星敏感器参数分析与自主校正

星敏感器焦距和主光轴偏心等参数对整个系统产生较大的影响。该文定量地分析了星敏感器星点坐标处理精度、主光轴位置和焦距误差对星图识别的影响,利用观星实验设计了一种自主进行参数校正的方法并给出了设计原则。对APS CM O S星敏感器进行了参数校正,并利用校正后的参数进行观星实验,星图识别成功率达到100%。理论分析和实验结果表明,该方法可用于星敏感器的系统设计和参数的自主校正。     

一种基于天体运动学的星敏感器精度测量方法

星敏感器是目前应用在航天飞行器中精度最高的姿态测量器件,因此其精度的标定显得尤为重要。该文提出了一种基于天体运动学规律的星敏感器精度测量方法,利用地球自转的精密性,将星敏感器与地球固连,对天顶邻域拍摄星图。同时将存储在星敏感器内的导航星表由J2000.0坐标系在考虑恒星自行、岁差、章动及地球自转影响后变换到地固坐标系,经过星点提取、星图识别和姿态解算,得到星敏感器俯仰、偏航和滚转三轴在地固坐标系中的变化,根据统计规律得出星敏感器的指向精度和滚转精度。该测量方法方便易实施,可以避免传统测试方法操作复杂、需要精密转台和星模拟器的困扰,测量精度满足星敏感器要求,具有准确性和真实性。     

星敏感器中的图像预处理技术

详细论述了星敏感器中的图像预处理技术.分析比较了星图的噪声和信号的不同特点,并给出了星像光斑灰度分布的数学模型;在恒虚警率条件下,确定了恰当的图像二值化阈值;采用质心法和其改进算法求恒星的质心位置,提高了精度;采用子窗口技术,提高星敏感器的动态性.     

一种基于星敏感器的自主导航方法

由于惯性器件存在漂移,很难进一步提高采用惯性设备提供水平基准来实现星敏感器自主导航精度;而由于大气模型不精确,很难进一步提高利用星光折射来实现星敏感器自主导航的精度。为此,本文提出根据星敏感器的识别结果以及激光水平测量部件分别测量星敏感器的两个像平面轴来实现星敏感器自主导航。外场实验结果表明:采用本文的方法来实现星敏感器自主导航不仅能为载体提供角秒级精度的三轴姿态,而且能为载体提供角秒级的载体经度和纬度,所以该系统为载体提供了高精度的导航信息。     

基于SINS/星敏感器的组合导航模式

针对利用捷联惯导系统导航的不足,提出了一种基于捷联惯导系统/星敏感器的新组合导航模式,来提高飞行器导航的精度和速度.利用星敏感器得到恒星星光矢量在星敏感器CCD光敏面上的星像点及其在导航星库中对应的坐标值,然后分别进行坐标变换得到星光矢量在数学平台坐标系和地理坐标系中的坐标角度值.以Kalman滤波为基础,将所得到的星光坐标角度值和姿态角速度进行数据融合,估计出组合导航系统的误差状态量,进而修正捷联惯导系统的位置、速度和姿态角参数.详细推导了SINS/星光的组合导航算法,并通过仿真证实了该方案可提高导航系统的精度和速度,有较好的容错性和环境适应性,具有实际使用价值.     

星敏感器技术在射电望远镜指向测量中的应用

大型射电望远镜指向精度要求高,但自身跨度大易变形,其指向性能会受多种因素影响.且大型射电望远镜惯性较大,传统的波束扫描方式进行指向测量耗时较多,难以快速地进行.通过辅助设备精确地测量中心体的方向可以对上述测量和改正问题进行分解研究,可降低问题的复杂度且提高指向测量的效率.星敏感器技术可以通过对星图的拍摄和处理,以几赫兹的频率获得亚角秒精度的指向参数,能较好地满足中心体方向测量的要求.本文阐述了星敏感器辅助测量射电望远镜指向的原理,介绍了数个射电望远镜使用星敏感器技术开展的观测和测试情况,并对在大型射电望远镜上搭建低成本星敏感器系统进行了一定的探讨.     

一种新的星敏感器导航星表制备方法研究

采用星等阈值法制备导航星表,存在导航星分布不均匀的问题,影响航天器姿态解算精度。本文利用SKY2000星表,采用基于类赤经-赤纬对天球分区的方法,将天球划分为3600个 的子区域,对存储在每个子区域内的恒星进行特定规则的筛选。实验表明,利用该方法得到的导航星表,导航星数量少,分布均匀性好,并且可以通过改变子区域的大小,满足不同星敏感器的要求。     

一种基于模式匹配的自主星图识别算法

为便于星光定姿系统在线应用,提出了一种新的基于模式匹配的自主星图识别算法. 该算法首先建立了一种新的星模式描述方法,然后用该模式描述方法建立观测星的模式和导航星模式数据库,最后通过观测星模式与导航星模式数据库进行匹配,完成星图识别. 试验结果表明,该星图识别算法与传统的算法相比,对观测位置误差具有更好的适应能力,需要的存储空间更少,计算速度更快.      

基于导星电子星图模拟器的卫星控制系统半物理试验方法

为了实现卫星的高精度高稳定度控制,中法天文卫星建立了卫星姿轨控半物理仿真试验系统.对该系统采用导星电子星图模拟器引入仿真闭环进行研究.首先,将导星敏感器作为高精度姿态测量部件引入控制系统,地面动力学为其提供输入信息.接着,高精度测量单机和高精度控制机构引入到闭环中.然后,粗测量敏感器和粗控执行机构由数学模型替代.最后,通过地面实时系统将控制系统、星务计算机、载荷计算机和整星电源系统组成了实时仿真验证系统.实验结果表明:在地面半物理条件下,可以达到导星进入开小窗条件,y、z轴稳定度达到2(″)/10 s及5(″)/100 s.导星敏感器可以提高姿态测量精度和姿态控制的稳定度.满足控制稳定度在亚角秒级别卫星的要求.     

