基于人工神经网络的卫星姿态信号处理

地球遥感卫星的技术难点之一是保持有足够的姿态控制精度．通常卫星的姿态由单一传感器获得,为得到高的姿态精度,需要对多个传感器信息进行综合处理．针对由惯性基准、红外地平仪和太阳敏感器组成的卫星姿态测量系统,提出并设计了带反馈的ＢＰ人工神经网络进行信号处理．研究表明,该方法可以抑制红外地平仪轨道周期误差和卫星进入阴影区时对测量系统的影响,从而使系统的测量精度得以很大提高．     

红外地平仪圆锥扫描瞬时视场对姿态角测量误差的影响

对双反射镜圆锥扫描红外地平仪和楔镜圆锥扫描红外地平仪的工作原理及瞬时视场进行了比较,计算了两种类型红外地平仪的瞬时视场进出地球的扫描延时,分析了扫描延时对姿态角测量误差的影响.     

基于两轴红外地平仪的全范围角度测量方法

姿态测量是飞行器实现自主导航的前提条件.针对单轴红外地平仪在飞行器姿态绝对测量中存在盲区的问题,提出了利用两轴红外地平仪进行全范围角度测量方案.在待测姿态角平面内,将地平仪两轴垂直放置,通过判断转动过程中两组传感器所在的象限位置,利用两轴必有一轴工作在非盲区的特点,合理选取输出量进行转角解算.解算结果和实验设定转角进行比较,二者静态偏差小于1°, 能实现360°全范围角度测量.两轴红外地平仪全范围角度测量克服了单轴红外地平仪角度测量范围的局限性,对飞行控制中姿态角反馈具有重要意义.     

双圆锥扫描式红外地球敏感器姿态耦合误差研究

根据双圆锥扫描式红外地球敏感器的工作原理,针对卫星姿态测量与控制过程中存在的俯仰角与滚动角的耦合现象,通过建立卫星姿态耦合误差数学模型,推导出卫星姿态测量计算公式,得到卫星姿态测量与控制耦合误差曲线,为卫星的姿态测量与控制提供数据补偿和精度保证。     

卫星姿态测量系统的故障诊断技术

以挠性陀螺仪、红外地平仪和太阳敏感器组成的对地观测卫星的姿态测量系统为对象,研究了该系统传感器硬件故障的诊断技术．在给出系统方程的基础上,对传感器的故障作了假设,并对该系统进行基于广义简化滤波器（多重滤波器）故障诊断方法的应用．该方法利用测量系统自身的卡尔曼滤波器,故只需增加有限的计算量．结果表明,这一方法有较好的实时性和较高的故障检出率,有利于卫星姿态测量系统可靠性的提高和高精度卫星的研制．     

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。     

星载红外预警探测器工作机制和对抗方式

星载红外预警探测器通过探测火箭发动机尾焰的红外辐射来搜索、跟踪导弹目标。是导弹预警卫星最重要的一种载荷。简述了星载红外预警探测器的作用和特点。总结了当前星载红外预警探测器的发展趋势。工作波段的选择是红外探测系统设计的一个关键问题．分析了星载红外探测器工作波段的选择,指出地球大气层的红外吸收特性是决定星载红外探测器工作波段选择最重要的因素。星载红外预警探测器目前采用基于时间延迟积分技术的红外焦平面阵列敏感器,简要分析了其工作机制。对于星载红外预警探测器所采用的扫描、凝视两类典型探测模式,给出了探测原理,分析了其各自的优缺点。未来天基导弹预警将使用这两类探测器搭配工作。初步研究了针对星载红外预警探测器的各类被动和主动对抗方式。     

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。     

采用光学非线性补偿的两轴微型太阳敏感器

卫星的小型化发展趋势相应地要求姿态敏感器件必须小型化。该文介绍了一种采用光学非线性补偿方法的两轴微型太阳敏感器技术。该敏感器在两个轴上的测量范围可以同时达到120°(±60°),测量精度优于0.1°,而其外结构尺寸只有50mm×50mm×25mm,总质量只有78g,总功耗小于24mW。其体积小、质量小、功耗低等特点可以满足微小卫星等航天系统对姿态测量敏感器部件的要求。该文给出了这种微型太阳敏感器的理论工作原理与实验测试结果。     

基于超分辨率重构的航天器位置姿态测量方法

航天器间相对位置和姿态的确定是实现航天器编队飞行的重要基础.为了解决航天器相对位置姿态的远距离测量精度问题,该文提出了基于超分辨率重构技术的测量方法.介绍了由单帧图像求解相对位置姿态的测量原理,研究了图像传感器退化成像模型和基于该模型下的图像配准算法,给出了超分辨率图像重构算法及其算法流程.利用地面试验原型系统的实际测量数据对算法进行了验证,试验结果表明该方法大大提高了高精度测量距离的范围,有效解决了航天器间相对位置姿态的远距离测量精度及稳定性问题.     

四旋翼姿态的反步滑模自抗扰控制及稳定性

为了解决四旋翼无人机姿态控制中存在的问题,设计了一种基于反步滑模自抗扰姿态控制器.首先,介绍了四旋翼无人机的动力学模型,建立了基于反步滑模自抗扰控制算法的姿态控制方案.控制方案构成主要包括扩张状态观测器及基于Lyapunov稳定性分析的反步滑模控制器.稳定性分析表明,通过合理调整参数可以保证控制系统是渐近稳定的.仿真结果表明,所设计的控制器同经典自抗扰控制器相比,对扰动有较强的抑制能力,提高了自适应性和鲁棒性,表明该控制系统具有更好的稳定性和动态性能,对四旋翼姿态控制更加有效.     

