一种面向空间飞行器视觉导航的椭圆检测算法

基于椭圆特征的空间飞行器视觉导航技术是一种新颖的高精度空间探测自主导航方法,如何对空间目标的环形边缘进行精准提取和高效拟合是实现空间飞行器视觉导航的必要条件。针对该问题,提出一种面向空间飞行器视觉导航的椭圆检测算法。利用多项式逼近导航图像连续边缘段的方式提取椭圆弧段;通过基于极大似然假设检验理论构建的模型选择判据,对来自同一个椭圆的椭圆弧段进行准确合并;对合并后的椭圆弧段进行拟合,得到空间飞行器视觉导航的椭圆检测结果。大量的仿真实验表明：与传统的椭圆检测算法相比,所提算法具有较高的精度和更高的鲁棒性,可以广泛应用于空间飞行器视觉导航图像椭圆检测,为空间飞行器视觉导航算法提供精准的二次曲线输入。     

基于非开普勒轨道的高超声速临近空间飞行器自主天文导航研究

针对航天器自主导航方法不适合高超声速临近空间飞行器的问题, 研究了基于非开普勒轨道的高超声速临近空间飞行器自主天文导航方案. 论述了基于非开普勒轨道的自主天文导航机理, 通过对高超声速临近空间飞行器受力分析, 建立了动力学方程; 利用矢量倒数法则推导出空间运动方程; 设计了基于非开普勒轨道的状态模型和基于星光折射间接敏感地平的观测模型, 采用卡尔曼滤波进行了仿真验证. 仿真结果表明, 基于非开普勒轨道的高超声速临近空间飞行器自主天文导航可达到较高的位置和速度精度.      

参考道路交叉点的飞行器视觉辅助导航

为取消因参考固定目标而造成的导航距离限制,提出了以道路交叉点为参考地物的飞行器视觉辅助导航方案.基于条带检测算法提取图像中的道路交叉点.图像道路交叉点和地图道路交叉点间的匹配计算中引入交叉点属性约束以缩小搜索空间.利用惯性导航系统的方位、高度输出快速剔除错误匹配,减小了匹配过程计算量.用黄金标准算法估计投影矩阵或单应矩阵,并计算飞行器导航参数.仿真实验验证了方案的有效性.     

空间飞行器姿态控制的四元数法

空间飞行器(火箭、飞机、人造卫星、航天飞机等)由于受到扰动力矩的作用,须对姿态进行稳定,或者,使其达到预定姿态,这些都涉及姿态的控制问题。刚体的姿态可以用不同的参数来描述,由此可以产生不同的控制方法。本文介绍了空间飞行器姿态控制的四元数法,分析了控制指令的形成及控制的稳定性,并且讨论了姿态机动控制和轨道坐标系修正问题。     

国内外上面级发动机技术发展现状与趋势

近两年,随着我国的远征－1、1A、2上面级相继完成首飞,“远征”系列上面级的型谱逐步完善。2015年3月30日,我国长征-3C/远征－1上面级（又称“太空摆渡车”）首次发射成功,将一颗“北斗”导航卫星送入预定轨道。2015年7月25日,长征-3B/远征－1上面级以一箭双星方式成功将两颗北斗导航卫星送入预定轨道。2016年6月26日,长征-7/远征－1A上面级（升级版“太空摆渡车”）成功将多用途飞船缩比返回舱、傲龙－1空间碎片主动清理飞行器、天鸽飞行器（2个）、在轨加注实验装置和翱翔之星等5项6个载荷送入预定轨道。2016年11月3日,长征－5/远征－2上面级成功将实践-17卫星送入预定轨道,远征－2上面级是我国目前规模最大、变轨能力最强的上面级。     

不完整测量下集群飞行器协同相对定位方法

测距和测向是实现飞行器间相对测量的常用手段。通常而言,飞行器间相互测距精度远高于飞行器绝对位置导航精度。因此,提出了一种基于集群飞行器间测距和对目标测向的协同相对定位方法,利用集群飞行器间相互测距和各飞行器对非合作目标测向来实现集群飞行器及非合作目标的相对定位。方法分为静态相对定位方法和动态相对定位方法两种。基于飞行器间相互测距和对非合作目标测向来实现协同相对定位的方案,不需要对非合作目标进行完整的相对位置测量,简化了对飞行器测量设备配置的要求。同时,相比基于飞行器绝对位置导航和对非合作目标测向的相对定位方案,能获得更高的相对定位精度。     

交会对接光学成像敏感器中合作目标的分析与设计

交会对接技术是实现太空梭、太空平台和空间运输系统的装配、回收、补给、维修、太空人交换及营救等在轨服务的先决条件,交会对接光学成像敏感器是两航天器交会对接近距离平移靠拢段唯一能够提供六自由度相对导航信息的敏感器,由安装于追踪飞行器上的相机和安装于目标飞行器上的合作目标组成,采用角反射器作为合作目标标志,完成两飞行器间的相对位姿的解算.对其需求分析、设计方案、回光能量测试等进行了讨论,该方案已在神舟十一号载人飞船、天舟一号货运飞船与天宫二号的交会对接任务中成功验证,后续针对空间站及光学舱任务进行适应性修改.     

