船体变形对航天测量船外弹道测量的影响

简要介绍了航天测量船船体变形测量系统的基本构成、测量原理和测量元素,分析了变形测量数据的基本特性,给出了船载外测数据船体变形修正的方法和计算公式;重点考察研究了船体变形数据对航天测量船外测数据和外测定轨的影响。     

航天测量船外测数据误差分离与特性分析

航天测量船在航天测控中占有非常重要的地位,为提高航天测量船外测数据的处理精度,结合样条函数和小波方法,提出了航天测量船外测数据误差分离方法。该方法在提高处理精度的同时,成功地分离出随机误差和修正残差,显著地改进了现有的船载外测数据修正结果。并进一步对修正残差和随机误差进行了特性分析与建模。实例表明这是一种有效的方法。     

船载外测设备动态测量数据的误差分离

为了全面分析研究测量船外测数据误差特性,须对测量数据中的误差进行分离,为此需找到合适的误差分离方法。通过对航天测量船船载测量设备工程背景复杂、数据产生过程复杂、误差源多等特点进行深入的分析,为船载设备测量数据建立回归分析模型,采用三次等距B样条函数作为测量数据误差分离的工具,用等距的标准B样条拟合测量系统的真实信号、系统误差,进而分离出随机误差。对大量原始测量数据误差的统计特性进行检验分析,得出了船载设备外测数据不同于陆基测量的一些误差特性——非独立性、子段非正态性、需用高阶AR模型描述。研究结果表明:使用标准等距B样条函数作为误差分离工具对于船载测量设备外测数据是适合的,样条拟合后的残差结果符合高阶AR模型。     

航天测量船变形修正方法与使用策略研究

航天测量船上的测控设备采用极坐标单站定位体制,对角度精度要求高,而测量船的船体变形直接影响角度精度。本文系统分析了测量船变形测量原理及误差影响因素,给出了变形误差修正及精度分析模型。在此基础上采用比对分析技术,分析研究了船体变形对测量船观测资料及轨道精度的影响,分析比较了变形常值和实测值的修正效果,提出了实战任务中变形数据的使用策略。     

基于星惯组合的分布式船姿船位测量体制研究

目前航天测量船的外测精度除了取决于无线电测量设备本身的测量精度外,还受到船体变形测量精度、船体平台的姿态测量精度等多种因素制约,针对此问题,研究并提出了一种船姿船位测量新体制——基于星/惯/卫组合的分布式船姿船位测量体制,构建了分布式船姿船位测量系统原型,推导相关数据处理模型,给出了各船载测量设备测量数据的比对方法。分布式船姿船位测量体制取消了变形测量系统,减少了1项主要误差源,提高了航天测量船的外测综合精度,并简化了船体结构设计。     

航天测量船外测数据的复杂误差特性

使用三次样条最小二乘拟合残差法研究了航天测量船外测数据误差的统计特性,分析了其误差的相关特性,建立了时序模型。研究结果表明,航天测量船外测数据误差具有强自相关性、非正态性、时变方差性和分段平稳性,其特性可以用高阶AR模型描述。     

低仰角大气折射误差对初轨精度的影响分析

针对在交会对接任务中测量船使用的电波折射经验模型存在低仰角跟踪测量修正精度差的问题提出改进思路,在模型中引入基于天顶延迟的拟合算法优化修正模型,提高了船载雷达低仰角跟踪时距离的修正精度,满足了测量船数据处理的精度需求。用新方法处理数据,计算的轨道根数半长轴外符合误差平均降低了605m,有效提高了测量船定轨精度。     

船载外测设备方位误差超标问题分析

针对航天测量船船载外测设备长期存在的方位误差超标现象,研究了测量船轴系误差修正方法和船载设备角度误差修正原理,发现测量船船载外测设备光机偏差修正模型与方位零值标定方法不匹配,存在重复修正光机偏差误差的现象,从而导致该项误差偏大时引起方位误差超标。提出了测量船方位零位以机械轴为基准标定时的光机偏差修正的改进模型,并利用测量船校飞数据和卫星发射测量数据进行了仿真测试。测试结果验证了改进模型的正确性,解决了测量船外测设备方位误差超标的难题。     