基于模拟目标的光测装备实战化训练方法研究

为解决当前光测装备因缺乏接近武器装备试验实际情况的合作目标而不能进行实战化训练的难题,提出了基于模拟目标的光测装备实战化训练方法。根据光测装备及目标的实际情况,构建目标三维模型,对其分别进行可见光、红外成像特性处理,生成目标的光学特性模型。采用3 次B 样条曲线拟合目标弹道曲线,进行运动姿态处理后获得姿态控制信息,与特征事件等信息一起封装生成目标运动特性模型。利用计算机仿真技术构建虚拟三维空间,在其中仿真光测装备跟踪测量目标的场景,在光测装备上无缝生成模拟目标,对光测装备进行实战化训练。在现役光测装备上进行了应用验证,实现了光测装备基于模拟目标的实战化训练,结果表明该方法切实可行。     

基于Terminal滑模的动能拦截器末制导律研究

针对大气层外动能拦截器的精确拦截问题,给出了一种基于Terminal滑模的鲁棒末制导律设计方法。在不考虑动能拦截器姿态运动的情况下,建立了动能拦截器纵向平面和侧向平面内的相对运动方程,并通过在末制导滑模中引入非线性项,去除了传统变结构制导律中的切换项,保证制导系统具有全局快速性。仿真结果表明Terminal滑模应用于动能拦截器精确末制导律设计中的有效性,较之传统的比例导引和变结构制导方法,能有效抑制视线的发散,对目标机动具有更强的鲁棒性,并具有更高的拦截精度。     

基于PSD和光源调制的合作目标位姿探测方法

空间目标的相对位置与姿态探测是航天器对接领域的研究重点,探测方法主要分为遥测法和光学测量法两大类.其中,后者依靠其速度快、稳定性高、信息量大等优势,成为了近距离位姿探测的主要方法.我们通过双目视觉模型可计算出空间合作目标上特征光点深度信息,再根据特征光点间已知的结构、尺寸等约束信息,实现对目标姿态的解算.本文依据PSD相较于CCD和CMOS传感器,有无需图像特征提取过程、响应速度快、位置分辨率高等优势,且双目立体视觉系统的仿生学结构可直接获取到探测目标的深度信息,提出了采用双PSD视觉模型,并配合特征光点的亮度与顺序联合调制实现对空间合作目标的位姿探测方法.实验结果表明,当光标靶姿态调整±30°时,系统的平均测量误差为2.541°,当姿态角小于15°时,俯仰角和偏航角的平均偏差分别为0.923°和0.563°;大于15°时,受限于光源发散角度的影响,俯仰角和偏航角平均偏差分别增加至4.566°和4.106°,系统能够快速、稳定解算光标靶的空间位姿.     

基于红外光谱成像的危险气体泄漏检测技术综述

危险气体检测技术是石化等企业安全生产的必要保障之一,在工业生产中有着重要的作用。本文首先比较了现有气体检测技术的优缺点,明确了基于分子吸收光谱的红外成像技术在危险气体检测中具有适用于远距离监测、可对浓度进行分析的优势,进而为泄漏检测提供了可行的解决方案;其次介绍了红外光谱成像技术的检测原理与硬件构成;接下来列举并分析了泄漏气体图像可视化及气体浓度分析的相关研究;然后分析了基于红外图像分析技术的气体泄漏自动检测算法,并分别对传统的基于图像处理的方法与深度学习算法的发展现状及其存在的问题进行了深入的分析;最后对红外光谱成像技术难点与发展趋势进行了总结。     

基于熵权法集成异质分类器的窃电检测

针对传统检测模型仅通过单一方法进行窃电检测具有局限性且用电数据中存在类不平衡的问题,从集成学习的角度出发,本文提出一种基于熵权法融合异质分类器的窃电检测模型。首先,通过少数类样本合成过采样技术（synthetic minority oversampling technique,SMOTE）处理用电数据不平衡的问题,其次综合考虑个体分类器之间的多样性以及各自的检测性能和训练机理进行基分类器的优选,最后,引入信息熵的概念,基于各个基分类器分类结果的分散程度,计算其权重占比,并以该权重占比集成各基分类器的输出。实验结果表明,对比传统的窃电检测模型,本文所提模型在多项评价指标下表现较好,具有良好的检测性能。     

光纤分布式地震波探测系统及其布设优化研究

应用光纤分布式声波检测与干涉探测技术,设计了一种用于油气勘探开发的光纤分布式地震波探测系统,并在埋地布设的基础上提出光缆附加尾椎的布设优化方案。野外现场测试结果表明,系统能够完整探测到地震波沿光缆的分布情况,波形特性与传统电子动圈传感器相似,埋地式布设最远探测距离20 m,尾椎式布设最远探测距离10 m,该研究为系统的实际应用提供了必要的理论和实验依据。     

一种改进的QRS波检测方法

对QRS波群的检测算法进行研究,针对基于经验模式分解的传统QRS波检测方法存在的一些问题加以改进,提出新的检测方法.该方法利用心电信号经过经验模式分解后,QRS波能量主要分布在第1个固有模态函数IMF1的特性,通过对IMF1进行阈值收缩去噪、线性高通滤波以及非线性低通滤波等预处理突出QRS波的特征信息,最后利用自适应阈值法检测QRS波.研究结果表明:利用心率失常库MIT-BIH中的记录对该检测方法进行检验,正确检出率超过99.8%;该方法简单有效,准确率高,适于实际应用.     

高职院校体育俱乐部模式教学的可行性研究

通过对照实验,比较体育俱乐部模式教学与传统模式教学下学生的学习态度、兴趣、特点、效果等。结果显示,体育课实施俱乐部模式教学效果非常好,在高职院校实施体育俱乐部模式教学是可行的。