基于磁强计和光纤陀螺的小卫星姿态确定非线性滤波算法

提出了一种小卫星姿态确定的非线性滤波算法,该算法利用三轴磁强计和光纤陀螺作为姿态敏感器。在非线性滤波器的设计中,从两个方面对平方根sigma点卡尔曼滤波方法进行改进。第一,把姿态四元数的矢量部分、光纤陀螺的漂移和噪声组合,得到滤波器的增广状态向量;第二,分别建立向量旋转模型、最优化模型和误差四元数乘法模型来确保非线性滤波过程中四元数的归一化约束。仿真分析结果表明,本文提出的非线性滤波算法能够有效地提高小卫星的定姿性能,与扩展卡尔曼滤波相比,具有较高的精度、稳定性和较快的收敛速度;与无迹卡尔曼滤波相比,收敛性相当,但是精度略优,稳定性和计算效率较高。     

基于锁相环的GNSS授时接收机钟差校准算法

GNSS(全球卫星导航系统)授时接收机利用卫星导航信号获取钟差并校准本地时钟,从而与GNSS系统时间同步。提出了全新的基于锁相环的GNSS授时接收机钟差校准算法,将钟差校准过程等效为传统的锁相环模型,鉴相器的功能由PVT(位置、速度与时间)解算实现,压控振荡器的功能由本地时间调整接口实现,环路将本地秒相位与GNSS系统的秒相位锁定。分析了环路总误差的组成,以及环路参数与各误差项的关系,给出了误差最小的环路优化设计准则。在北斗二号卫星导航接收机平台上进行了对比实验,验证了算法的有效性。     

抗差最小二乘估计在惯组外场标定中的应用

惯组在外场进行标定时常常会受到环境的振动干扰,从而会对惯组的标定精度造成极大的影响.为解决这一问题,在分析了粗差对惯组标定精度影响的前提下,建立了一种改进的辨识惯组误差系数的数学模型,使其能够分辨出那些受到振动干扰影响的惯组误差系数.最后利用抗差最小二乘估计对惯组误差系数进行处理,通过等价权函数的连续降权和连续减弱影响处理,抵制了异常数据对惯组标定精度的影响.仿真结果表明,抗差最小二乘估计具有很强的抗差能力,能有效减弱异常干扰对参数估计的影响,提高惯组外场标定的精度和数据的可靠性.     

动载体光电平台图像模糊成像机理研究

动载体光电平台的振动导致光电系统在曝光时间内与目标发生相对运动产生像移,严重影响了成像质量。针对振动引起图像模糊的成像问题的复杂性,提出从数学模型的角度,建立振动产生模糊图像的频域数学模型,从而明确表示图像模糊的成像机理。根据建立的模糊图像数学模型,将一幅清晰的图像仿真得到振动模糊图像,仿真结果验证了推导建立的数学模型的正确性。通过对振动产生的模糊图像数学模型的建立,可以为设计准确有效的振动模糊图像仿真算法提供重要的参考。     

高速行进坦克身管速度对射击精度影响

坦克在高速行进时,由于路面谱等外部激励的影响,车体姿态和运动状态都会发生变化。由于车体的振动和随动系统的控制误差等,致使坦克火炮在射击时身管前端存在一定的速度扰动。原有解命中问题的条件中未考虑这一速度扰动的影响,使得坦克在高速行进条件下的目标提前点预测产生误差。通过建立外弹道模型,较准确地仿真分析了这一误差的大小和对射击精度的影响。     

某型转管航炮对空中目标射击命中概率分析

研究了影响航炮射击的误差因素,对误差的构成及其分布特性进行了分析。研究目标在命中平面上的投影面积,得出目标投影面积的计算方法,并进行了等效简化。在此基础上,计算航炮对空中目标射击的单发命中概率和连发数为k时的命中概率。利用MATLAB编写程序求解航炮射击命中概率,以某型六管航炮为例对其在不同射速条件下对目标的命中概率进行了数值计算,为航炮的作战使用提供参考。     

一种单轴旋转捷联惯导系统高精度快速对准方法

在晃动条件下,需要延长粗对准时间来提高粗对准精度。否则,无法把方位误差控制在小角度范围内,从而导致后续的精对准无法快速收敛。针对这个问题,提出了一种利用逆向导航技术的单轴旋转捷联惯导系统高精度快速对准方法,最大限度地延长粗对准时间,并把采样数据存储下来,进行逆向精对准。这种算法充分地利用了对准数据,在固定对准时间内极大程度的提高了对准精度。试验证明,这种算法计算量小,算法简单,能实现单轴旋转捷联惯导系统高精度快速对准,且对准精度高,具有一定的工程应用价值。     

基于冲量法实现航天器编队重构控制仿真的研究

针对航天器编队重构的可视性不强,提出一种冲量法实现航天器编队重构的视景仿真技术。双脉冲机动是指航天器对空间目标的近轨道转移时,所需要的两次冲量机动。应用航天器之间相对运动原理,以空间目标轨道六要素为目标函数,通过调整航天器轨道参数对空间目标进行编队重构,有摆动绕飞转移至摆动式悬挂绕飞,进而得出了航天器转移摆动式悬挂绕飞编队到所需冲量基本关系,从而实现航天器对空间目标进行编队重构控制。     

多旋翼无人机AHRS系统矢量乘积误差PI跟踪算法

针对多旋翼无人机对低成本姿态航向参考系统的实际需求,设计并实现了一种姿态航向参考系统。该系统采用陀螺仪积分出的载体姿态和已知的地球重力矢量,解算出地球重力矢量在载体系下的投影和加速度计测量出的地球重力矢量的矢量乘积结果作为水平姿态角的误差表征数值,并采用比例积分跟踪算法进行误差跟踪反馈,实现了准确的水平姿态角跟踪测量。利用陀螺仪积分出的姿态和已知的地球磁场信息,解出地球磁场矢量在载体系下的投影与磁力计测量的地球磁场矢量乘积结果作为航向误差角的误差表征数值,并采用比例积分跟踪算法进行误差跟踪反馈实现了对航向角的跟踪。转台实验表明:该系统水平姿态角跟踪精度约为1°,与EKF算法相比,运算速度提升了80%且精度好于EKF算法。     

气浮箱型结构纵荡运动水动力系数解析研究

基于二维微幅波理论,采用特征函数展开和匹配渐进法建立了气浮箱型结构纵荡运动的解析解,将Matlab程序计算结果与MOSES数值模拟结果进行了对比分析,验证了程序的合理性;进而对不同吃水、不同水深下结构纵荡运动的附加质量系数和阻尼系数的幅频变化规律进行了研究。结果表明:由于未考虑结构内部气体的可压缩性,数值模拟结果大于程序计算结果,MOSES计算结果偏安全;在一定频率区段上,吃水的增加对结构附加质量系数和阻尼系数有显著影响;随着水深吃水比的增加,结构的附加质量系数和阻尼系数呈增大趋势,只有在圆频率为0.65~0.9 rad/s时呈减小趋势,而阻尼系数则呈增大趋势。