基于PI滤波估计加表漂移的兼容机与加表组合导航

研究基于PI滤波估计加表加速度漂移的兼容机与加表组合导航算法,针对加表存在漂移不能长时间使用,而兼容机不能保证连续输出且速度测量精度相对较低的问题,提出仅利用兼容机位置作为观测量采用PI滤波估计加表漂移的方法,并与加表组合导航给出连续位置/速度信息。基于PI滤波的组合导航算法简单,且易于工程实现;仿真结果表明基于兼容机位置与加表组合导航算法能有效估计加表漂移,提高位置/速度估计误差;兼容机位置与加表组合导航算法已通过在轨考核验证。     

陀螺与磁强计组合定姿及漂移估计算法优化

针对陀螺长时间积分定姿精度受陀螺角速率漂移影响,单独利用磁强计不能连续确定三轴姿态的问题,提出了陀螺与磁强计组合定姿算法,利用磁强计估计的姿态误差校正陀螺积分姿态,并基于PI滤波估计陀螺漂移。仿真验证表明,基于陀螺与磁强计组合定姿的姿态确定精度为1°左右。陀螺与磁强计PI滤波组合定姿算法简单有效,适合在纳星、皮星等微小卫星上应用。     

陀螺与磁强计组合定姿及陀螺漂移估计

随着微陀螺和微磁强计在小卫星上得到广泛应用,陀螺和磁强计组合定姿研究越来越受到重视。首先利用磁强计测得的前后时刻磁场强度,基于双矢量定姿确定本体相对惯性系姿态,并与陀螺积分姿态比较得到姿态误差;其次基于地磁场矢量修正后的姿态误差校正陀螺积分姿态,并基于PI滤波估计陀螺漂移;最后进行了仿真验证,结果表明该方法可以有效估计陀螺漂移,姿态确定精度在1°左右。     

一种基于光学成像敏感器多目标视线角测量的相对导航方法

针对基于光学成像敏感器测量的相对导航问题,提出一种直接采用光学敏感器多目标视线角测量信息,利用UKF滤波方法设计滤波器,对相对位置、相对速度和相对姿态等相对状态进行估计的相对导航方法.将所提出的相对导航方法应用于月球交会对接平移靠拢段相对导航,通过数学仿真验证了所提出方法的有效性.所提出的方法对实际工程应用具有理论参考价值.     

一种基于光学成像敏感器多目标视线角测量的相对导航方法

针对基于光学成像敏感器测量的相对导航问题,提出一种直接采用光学敏感器多目标视线角测量信息,利用UKF滤波方法设计滤波器,对相对位置、相对速度和相对姿态等相对状态进行估计的相对导航方法.将所提出的方法应用于月球交会对接平移靠拢段的相对导航,通过数学仿真验证了所提出方法的有效性,对实际工程应用具有理论参考价值.     

陀螺与星敏感器组合定姿及陀螺漂移估计

研究基于PI滤波估计陀螺角速率漂移的陀螺与星敏感器组合定姿算法,首先推导了陀螺角速率漂移与姿态偏差四元数之间的关系,并基于姿态偏差四元数和PI滤波估计陀螺角速率漂移;接着给出了分别基于J2000惯性系和轨道坐标系的星敏感器与陀螺组合定姿算法和姿态偏差四元数求解方法;最后进行了工程应用方式分析和仿真验证。本文基于PI滤波的组合定姿算法简单,易于工程实现,并已通过在轨考核验证。     

空间非合作目标快速姿态跟踪导航方法研究

提出了一种空间非合作目标快速姿态跟踪导航方法。在非合作目标相对测量过程中,激光测距仪测距数据具有不连续的特点。当不具备测距数据时,采用基于位置-速度方差修正的姿态跟瞄导航滤波算法,引导追踪航天器完成对目标的粗捕获和保持;当具备测距信息时,通过引入间接量测矩阵和Wonham能控规范型极点配置方法,采用基于全维状态观测器的姿态跟瞄导航滤波算法,完成对目标的连续精确指向跟踪,并通过配置观测器极点调整滤波收敛速度。本文提出的姿态指向跟瞄导航算法克服了非合作目标跟瞄过程中测距信息不连续的问题,与传统扩展卡曼滤波算法相比,能够避免量测方程近似线性化过程中的大量矩阵求导运算,因而提高了跟踪导航滤波的收敛速度,增强了追踪航天器对非合作目标的快速姿态指向与跟瞄能力。     

基于多天线的星间GPS高精度相对定位方法

星间高精度相对定位是目前航天器近程和超近程相对导航的关键技术之一,基于GPS载波相位差分技术,提出了多天线融合复用的星间高精度相对定位方法,结合姿态误差分析了星间近程相对导航的解算方法及误差等级。通过外场实验验证及实测结果分析,证明了该方法在工程上可以满足毫米级的相对定位精度。     

基于扩展卡尔曼滤波算法的天基平台相对导航方法研究

根据相对运动学关系提出了一种天基平台对非己方目标的相对导航方法.基于测角相机和激光测距仪的组合测量方案,通过扩展Kalman滤波方法来估计天基平台与目标的相对位置和相对速度信息.在近共面轨道和近距离的假设下,给出了一种简化的导航算法,在目标轨道参数未知的情况下进行相对运动参数的估计,并获得了较高的导航精度.     