一种多机协同打击的快速航迹规划方法

针对多架自杀式无人机对重要目标进行协同打击的问题,在飞行器运动学、飞行器碰撞、时空协同等约束条件下,提出了一种空间分层分布的协同打击策略,在满足飞行器碰撞约束的前提下,有效提高了对重要目标防御系统的抵抗能力与飞行器自身的生存率。在此基础上,进一步提出了一种空间协同的多机打击快速航迹规划方法,结合Dubins曲线,将飞行器数目增加带来的计算量指数增长的问题,转化为多项式乘积形式的计算量,实时生成满足时空协同要求的次优航迹。通过仿真实验与实际飞行试验验证了所提方法的有效性,无人机可以在生成航迹的引导下,有效到达打击目标。      

500米口径球面射电望远镜（FAST）主要应用目标概述

500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)已完成建设,调试与试运行以来发现超过100颗新脉冲星,于2020年1月通过国家验收。作为世界最大和最灵敏的单口径射电望远镜,FAST为众多科学发现提供了前所未有的机遇。在国家重大需求方面,FAST具有重要的应用价值。本文对FAST的主要应用目标进行了研讨,包括在深空探测方面,FAST将把我国空间测控能力提升至太阳系外缘;在脉冲星自主导航方面,FAST将大幅提升脉冲星脉冲到达时间的测量精度,建成国际领先的高精度脉冲星计时阵,进行空间飞行器的自主导航;FAST作为非相干散射雷达的接收系统,将提供高分辨率和高效率的地面观测;利用FAST进行高分辨率微波巡视,可以识别微弱的空间信号,为搜寻地外理性生命和国家安全服务。随着FAST的正式运行,它将在推动应用课题研究方面发挥重大作用。     

X射线脉冲星导航在行星际轨道上的应用

X射线脉冲星导航技术被认为是新一代导航技术,非常适合于行星际探测.深入分析了利用搜索空间方法求解飞行器真实位置和估计位置相位差的脉冲整周期模糊数,解决了相位导航方法存在的周期模糊数问题.利用轨道动力学模型估计飞行器的位置,并以真实位置和估计位置上的脉冲相位之差作为反馈进行偏差校正.仿真表明,X射线脉冲星导航方法在行星际轨道上是可行和高效的.     

太阳耀斑预警卫星设想

太阳耀斑发出的高能粒子流(质子)时常中断地球及卫星的无线电通信。1989年3月的太阳耀斑干扰了气象卫星和通信卫星的工作,使地球磁场产生磁暴,造成加拿大和瑞典的停电,中断了电话、导航和高频无线电通信,单是加拿大断电9小时就造成30～60亿美元的损失。法国科学家提议建立太阳耀斑空间早期警报网。这个警报网利用能量在10～100兆电子伏的质子流运动比电磁波慢得多的特点。所以,理论上在离太阳较近的空间飞行器能探测到它并用无线电波向地面报警,无线电波将比质子流起码抢先10分钟,时常领先50分钟到达地球。这样,卫星关闭开关,预     

无人飞行器三维类脑SLAM自主导航方法

随着动物大脑中导航细胞的发现以及人工智能的快速发展,受动物启发的类脑SLAM自主导航方法为突破现有导航方式的瓶颈提供了新的思路。本文针对无人飞行器类脑SLAM自主导航技术的研究进展进行了综述, 包括：1）论述无人飞行器SLAM技术研究现状;2）在二维SLAM导航技术的基础上介绍了三维空间以及单一环境下的类脑SLAM自主导航方案;3）分析了二维及三维类脑SLAM自主导航方案的关键技术;4）最后对现有三维导航方案进行分析验证并指出目前类脑SLAM在无人飞行器上应用时亟需解决的问题。类脑SLAM技术不依赖于高精度传感器、对环境适应性强、自主智能性高,更加适用于无人飞行器复杂动态的飞行环境。     

日本的空间计划与政策

日本空间开发委员会已完成了到本世纪末的空间规划提案。将研制成大型运载工具 H-2代替现在的 H-1;拟发射通信、广播、导航、海洋及陆地遥感、气象及环境观察卫星、天文卫星与行星际飞行器等78颗飞行器。其中有14颗重2200磅的卫星,2颗重2650磅的卫星,一个重3080磅的飞船.9个重4410磅的空间飞行器。     

