活动集合;在此集合及目标运动预测模型基础上建立卫星成像调度规划模型,设计遗传算法进行求解,得到近最优的海上大型目标成像侦察方案.最后...     

光学成像侦察卫星威胁特性分析与仿真研究北大核心

为有效评估光学成像侦察卫星对地面目标的威胁,在对光学成像侦察卫星的成像过程以及影响其成像效果的成像条件进行分析的基础上,建立了基于目标检测概率的卫星威胁特性分析和预报模型,划分了威胁等级。通过STK/Matlab联合仿真,实时显示卫星在轨运行情况以及卫星对目标区域的覆盖信息,计算并输出在过境时间段内光学成像侦察卫星的威胁结果。仿真结果表明,该方法可提供更可靠和直观的光学成像侦察卫星威胁结果。     

光学成像侦察卫星威胁特性分析与仿真研究

为有效评估光学成像侦察卫星对地面目标的威胁,在对光学成像侦察卫星的成像过程以及影响其成像效果的成像条件进行分析的基础上,建立了基于目标检测概率的卫星威胁特性分析和预报模型,划分了威胁等级。通过STK/Matlab联合仿真,实时显示卫星在轨运行情况以及卫星对目标区域的覆盖信息,计算并输出在过境时间段内光学成像侦察卫星的威胁结果。仿真结果表明,该方法可提供更可靠和直观的光学成像侦察卫星威胁结果。     

地球静止轨道航天器绕飞持续观测任务轨迹规划与控制

针对地球静止轨道(geosynchronous orbit, GEO)航天器的高清观测任务,成像卫星在连续小推力作用下接近GEO航天器,对GEO航天器自然绕飞并以有利的光照条件对其持续观测。针对Clohessy-Wiltshire (CW)方程的偏差问题,通过修正非球形摄动和重力加速度二次长期项偏差对CW方程进行改进,补偿非线性偏差的长期项和主要的摄动项。在轨迹规划问题上,计算绕飞轨迹的初始相位角区间,以保证成像卫星在整个绕飞任务中都能够以良好的观测角观测GEO航天器。基于CW方程和改进的CW方程对成像卫星接近和绕飞GEO航天器全过程进行仿真,基于CW方程的仿真没有达到预期目标;基于改进的CW方程的仿真达到预期目标,全过程所需施加的总速度增量仅为4.67 m/s,工程上具有很强的可行性。     

空间非合作目标贴近扫描观测的制导方法研究

随着微小卫星技术的不断发展,对目标航天器的近距离观测已成为一类新的航天任务,在空间态势感知、在轨服务等方面具有重要作用和广泛应用前景。针对大型空间非合作目标的近距离扫描观测问题,提出了一种基于改进的人工势场法的制导方法,设计了平行于目标区域表面的引力场函数和垂直于目标区域表面的斥力场函数,由引力场来提供前进的加速度,并满足成像拖影量的约束,由斥力场来处理分辨率和碰撞避免约束。所得到的观测航天器轨迹能够很好地跟随目标区域形状,实现对空间非合作目标区域连续稳定的扫描观测,且所需要的速度增量不大,计算量较小,便于星上执行。     

基于约束满足的多目标对地观测卫星成像调度

EOS(对地观测卫星)成像调度需要根据用户提出的成像任务需求确定卫星成像序列,是一个复杂的组合优化问题。考虑到成像侧视约束条件,建立EOS成像调度的多目标有向无环约束图模型。在此模型的基础上提出了基于SPEA2(strength pareto evolutionary algorithm 2)的多目标成像调度算法,采用约束控制技术设计遗传算子处理成像约束。经过三个实际的多目标成像调度问题测试,表明该算法可以有效地解决EOS成像调度问题。     

光学成像侦察卫星威胁评估方法

未来作战中地面部队将面临越来越多来自空间的威胁,其中最突出的是侦察卫星威胁。以光学成像侦察卫星为例,进行了卫星威胁评估方法研究。首先探讨了卫星图像品质评价方法和影响因素,建立了侦察卫星对地面目标的检测概率模型,并引入光照、气象、对比度影响因子对检测概率进行修正。在此基础上考虑军事任务需求建立了针对目标尺寸已知情况下的威胁度计算模型,进一步按照目标大小划分威胁等级,给出了卫星威胁等级评价方法,所得到的威胁等级指标可为军事行动提供参考。最后给出了光学侦察卫星威胁评估应用实例。     

面向点及区域目标的遥感卫星任务调度

遥感应用需求中存在点目标和区域目标两类任务,遥感卫星对两类任务的调度方式存在很大区别,将二者统一调度困难.本文将点目标视为特殊的区域目标,将它们按照卫星观测机会分解,构建元任务,将两类目标在元任务层次进行统一;根据任务类型分别构建收益函数,兼顾了二者在收益计算上的差异,并建立了面向点及区域目标的遥感卫星任务调度模型,实现了对两类任务的综合调度.仿真实例证明,此方法能够提高卫星的观测效率.     

