弹载星敏感器动态测角的分析

分析了弹载星敏感器在动态条件下的测角精度。明确了弹载星敏感器成像模型及其安装方式,并在系统设计所要求的动态条件下,定性定量分析了前向飞行和姿态变化所引入的像移量和测角误差。结果表明,前行飞行不会带来像移,姿态变化会带来像移。因而需要补偿姿态变化所引入的像移量,从而提高弹载星敏感器在动态条件下的测角精度。     

弹载星敏感器应用方案比较研究

简述了弹载星敏感器几种应用方案的原理,从视场大小、导航星等、观星方式、像元分辨率、三轴姿态精度、动态性能、惯性基准误差分离等方面分析、比较了各种方案的优缺点.除平台方案外,捷联星图方案和单(双)星方案的技术参数相当,动态性能均有待提高.星图方案较单(双)星方案在2个方面占优势:一是星图方案不要求调整星敏感器光轴对准导航星,星跟踪算法等技术能快速识别星图;二是星图方案可同时、连续观测6～8颗星,解算出弹体三轴姿态,可以采用先进的滤波技术准确地分离惯性基准误差.     

立方星陀螺/双星敏感器组合定姿方法

针对单星敏感器绕视轴方向旋转角测量精度相对较差的问题,提出了一种利用微机电系统陀螺和同时工作的双星敏感器的测量来获得精确的立方星姿态信息的方法。该方法基于平均双四元数的思想,基于乘性扩展卡尔曼滤波算法制定了集中式和分散式两种姿态确定方案。仿真分析结果表明,所提出的陀螺/双星敏感器姿态确定方法,在采用低成本、低精度的姿态敏感器以及传统滤波算法的情况下,仍能有效提高立方星的定姿性能,具有较高的精度和较快的收敛性。为立方星低成本、高精度姿态确定提供了一种可行的参考,并且具备一定的工程应用价值。     

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.     

星敏感器试验系统及导弹姿态仿真建模研究

星敏感器试验系统一般由基于CMOS成像技术的星敏感器和其他相关设备和软件组成,可以对导弹飞行及星光修正进行仿真.根据星敏感器的定姿原理,结合已建立的星敏感器试验系统,研究了星敏感器试验系统导弹姿态的解算,分析了星敏感器所测姿态与惯性器件输出姿态的误差,为星敏感器进一步的应用打下基础.     

基于区域生长法的星图中星提取方法

针对扫描法和矢量法抗噪能力不强、提取精度不高的问题,结合低通滤波、背景差分和区域生长法,提出了一种改进的星图中星的提取方法。该方法在低通滤波完成背景预测的基础上,将原始星图与预测背景图进行背景差分,获得预处理后的星图,再根据星体目标具有较强相关性的特点,采用区域生长法对星体目标进行扫描,最后采用工程应用中比较成熟的平方加权质心法实现星体目标的提取。仿真结果表明,改进的星提取方法具有较强的抗噪能力和较高的提取精度。     

战略导弹惯性/星光复合制导技术研究

以Kalman滤波为基础,研究了惯性/星光复合制导系统的原理和特点,并对系统进行了计算机仿真。通过将惯导系统和星敏感器所测得的战略导弹相关姿态信息进行数据融合,估计出复合制导系统的误差状态量,进而修正惯导系统的位置、速度和姿态角误差。仿真结果表明,采用惯性/星光复合制导可以有效地提高战略导弹的姿态精度。     

基于雷达距离像的锥体目标进动参数估计方法

提出了一种基于雷达一维距离像序列和雷达测轨信息的飞行进动锥体目标的微动参数估计方法。首先对飞行锥体多次观测,得到各个时刻目标的雷达高分辨一维距离像,提取距离像的径向长度。再综合利用各个时刻的距离像径向长度、锥体质心的轨道位置信息,用最优估计的方法提取进动周期、进动角、锥体高度等主要参数。为了提高参数估计的效率,采用分步估计的方法,先利简化的数学模型粗估,再基于粗估结果利用精确模型二次估计,得到最终结果。对仿真数据进行了处理分析,证明了所提出方法的正确性和有效性。     

采用多敏感器相互校正的卫星入轨姿态计算方法

针对卫星与运载分离后,由于星上姿态测量敏感器未开机或不具备工作条件而无法获悉初始入轨姿态的问题,设计了采用多敏感器相互校正的入轨姿态计算方法。建立运动学方程,结合陀螺测量角速度信息和星敏感器首次测量有效姿态,采用信赖域方法进行非线性优化求解,由后向前反向推算姿态;提出一种由模拟太阳敏感器测量对日姿态到对地姿态转化的便捷方法,由模拟太阳敏感器测量对日信息,采用本体系太阳矢量与星敏感器测量信息建立联系,达到了利用太阳敏感器测量信息校正星敏感器推算姿态的目的,最终得到的星箭分离时卫星姿态信息能够与运载方信息吻合。将入轨后卫星真实姿态与地面模型仿真结果对比,验证了模型的正确性,为后续卫星设计和飞行程序设计与改进提供了重要依据。     