折叠式变体飞行器轨迹优化及控制分析

针对临近空间高超声速飞行器存在的问题，设计了一种折叠翼飞行器，可以通过折叠机翼来适应各种飞行状态，保持最优的气动特性。并针对临近空间滑翔式高超声速的特点，采用高斯伪谱法对固定翼飞行器和折叠翼飞行器的轨迹优化，通过将折叠翼飞行器与传统固定翼飞行器在射程能力、规避热流能力方面进行对比，提出了一种综合目标的轨迹优化思想。设计的折叠翼飞行器相比传统固定翼飞行器性能更加优越，更适合临近空间环境，提高了17.67%的航程，减少了热流率峰值的35.72%，并通过控制系统的设计和仿真加以验证，仿真结果表明变体飞行器机动能力相比固定翼飞行器有了显著的提高。     

确定制动火箭参数的近似方法

<正> 本文研究空间飞行器在制动火箭作用下从运行轨道过渡到返回轨道的运动。本文给出了飞行器的质心运动方程解析解的表达式,并利用该解析解给出确定制动火箭的制动速度和制动方向的简单计算公式及计算实例。一、前言空间飞行器从运行轨道返回地面时,要用制动火箭将飞行器减速,使飞行器脱离运行轨道后才能返回地面。制动火箭对飞行器的作用和三个参数有关:制动速度、制动方向和制动     

磁异常干扰下基于约束策略的仿生导航方法

地磁场异常将会在导航空间中形成极值区域,扰乱磁趋性运动行为,容易造成基于搜索的地磁仿生导航方法陷入局域极小,使得载体迷失航向难以逃离异常区域,最终导致导航失败。针对这一问题,提出了一种基于行为约束策略的导航搜索方法,通过约束搜索行为强制载体扩大探索范围,进而摆脱异常区域干扰,促使载体进入正常地磁场环境。利用磁趋性统计特征与多目标函数的收敛状态构建行为约束的触发及终止条件,将磁趋性历史数据中较好的样本作为约束行为,实施导航搜索行为约束。伴随载体的移动,实现对进化种群的时序更新,最终引导载体到达目标位置,完成导航任务。仿真结果表明,该方法能够有效克服磁场异常环境对地磁仿生导航的干扰,完成导航任务,并能够有效提高远程自主导航的成功率。      

天宫报捷载梦想 纪念邮品吸眼球(下)

天宫一号目标飞行器发射海上测控纪念封在此次天宫一号目标飞行器发射任务中,中国远洋测量船远望3号赴太平洋预定海域执行入轨段及运行段海上测控通信任务,期间,远望3号停靠菲律宾达沃港。中国航天远望测量船基地特发纪念封一枚。总策划:费加兵、丁兴农;设计:刘学会;编号     

人造卫星如何返回地面

近二十多年以来,世界各国相继发射了两千四百多颗不同类型的空间飞行器,其中有用于科学试验、资源考察、导航以及全球通讯等的应用卫星,有用于军事目的的侦察卫星和载人飞船。大多数卫星在完成飞行使命之后将坠入地球大气层焚毁,而有些军事侦察卫星和载人飞船(统称再入飞行器)与众不同,     

基于X射线脉冲星的深空探测自主导航方法

自主导航是实现深空探测任务的关键技术,基于X射线脉冲星的导航方法可靠、稳定、精度高,不受近地空间的限制,为深空自主导航提供了全新的思路。文章分析了X射线脉冲星导航的基本原理,提出了脉冲到达时间预报算法和整周模糊度求解方法,基于最小二乘理论研究了位置估计算法。仿真算例表明该方法在脉冲星方位误差为0.001弧秒、脉冲到达时间测量误差为1μs的情况下,140d飞行时间中定位精度优于10km,且对初始误差不敏感,可以满足深空探测的导航需要。     

基于GPS对地球同步轨道自动转移飞行器进行导航的可行性分析

研究利用GPS对地球同步轨道自动转移飞行器进行导航的方法,分析了飞行器在转移过程中可用的GPS卫星数目,在地心惯性坐标系下建立了惯导误差和GPS的伪距、伪距变率模型,采用渐消因子的自适应卡尔曼滤波对飞行器进行组合导航.仿真结果表明,可用GPS卫星的数目随着飞行器高度的增高而减少,因此无法利用单一历元观测信息直接对飞行器导航.但采用多历元观测信息和动力学模型相结合的滤波方法可对飞行器进行组合导航,当飞行器初始位置偏差为1 km,初始速度偏差为1 m/s,伪距及伪距变率观测均方差分别为10 m和0.05 m/s时,地球同步轨道自动转移飞行器的最终位置偏差小于50 m,速度偏差小于0.02 m/s.