基于Multi-Agent敏捷卫星动态任务规划问题

在分析敏捷卫星的特点和卫星多用户需求的基础上,针对敏捷卫星任务规划问题,基于Multi-Agent理论构建了任务分配模型;针对敏捷卫星任务规划初始方案调度中卫星资源失效的情况给出了敏捷卫星动态任务重调度模型;在此基础上,提出了基于诚信机制的可解约合同网任务分配方法,设计了招投标机制、可解约合同网协议以及招投标、评标策略;以敏捷卫星任务规划调度问题为例通过实验获得了满意的结果,表明了模型的合理性以及算法的有效性。     

敏捷成像卫星自主规划模型与算法

针对敏捷成像卫星自主规划问题,将规划、决策、执行和信息反馈相结合,提出星上自主规划框架,并介绍框架结构和模块功能。在分析主要约束条件的基础上,建立基于时间线约束网络的问题模型。通过将各种卫星动作前后衔接,组合成能够完成不同任务的动作序列,提出一种面向卫星动作序列的启发式算法。该算法分为规划和决策两个部分,并在卫星执行每一个动作序列的同时基于多种启发式规则进行规划,在动作序列执行结束时进行决策。实验结果表明了自主规划框架和模型的合理性以及算法的有效性。     

利用星载相机成像信息进行卫星姿态确定的方法(英文)

随着卫星定姿精度要求的日益提高,仅用常规卫星敏感器已经不能满足高精度定姿要求,针对该问题,提出一种利用星载相机的单点成像信息进行卫星姿态确定的算法,根据相机成像原理推导出卫星姿态角与像点位置的关系,结合数字相机的特殊成像方式,建立了用误差四元数描述的线性相机测量残差模型,并给出联合常规姿态敏感器进行联合姿态确定的方案.仿真结果证明星载相机的信息的引入使得稳态姿态估计精度由0.002 6°提高到0.000 69°,并且加快了滤波收敛速度.     

陀螺/星敏感器组合技术在卫星姿态确定系统中的应用

为了满足军用卫星姿态测量高精度的需要,提出了基于状态估计法的陀螺仪和星敏感器组成的卫星姿态测量系统的方案.应用广义卡尔曼进行状态估计,同时为了避免由非线性和小角度引起的计算误差,采用四元数法代替通常的欧拉角法进行计算,经分析得到该系统状态模型和观测模型.通过仿真证明,此方案能达到高精度军用卫星姿态确定系统的要求.     

基于可执行模型架构的成像侦察卫星系统建模与仿真

成像侦察卫星系统内部关系复杂、任务需求种类较多,利用基于町执行模型架构的系统工程对其进行建模研究,可以有效地实现从模型到仿真的综合集成．通过研究可执行模型架构理论,集成UPDM与成像侦察卫星系统功能模型,对成像侦察卫星系统进行了建模与仿真,验证了可执行模型架构的有效性与实用性．     

控制力矩陀螺的动态扫描成像卫星姿态控制

针对卫星动态扫描成像任务中的姿态控制问题,建立卫星姿态动力学模型,分析动态扫描成像任务对姿态控制的特殊需求。结合动态扫描成像任务需求提出一种典型的姿态机动方案,对姿态机动过程所需控制力矩进行估计。基于期望力矩和星体实时姿态设计一种俯仰机动控制律,并提出五棱锥构型陀螺群的操纵方案。针对某动态扫描成像任务卫星,对提出的控制律进行数值仿真。仿真结果证明所提方案可以满足卫星动态扫描成像的姿态控制要求。     

元任务插入的多星成像侦察任务聚类启发式算法

在多颗卫星协同执行侦察任务时,多星成像侦察任务聚类能够提高多颗卫星的整体侦察效率。根据卫星成像侦察元任务之间的聚类关系及约束条件,建立了数学规划模型,并提出了模型求解的基于元任务插入的启发式聚类算法,最后结合实例验证了算法的有效性。     

光学成像侦察卫星作战效能分析

为支持航天装备体系作战效能评估,建立了光学成像侦察卫星性能指标与卫星发现目标概率和定位精度的关系以及信息处理与传递模型.以支持导弹打击大型移动目标为例,以命中目标概率为作战效能指标,建立了光学成像侦察卫星作战效能模型.对模型进行了仿真,分析了影响卫星作战效能的主要因素.仿真结果表明所建模型能够合理反映光学成像侦察卫星对作战结果的影响,可用于从顶层分析航天装备.     

测控站布局对区域卫星导航系统的影响

建立区域卫星导航系统的测控网是卫星导航系统要解决的关键问题之一。讨论国内测控站的布设问题,采用网格计算方法分析国内测控站对导航星座的可观测性。引入位置精度衰减因子PDOP和定轨中的法矩阵条件数,分析测控网对导航星座的观测几何结构强度以及测站位置分布对轨道确定精度的影响,仿真结果表明,利用我国有限的国土跨度和航天测控资源可以确保对导航卫星的测控任务的完成。对在国外布设测控站进行讨论和仿真,结果说明位于国外的测控站(如可在澳大利亚的珀斯设站)的加入能明显改善观测的几何结构强度、提高导航卫星的轨道精度。     

基于轮廓特征的空间目标识别算法

高分辨力单脉冲雷达通过对三个通道回波成像可以获取各个散射中心的方位角和俯仰角,结合距离信息就可以得到各个散射中心在垂直于雷达天线轴的平面上的投影,形成方位-俯仰二维像.由于卫星的尺寸通常大于碎片的尺寸,因此卫星的方位-俯仰二维像的轮廓面积较大.提出了基于轮廓特征的空间目标识别算法,首先通过高分辨力单脉冲雷达对目标进行方位-俯仰二维像成像,然后从方位-俯仰二维像中提取目标轮廓,最后根据轮廓面积特征对卫星和碎片进行识别.经过计算机仿真实验,该算法取得了比较好的识别效果.