卫星姿态确定的分布式非线性滤波方法

针对轻型星敏感器、微机电系统(MEMS)陀螺、太阳敏感器和磁强计构成的轻型化卫星姿态确定系统,设计了一种分布式非线性融合滤波结构,提出一种快速采样点姿态估计算法,仅需4个采样点,即可实现完整的姿态及陀螺漂移估计,精度不低于常规采样点滤波,而运算量显著降低,与扩展Kalman滤波(EKF)算法相当。综合考虑器件特点,采用方差插值,融合子滤波器的相关信息,实现异类传感器的优势互补,从而获得高精度、高实时性、持续稳健的姿态及速率估计。仿真结果验证了算法的有效性。     

微小卫星能量平衡精细化分析方法

为了模拟复杂光照条件和工况下微小卫星的输入功率和负载功率的动态变化,该文在静态能量平衡分析方法基础上,提出了一种精细化卫星电源系统模型分析方法。该方法基于清华大学纳星二号卫星(NS-2)的电源系统参数,建立了载荷工况和电源工况之间的对应关系,通过同时引入蓄电池等效电路模型和充放电模型,实现了对蓄电池初始容量的确定和时变负载功率下电源供电状态的模拟,提高了能量平衡仿真方法的精度。实验结果表明,该方法不仅能够生成与NS-2在轨卫星实测数据高度相似的仿真结果,而且能够模拟各类型号的太阳能电池和蓄电池以及任意供配电结构与能量的传递效率,所提出的仿真方法具有较强的适应性。     

一类非线性系统的新型扩展Kalman滤波器

非线性系统的状态估计是系统控制与信号处理领域基础而又关键的课题. 文中针对工程实际当中的一类非线性时变离散系统提出了一种新型的扩展Kalman滤波器. 与经典扩展Kalman滤波器相比， 该滤波器设计过程避免了线性化操作， 且其参数是通过最小化状态估计均方误差的上界得到的. 仿真结果表明该滤波器是可行的， 并能够提供比经典扩展Kalman滤波器更高的估计精度.     

采样Kalman滤波器在天文卫星定姿滤波中的应用

扩展Kalman滤波器(EKF)广泛地应用于卫星定姿问题,但它设计困难,且有发散性问题。该文应用一种采样变换(unscentedtransform,UT)设计了新的姿态确定滤波器UKF(unscentedKalmanfilter)。仿真对比结果表明,UKF滤波器定姿精度好于0.003°。其收敛速度大大高于EKF滤波器。而状态估计精度与EKF相当,方差估计优于EKF,且数值稳定性好。因此该滤波器可用于卫星快速机动过程的定姿。     

微小卫星技术的发展

随着微电子技术的发展,特别是近年来以微型机电系统(micro electronics & mechanics system,MEMS)和微型光机电系统(micro optical electronics&mechanics system,MOEMS)为代表的微米纳米技术的发展,使得微型卫星、纳型卫星甚至皮型卫星的实现成为可能.微型卫星、纳型卫星甚至皮型卫星的研究已成为航天技术研究的热点.     

网络协同跟踪下广义分布式航迹关联方法

针对协同网络下的多目标跟踪问题,提出了一种广义分布式航迹关联算法。首先对序贯航迹关联准则进行分析,构造了广义分布式航迹全配对似然函数以及航迹关联统计量;在此基础上,建立广义航迹关联的数学模型,从而将分布式航迹关联转化为多维分配问题;然后利用改进免疫算法来寻求最理想的航迹关联。在航迹关联过程中,先利用chi方分布的假设检验来排除明显不相关的关联组合,再通过计算免疫抗体的适应值来确定多节点航迹间的关联关系;最后利用航迹关联评价指标对所提出的方法进行评估。仿真结果显示,该方法在密集目标环境下具有较好的关联稳定性,与序贯航迹关联方法相比,关联效果得到明显改善。     

卫星研制的两层资源分配模型

为解决复杂的卫星研制任务中资源分配的现实问题,提出建立卫星研制任务的两层资源分配数学模型:主管部门在各用户部门之间分配有限的资源;用户部门根据主管部门分配的资源在研制部门中选择实施的项目。该模型考虑了资源分配的效益及公平性,还应根据卫星研制的实际情况,考虑信息不对称问题、资源配置效率问题以及多层多目标决策问题,从而将有限资源在若干用户和研制部门间合理分配,以求总体最优或达到满意效果,为资源分配决策提供依据,并给出了该模型的应用算例。     

基于CMOS图像传感器的纳型卫星遥感系统设计

为满足纳型卫星的遥感系统要求,设计了一套基于互补型金属氧化物半导体CMOS图像传感器的纳型卫星遥感系统,采用PC机模拟星上数据处理系统的功能,通过控制器局域网CAN(controller area network)总线实现了对CMOS相机的控制和图像传输等功能.通过热循环实验,得到了该CMOS相机平均暗输出和暗不一致性随温度的变化曲线,预测其适于在10～25℃的空间温度环境中工作,并可经受-25～60℃的卫星舱内温度变化.     

微型惯性测量组合标定技术

对微型惯性测量组合 (MIMU)的系统标定技术进行了研究 ,利用加速度计的静态输出 ,得出了初始安装角误差、零位偏差及标度因子的计算方法 ,详细介绍了各参数的测量原理及计算公式。从实际应用的角度出发 ,对加速度计零偏的实时计算方法、基座初始水平偏差的影响及横向灵敏度的影响进行了分析 ,得出了相应的数学模型及修正算法。在此基础上进行了一定距离姿态及位置测量试验 ,给出了试验结果。试验结果表明 ,位置测量精度可提高到 1～ 2 cm ;初始位置实时标定可得到与单独标定及预调整近似的结果     

多模式分布式遥感微纳航天器集群自然编队构型

分布式遥感技术是目前空间探测技术发展的重要方向,其核心是研究由多个微纳航天器组成的分布式遥感集群的系统特性,并根据不同的应用模式进行编队的维持与重构。由于微纳航天器所携带的燃料有限,如何在自然编队的条件下保持系统在较长时间内的构形稳定是基于分布式微纳航天器的遥感技术亟待解决的重要问题。该文针对多模式分布式遥感任务想定和燃料最省、求解高效等目标,研究了异构集群自然编队构型设计。提出了一种参数直接求解的方法,可以在平面内绕飞模式、领航模式等典型模式下直接获取编队中各伴飞航天器的轨道参数。STK仿真结果表明:该方法精度较高,编队构型稳定,可以满足应急遥感任务要求。