太阳观测卫星的数传天线波束及其指向设计

针对三轴稳定对日指向姿态的太阳同步轨道卫星,提出为获得最大对地数据传输时间的天线波束设计及布局方案。根据某型太阳观测卫星的轨道姿态设计方案,建立数传天线对指定地面站的天线波束指向仿真模型;使用卫星工具包STK仿真软件,分析不同波束角方案及其可能的指向对数传时间的影响,发现了对日指向卫星与对地指向卫星在数传时间上的不同规律,找到最优的天线波束布局来获得最大的数传时间;根据星载数传能力与不同天线波束宽度之间的关系,获得传输数据的最佳天线波束宽度,为这类卫星数传天线的波束设计及其布局提供设计依据。     

捷联惯导大失准角误差模型在快速传递对准中的应用

针对快速传递对准中主子惯导相对姿态存在大角度的情况,推导了捷联惯导大失准角误差模型.该模型采用欧拉角表示姿态误差,并用欧拉运动方程准确描述其传播规律.鉴于该模型中的姿态观测方程是复杂的非线性函数,采用无需求导的UKF算法,并采用奇异值分解(SVD)解决方差阵的病态问题.仿真结果表明,该算法在小角度误差条件下滤波精度优于线性模型,并且适用于大角度误差条件.     

块Toeplitz矩阵低复杂度求逆的卫星导航空时抗干扰算法

采样协方差矩阵求逆是空时抗干扰算法的基本运算单元,但由于其运算量随时域抽头个数急剧增长,直接限制了空时抗干扰技术在卫星导航接收机中的应用。针对该问题,提出了基于块Toeplitz矩阵快速求逆的空时抗干扰方法。通过采用新的协方差矩阵近似计算方法,使得该矩阵同时为块Toeplitz矩阵与Hermite矩阵,并运用块Toeplitz矩阵的快速求逆算法,将时域抽头个数为K的计算复杂度从O[K3]降至O[K2]。理论分析和仿真结果表明,在阵元数为4、时域抽头为15的典型情况下,相比现有矩阵求逆方法,该算法的抗干扰性能损耗小于1d B,但计算量可降低约2/3。     

相控阵天线阵面两级备件优化配置模型

针对相控阵天线阵面备件配置存在的冗余性强、批量送修、多级维修等现实问题,综合考虑备件费用、维修能力以及库存策略之间的关系,建立了基于定期补给的两级备件优化配置模型。给出了系统的故障件维修周转过程和维修备件的定期补给过程,在分析备件、库存、维修能力之间关系的基础上,结合成批到达的排队理论,建立了系统的供应可用度模型。以备件配置费用最小为目标、以系统供应可用度为约束条件,建立了系统的备件优化配置模型,并通过边际效益分析法对模型进行了求解。通过算例仿真与分析对模型进行了验证。结果表明:构建的备件配置能够较好地解决相控阵天线阵面的备件配置问题,具有一定的优越性。     

时延数字控制系统最优控制问题的离散正交多项式解法

本文利用一般的离散正交多项式研究了具有2s个时延项离散系统的最优控制问题。文中导出了系统状态和控制向量离散正交级数展开式中系数向量间的关系,然后,将离散动态系统的最优控制问题转化为直接对二次型性能指标中一组系数向量的参数优化问题,并由一组线性代数方程给出了这组最优系数向量的解。最后,还介绍了一个数值例子。     

RBF神经网络在单轴旋转惯导系统轴向陀螺漂移辨识中的应用

在激光陀螺单轴旋转惯性导航系统中,单轴旋转可以自动补偿垂直于旋转轴上的惯性器件误差,却不能消除旋转轴方向上惯性器件的误差,因此单轴旋转惯性导航系统的导航精度主要由轴向陀螺漂移决定.提出了一种基于径向基函数神经网络的轴向陀螺漂移辨识方法,利用系统纬度误差和温度变化量作为训练集,针对系统热态、冷态两种情况对RBF神经网络进行训练,对轴向陀螺漂移的辨识精度达到0.0003°/h.试验结果表明:该方法能够有效地辨识轴向陀螺漂移,使系统达到较高的导航精度,满足实际应用的需要.     

面向多星协同的卫星自组织自主控制体系结构

针对多卫星系统的自主控制需求,提出了一种面向多星协同的单星自组织自主控制体系结构(SAASO)。分析了多卫星系统自主控制的要求和特点,介绍了SAASO的层次化结构,讨论了各层的Agent组成、功能及相互联系,阐述了基于SAASO的自主控制系统工作原理,并探讨了系统自组织形式。SAASO面向不同的航天任务、不同自主程度的卫星设计,具有一定的通用性。     

非线性随机动态响应的高效模拟方法

提出了一种分析多自由度非线性系统在随机激励下响应的高效模拟方法。该方法以蒙特卡罗方法为基础,针对动态问题,建立了有效的重要性判别准则,采用俄罗斯轮盘赌与分裂方法来处理响应样本,增加了样本在低失效概率区域出现的几率,提高了模拟效率。通过两个算例表明,该方法操作简单,可以大大地减少计算量,能够适用于实际的工程问题。     

带有活动收益不确定特征的成像侦察卫星调度问题

根据区域目标的侦察需求,研究了面向区域目标的多星调度问题。分析了调度问题中活动收益不确定特征,讨论了活动收益的上下界。针对收益不确定的特点,设计了影响力指标用于评估活动对调度方案的影响。基于活动影响力与执行时间设计了一种带局部诱导的禁忌搜索算法,采用分层次的、变评价函数机制引导求解过程趋向多目标优化,在优先提高覆盖率的同时兼顾减少资源消耗。最后,以算例验证了算法的有效性,并通过方案比较说明算法具有较好的寻优能力。     

光学陀螺旋转惯导系统原理探讨

利用旋转自动补偿光学陀螺的漂移是实现高精度惯性导航的有效途径之一,补偿的原理可以从惯性导航的误差方程中得到阐明。光学陀螺的特点决定了采用元件级的旋转方式会带来额外的误差和问题,而只能采用系统级的旋转,即整个惯性测量组合旋转补偿的方式。对一种8次180°翻转的光学陀螺惯性测量组合旋转方案进行了图形化的说明和分析,并仿真比较了旋转补偿前后的导航误差,结果表明这种系统级的补偿方案能够抵消所有惯性元件的静态漂移,从而大大提高了导航输出的位置和姿态精度。