压缩感知稀疏重构对星图的影响

稀疏重构是压缩感知理论的核心内容之一,为了将稀疏重构有效地应用于星敏感器的压缩成像过程中,从星图图像误差和星点特征误差两个方面分析稀疏重构对星图的影响。在图像误差方面,利用峰值信噪比评价指标考察星图在不同重构算法、不同压缩比下的重构质量;在特征误差方面,从理论上分析稀疏重构对星点特征的影响机理,提出星点特征重构误差的评价指标,考察星点的质心、亮度和数量特征的重构误差。结果表明,在所选算法各压缩比下,星图相比一般图像能够获得更高的重构质量,重构星点能够在很大程度上保持可用于姿态确定的特征信息,结论保证了利用重构星图进行姿态计算的正确性,进一步验证了压缩感知理论在星敏感器中应用的可行性,为实现星敏感器的压缩成像提供了现实依据。     

捷联惯性+星光修正组合导航研究

针对捷联惯性导航系统的初始对准误差所造成的导航误差,提出了捷联惯性+星光修正组合导航方案。利用光学导引头得到的星体观测值,估计初始对准误差,进而修正捷联惯性导航的姿态角、速度和位置。推导了捷联惯性+星光修正组合导航算法,得到了初始对准误差的估计公式和速度、位置的修正矩阵,并通过仿真分析证实了方案的可行性和算法的有效性。     

基于CDMA蜂窝网的定位算法

基于TDOA的经典定位Chan算法主要针对地面移动台,针对中低空飞行器,将Chan算法推广到三维空间,并与飞行器上的惯导系统进行实时组合导航定位。主要思想是根据CDMA蜂窝网导频信号的到达时差(TDOA)两次使用加权最小二乘解算,吸收taylor算法的递推思想,得到飞行器位置的两组解。利用惯导系统提供的位置信息进行解模糊,从而得到飞行器的实时位置信息。仿真结果表明,在相同条件下,与其他经典算法相比,此算法定位精度高,定位运算速度快,其均方误差逼近克拉美罗界(CRLB),对中低空飞行器定位具有一定的参考价值。     

适用于捷联惯性/星光组合导航的导航星表构建方法

构建满足完备性、精简性和查询快速性的导航星表是实现捷联惯性/星光组合导航系统的重要前提和保证。为了达到这一目标，本文选取天文学中的Tycho-2星表作为导航星表的初始星表，它与TRC星表相比具有明显的优势，在实践运用过程中更加完备。在Tycho-2星表基础上，对球矩形分区方法进行了改进，包括明确了分区及子分区的划分方法，提出了备选导航星的选择策略。实验结果表明，采用改进型球矩形分区方法的备选导航星数量最多只占赤纬带法导航星的19.39%，仅占全天遍历法导航星的3.12%。因此，改进型球矩形分区方法更加精准，查询更快捷，更适用于SINS/CNS组合导航系统。     

一种陀螺与星敏感器组合定姿算法

提出了一种利用陀螺与星敏感器进行组合定姿的方案.为了避免状态及量测向量选取不当而造成的误差,首先采用四元数法对卫星的姿态进行描述;接着分析了陀螺与星敏感器系统的误差源,选取误差四元数及陀螺的系统误差作为组合系统的状态,获得了系统状态方程;同时采用星敏感器的量测作为系统量测,并利用新的数学变换构得到更为准确的量测方程;最...     

一种传感器网络时空融合模型

针对多传感器间存在时空相关性和先验知识未知的情况,提出了一种基于核偏最小二乘最优加权的传感器网络时空融合模型。首先用核偏最小二乘法对每个传感器在不同时刻的测量值进行融合,然后将各个传感器同时刻的估计值进行空间最优融合,从而得到被测参量的最终融合估计。该模型还能排除那些取值远离样本点集合平均水平的奇异点。理论分析和融合实验表明,该模型能取得较高的融合精度,并能显著节省网络能量。     

二元探测传感器网络的递推加权质心目标定位算法

为进一步降低二元探测传感器网络质心定位算法的计算复杂度和通信量、提高定位精度,推导出一种质心算法的递推公式,使用该递推公式可以大大减少定位的计算、存储和通信量;在递推质心公式的基础上,提出了一种基于节点探测到目标的次数的递推加权质心定位算法,从而提高了定位精度.对递推公式和加权质心算法进行了模拟仿真,结果验证了递推公式和加权递推质心算法的有效性.     

实弹射击弹着点定位算法研究

弹着点定位是实弹射击中实现自动报靶的关键。利用弹头撞击钢质靶板产生的振动波到达四个顶点上的振动传感器的时间差,来实现弹着点的定位。弹着点的位置定位算法,利用两次加权的方法,消除噪声等因素产生的误差,最后经过实验测试,分别对一次、二次加权的结果进行仿真以及数据的拟合。结果证明,该算法对弹着点的位置估计随着加权次数的增加,也会更加接近实际值。     

一种用于GAF协议的优化邻居表算法

GAF协议是一种基于地理信息的无线传感器网络路由协议,由于采用多跳传输,将导致热区的产生。提出了一种优化邻居表算法,可以有效辨识GAF虚拟网格内的节点密度,从而选择密度大的网格通行,以均衡热区能耗,延长网络寿命。仿真结果验证了该算法的可行性。