基于星敏感器的卫星瞬时姿态计算方法

在分析星敏感器姿态测量原理的基础上，给出了利用方程组进行姿态计算和平差的方法并予以实现，且对仿真结果进行了分析。结果表明，该方法具有较快的计算速度(0.1ms以下)，参与计算的星为5—8颗时满足星敏感器的精度要求，基于星敏感器的卫星瞬时姿态计算方法可以在实际中应用。     

基于陆标敏感器对星敏感器在轨标定算法研究

基于陆标敏感器,针对星敏感器系统常值误差进行了在轨标定算法研究.利用陆标敏感器经图像匹配识别得到一系列特征点坐标,与基准图像相应特征点坐标经过比较,将最小二乘最优估计值作为量测,应用卡尔曼滤波算法,设计了星敏感器在轨标定模型,并进行了数学仿真,仿真结果表明该算法可以在轨准确标定出星敏感器系统常值误差.     

一种星图中星的提取方法

在分析星图中的星像和小目标图像中的小目标像的共性的基础上，提出了一种将高通滤波和动态阈值相结合的星图中星的提取方法，来完成星图处理过程中较为耗时的星图提取工作．即滤波后先确定阈值，再通过高通滤波提取图像的候选点，由于虚假目标太多，需要通过动态阈值对候选点进行二次提取．仿真结果表明：这种方法与矢量法相比，当不给星图加背景噪声时，两种方法提取精度相当．一旦给星图加上噪声，矢量法的提取精度迅速下降，提出的方法的提取精度远远高于矢量法，而提取时间却与矢量法相差无几．因此提出的方法表现出较强的抗噪能力。     

二维精简索引分层导航星库的构造

提出二维精简索引分层导航星库的构造方法。该方法把导航星分为局域亮性和局域暗星，以局域亮星为主构造星三角形，从而减少了存储三角形的数量；对星三角形进行二维精简索引，以提高检索效率、节约比对时间；通过参数的不同选择，可以转换为其他类型的导航星库。二维精简索引分层导航星库与分层星识别方法相配合，具有存储空间较少、识别速度较快的优点，适用于视场较大、探测星等较低的第2代星敏感器。     

pq阶Cayley图的符号星控制数

设G=(V,E)是一个没有孤立顶点的图,如果一个函数f:E→{-1,1},满足f(E(v))≥1,v∈V(G),则称f为图G的一个符号星控制函数.图G的符号星控制数定义为:γss(G)=min{f(E)|f为G的反符号星控制函数},论文确定了pq(2pq,且p、q为互异的素数)阶群Q上Cayley图X(Q,M)的符号星控制数γss(X(Q,M))=(p-1)q+1,M表示群Q的极小生成集.     

RAFT聚合制备星型聚合物

通过先臂法合成PBA/HDDA型星型聚合物。首先,以丙烯酸丁酯(BA)为单体,巯基乙醇苄基三硫碳酸酯(BSSE)为链,转移剂合成线形大分子链转移剂PBA。然后以双官能团的偶联剂1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)为交联剂,合成星型聚合物。交联剂HDDA与PBA的摩尔比影响星型聚合物的转化率。用GPC测定PBA和星型聚合物的分子量和分子量分布,结果表明,HDDA与PBA的摩尔比越高,星型聚合物的合成转化率越高;但星型聚合物的分子量不会有太大变化。当HDDA与PBA的比例超过一定值时,会产生凝胶。星型聚合物的分子量分布很窄(PDI<1.1)。     

钠激光导星星等计算方法研究

首先简要介绍一套完整的激光导星实验系统,并获得了大量的导星图像数据.在此基础上,采用与已知自然星实时对比的方法计算得到钠激光导星V波段星等,使用了灰度值图像和光子数图像数据,并将光子数图像转换为光子返回数对已知自然星等的理论值进行验证.重点分析了窄带滤光片等因素对计算过程的影响.最后对计算结果精度等作了简单的讨论.初步计算结果表明,在长春的城市天光背景下,通过平均功率5.2W、线宽4–5pm的589nm激光器在夏季激发的导星亮度约为14.05等.     

一类新的星体结构方程

利用相对论热力学向量理论和Ｅｉｎｓｔｅｉｎ场方程的一级近似表式，在等焓假定下，导出了一类新的星体结构方程，给出了ＮＥＳＳ应用于均匀密度星和极端相对论星内部的压力和度规的精确解，还指出如果星体的表面势２ＧＭ／Ｒ→８／９，将导致星体内部的声速远远大于光速，在保证星体内部的声速小于光速的条件下，由ＴＯＶ方程得到的结果是２ＧＭ／Ｒ〈５／９；而由ＮＥＳＳ得到的结果则是２ＧＭ／Ｒ〈２／３。     

不窝煤的掘进机星轮装载机构最低转速的确定

针对目前新式掘进机星轮装载机构的设计问题,根据星轮装载机构的运动特点以及掘进机的工作性能,通过对星轮装载机构的力学分析,确定了转速与星轮结构参数之间的关系以及在不窝煤的情况下星轮的最低转速,并结合实例求得了星轮的临界转速,为掘进机星轮装载机构的设计和研究提供理论依据。