航天测量船导航系统ESGM技术

研究ESG及ESGM的工作原理及误差模型,对影响其精度的因素进行分析,并与传统组合INS的性能进行比较,详细阐述在新一代航天测量船导航系统中的ESGM技术。结合航天测量船执行试验任务的一般规律,从提高船姿船位的测量及对飞行器测控定轨精度需求出发,对ESGM在航天测量船上的使用方式与前景进行了分析。     

影响奔月飞行器定轨精度的误差源分析

以探月工程为背景,讨论在现有测控网分布、观测弧段以及尽可能接近真实情况的误差源等前提下,利用仿真模拟方法对影响奔月飞行器定轨精度的误差源进行分析。重点考察了观测量精度、初始时刻先验轨道误差、测量船点位误差以及观测资料类型等对奔月飞行器定轨精度的影响。结果表明提高观测量精度和减小测量船点位误差将有助于提高定轨精度,以及采用USB测距、测速和VLBI时延、时延率联合定轨能够提高定轨和轨道预报精度。     

外测数据处理中小波滤波的应用研究

针对外测数据的高精度和噪声复杂的特性,首先介绍了小波分析中几种滤波方法及其变形,然后结合空域滤波器建立外测数据的小波去噪模型,将它们应用于一维的高精度弹道数据去噪。实际结果表明,该类方法在保留特征段及有用信息的同时,有效地去除了随机噪声及其他干扰,比较传统去噪方法有明显优势。     

数值法修正雷达高仰角动态滞后误差研究

脉冲雷达在高仰角跟踪过程中存在不容忽视的动态滞后误差,该类误差的存在严重影响到雷达数据处理和弹/轨道精密确定。目前外测数据处理领域采用的基于误差电压和定向灵敏度的动态滞后误差修正模型,修正效果不理想。本文提出了一种用数值法修正雷达高仰角动态滞后误差的方法,并用任务实测数据进行了模型验证,结果显示这种方法能有效地降低动态滞后引起的误差。     

快速模型预测控制用于微型直升机航迹跟踪

为实现微型共轴无人直升机(MCUH)的航迹跟踪,考虑系统的状态和输入约束,利用非线性模型预测控制(NMPC)技术设计一种快速在线的控制器。首先,简化MCUH的非线性模型,利用系统的微分平坦特性生成满足直升机动力学的可行航迹,沿着该航迹对系统进行线性化,得到近似直升机非线性动力学的线性时变(LTV)模型。然后,将传统输出航迹跟踪NMPC问题转化为LTV-MPC优化问题,降低问题的复杂度,为确保航迹跟踪误差系统的指数渐近稳定,分别设计终端域和终端罚值。最后,通过数值仿真,验证快速在线NMPC策略的可行性。结果表明:设计的预测控制器误差控制精度高、求解速度快,可实现对有约束的时变航迹的跟踪。     

Adaptive vector field based accurate homing control of aerial delivery systems

This paper investigates the homing control problem of a flexible aerial delivery system with external wind, at-mospheric turbulence, and aerodynamic uncertainties. An accurate homing control strategy is presented, consisting of a trajectory generation algorithm and a lateral tracking controller. A high-altitude trajectory generation is de-veloped with system characteristics explicitly considered to generate the desired trajectory for the aerial delivery control system design. It significantly compensates for the altitude deviation of the existing multiphase theory based trajectory generation methodologies. A novel adaptive vector field control law is then designed to accom-plish the lateral tracking maneuvers. The key feature of the proposed method is that the complete lateral closed-loop control, including position and heading angle loops, is achieved in the presence of disturbances and dynamic uncertainties. The homing control with high landing accuracy is therefore achieved. Simulation and hardware-in-loop testing results are finally presented to validate the proposed method’s effectiveness compared to a conventional homing control scheme.     