基于信息理论的INS／Vision相对导航系统可观测度分析

基于导弹编队协同作战的应用背景,提出了一种基于INS／Vision的相对导航方法。推导了领弹与从弹间的相对惯导方程,给出了使用视觉导航设备测量领弹与从弹间相对视线矢量的原理。用扩展卡尔曼滤波融合相对惯导信息和相对视线矢量信息,估计相对位置、相对速度和相对姿态。用信息理论分析相对导航系统可观测度,给出随机变量的熵和共有信息的定义,将共有信息作为系统可观测度的衡量标准,分析了INS／Vision相对导航系统状态的可观测度,由此确定位置估计精度最高时领弹与从弹间的相对位置关系。仿真研究验证了相对导航方法的有效性和可观测度分析结果的正确性。     

石英谐振式加速度计

介绍石英谐振式加速度计工作原理,分析影响元件Q值的因素,计算热弹耗散对Q值的影响,在元件结构中基于机械滤波原理设计振动隔离系统,并通过ANSYS计算验证隔离系统的有效性。最后对样机的性能进行测试,并将测试结果和计算结果进行比较。两者基本吻合,从而证明设计方法的正确性。     

光纤加速度计强度噪声的研究

对光纤加速度计系统中由激光光源51入的具有1／f特性的强度噪声进行了分析，阐速了强度噪声产生的机理及其对系统性能的影响，并提出相应的解决方案。实验结果与分析所得结论基本吻合。该方法对提高光纤加速度计低频段灵敏度有重要的参考价值。     

星载加速度计数据在卫星定轨中的应用

基于传统的动力学法,以加速度计数据替代非保守力加速度,提出了一种用加速度计数据进行卫星精密定轨的模型。用美喷气推进实验室(JPL)提供的GRACE星星载加速度计实测数据进行了验证。结果表明,用加速度计可获得较准确的卫星瞬时加速度,其积分轨道的误差小于纯力学模型,从而提高卫星定轨精度。但由于动力学定轨法的固有特点,其定轨误差会随时间而增大。     

静电悬浮加速度计控制器设计分析

对静电悬浮加速度计控制器的设计进行了详细的理论分析,得出了加速度计控制系统稳定时,必须满足的加速度计电容极板和检验荷载的距离参数、电极板面积参数、电压参数与检验荷载的质量以及气体阻尼系数与控制器参数之间的关系式,并进行了计算机仿真试验,证明该关系式是正确的,可用于静电悬浮加速度计控制器分析设计。     

一种新型的角加速度传感器

对一种新型角加速度传感器的工作原理和一些关键技术进行了阐述和分析。     

充油式挠性摆式加速度计中气泡故障的判断

分析了气泡作用于充油式挠性摆加速度计摆不同位置时输出变化的机理。讨论并分析了气泡引起的输出减小、故障单向出现、故障输出数据随通电时间增长而趋于正常，以及倒置摆放测试故障消失等特征及其原因。并与其他主要误差源的输出特征进行了比较，据此归纳了快速有效判断气泡的标准。     

加速度计二次奇异项系数的形成机理与标定方法

讨论了加速度计二次奇异项系数koq的形成机理及标定方法.分析表明,在离心机上进行加速度计标定时,离心机转臂的拉伸、加速度计敏感质量的偏移、离心机主轴的圆锥运动、主轴的速率平稳性、以及脉冲捕获式加速度计的发热等都会引入附加的二次奇异项系数koq并且证明了加速度计进行离心机试验时,如果不引入koq系数或不补偿相应的误差源,将对k3和k10等系数的标定精度产生影响.在误差模型中加上这一项,有助于提高加速度计的标定精度,从而提高导航精度.但是在加速度计实际应用中,对koq的补偿并不是必须的.     

运载火箭加速度计反馈主动减载实施效果评价

针对运载火箭加速度计反馈主动减载实施效果评价，提出一种基于主动减载姿态动力学稳态分析的评价方法，在传统的“载荷侧滑角”评价指标基础上增加了“姿态偏差”、“摆角需求”和“弹道偏离”评价。稳态分析中考虑了结构干扰的偏置效应以及质心运动对风的抵消效应，重点推导了风切变对于火箭姿态动力学特征参数的影响机理。某型号案例分析结果表明，在典型“平稳风+切变风”风场作用下，主动减载技术在4项评价指标上均取得理想实施效果，并且显著缓解风切变导致的姿态参数快变现象。     

High-Sensitivity Quartz Accelerometer for Measurements of Small Accelerations of Spacecraft

A quartz sensor of small accelerations with a capacitive transducer is designed and produced, allowing one to measure spacecraft accelerations with a resolution of 10^–7 m/s² in the range ±10^–1 m/s². The results of calibration of the sensor by the method of inclinations are presented.     

石英加速度计贮存延寿试验薄弱环节的辨识

目的 导弹贮存延寿一直是国内外较为关注的重点话题,但是从元器件到整机失效退化参数的获取一直是延寿技术的难点.为了准确获取石英加速度计在贮存延寿试验有效的退化参数以及退化失效的本质,提出了一种辨识延寿试验薄弱环节的手段以及失效判断方法.方法 首先从材料级、部件级、整机级展开研究,分析各个部件的关键输出参数随环境应力变化的趋势;然后对退化参数采用二阶变化量进行驻点分析,判断加速度计临界失效点.结果 试验表明,通过对加速度计薄弱环节辨识,能分离加速度计退化参数,结合二阶驻点分析,可以直观预判加速度计退化趋势与寿命.结论 采用驻点分析,能有效识别加速度计在贮存延寿试验中最易失效的环节,进而为石英加速度计在导弹贮存延寿时提供最直接的理论依据.