基于外测弹道数据的后效误差分析及折合

本文提出了一种利用外测弹道数据特性判断后效段时间,进行后效误差分析的方法。在后效误差分析的基础上,将试验外测弹道后效段速度参数的变化量从发射坐标系转换到弹体系下,直接转化为折合弹道的速度变化量,由此可进行后效误差折合。     

嫦娥三号着陆器统计定位精度分析

“嫦娥三号”将在月球放置着陆器,实现月面软着陆,因此,需要对着陆器进行精确定位.本文简述了月球着陆器的统计定位方法与协方差分析理论,分析了影响统计定位精度的主要误差源.基于现有测控条件,从跟踪弧段和测量数据组合2个方面,对“嫦娥三号”着陆器的定位精度进行了分析.针对短弧条件下单站测距数据定位不稳键的问题,提出了结合月面高程约束的定位方法.协方差分析结果表明：高程数据的使用可以实现单站30 min测距优于1 km的定位精度;当观测数据累积至3d时,单站测量与VLBI（Very Long Baseline Interferometry,甚长基线干涉测量）的不同组合可以实现同等量级、优于百m的定位精度;测量系统差是制约定位精度的主要因素,完全标校测量的系统偏差则能实现10 m左右的定位精度.     

伞舱系统跟踪引导数据迭代算法

针对在返回舱乘伞下降阶段,测控链中弹道测量设备丢失目标,以及跟踪结束后无法外推生成可靠引导数据,光学设备难以快速捕获目标等问题,以风场修正模型为基础,通过风场提前修正与采用测量数据实际修正相结合的方法,建立伞舱系统跟踪引导数据迭代算法.利用多次返回段任务数据对该算法进行实验验证,并与实际任务中目前使用的方法进行比较,结果表明：通过该算法推算较长时间后的引导数据,其平均误差为现有方法的6％;推算较短时间后的引导数据,其平均误差为现有方法的20％.因此,利用该算法计算的引导数据精度较高,有助于光学设备及其他测控设备快速捕获或重捕目标.     

基于中继测量的环月探测器定轨能力分析

嫦娥四号月球探测拟首次实现月球背面的软着陆,测控与数传依赖地月L2平动点的中继卫星,并有望获取四程测量与星间测量数据。对基于中继测量的环月探测器测定轨能力进行了仿真分析,结果表明,中继卫星可较好地实现环月探测器连续跟踪;在定轨能力方面,中继卫星自身轨道精度是制约环月探测器定轨精度的重要因素,当跟踪弧段达到5h以上时,定轨精度趋于稳定,但轨道精度较中继卫星的轨道精度相差1个量级;对于星间链路测量,除中继卫星自身的轨道精度外,星钟的稳定性是制约定轨精度的另一个重要因素,如果辅助以每天1h的地基跟踪亦可实现优于百m的定轨精度。     

干涉仪测量数据联合定位的方法

提出了干涉仪测量系统的六通道测量数据联合定位的处理思想，并提供了具体的计算处理方法。该新方法是将测速数据与定位数据联合确定运载火箭的位置坐标，进而可计算其速度、加速度等其它弹道参数，这无疑会提高测量数据的利用率和改进弹道计算结果的精度。     

影响环月飞行器定轨精度的误差源分析

以我国正在实施的探月计划“嫦娥1号”工程为背案,在现有测控网分布、观测弧段以及尽可能接近真实情况的误差源等前提下,利用仿真模拟的方法对影响环月飞行器定轨精度的误差源进行了初步探讨和分析。重点考察了月球重力场误差、观测量精度、初始时刻的先验轨道误差以及观测资料类型等对环月飞行器定轨精度的影响。