卫星天线反射面板热形变面形误差检测方法

为实现航天卫星天线面板热形变面形误差高精度检测,提出利用三坐标测量系统搭载高精度激光位移传感器,对检测对象进行扫描测量;并通过对其系统误差来源进行分析、公差合理分配及误差控制,提出对测量系统进行整体优化,以满足所提出检测精度要求。为验证所提出方法的可行性,搭建测量系统,对标准试件的测量数据进行面形拟合,获得测量偏差优于±4.22μm/m2;分别制作常规铝板及光滑铝板作为测试对象,在其背部黏贴加热板的加热方式,以模拟卫星面板在实际工作环境中发生热形变。采用提出的方法对其进行了热形变面形误差检测实验,检测结果验证了所提出方法的可行性。     

一种基于扩展卡尔曼滤波和最小均方准则的无控制点InSAR基线估计方法

基线误差是影响干涉合成孔径雷达（InSAR）测量高精度的主要误差源之一。因此，在进行数字高程图（DEM）高程反演的过程中，需要进行高精度的基线估计来提高DEM数据的精度。文章详细推导了InSAR系统的各项误差与测高精度的关系，得到了误差传播公式；然后提出了一种在扩展Kalman滤波的基础上，使用LMS最小均方误差准则的无控制点基线估计方法。该方法解决了在地面控制点获取困难的条件下，飞行平台与地面之间的相对高度未知的问题。最后，通过仿真实验验证了该方法的有效性：在相位误差、斜距误差、基线长度误差和倾角误差共同作用下，基线定标精度可达到0.1mm，满足0.5m相对高程精度对于基线估计的要求。     

多参量在线反馈的大型筒体-端框精确对装方法

针对几何尺寸大、结构刚度小、误差终端累积效应显著等制造特征引起的大型筒体-端框对接装配问题,提出一种基于过程参量在线反馈的精确对装新方法,设计筒体和端框的圆跳动、对装缝隙等多参量同步在线测量方案,研制多传感组合测量装置,并将其集成于对装系统,从而优化对装工艺,提高对装效率和精度稳定性。经检测,采用所提出的方法,大尺寸复合材料筒体与铝合金端框对装缝隙误差可有效控制在0.15mm范围内,满足对装精度要求,验证了所研制的多参量在线测量系统对提高对装精度的有效性。     

基于多相机的空间机械臂视觉系统

视觉系统是空间机械臂的重要组成部分,空间机械臂除开环控制外的所有工作模式都不能离开视觉系统的引导和辅助而独立实现。文章以建立满足空间机械臂实际应用需求的视觉系统为目标,提出通过分布在不同空间位置的多个相机的协同工作扩展并增强视觉系统的监视和测量能力,并从系统组成、工作模式、测量方式等多方面完成空间机械臂视觉系统方案设计。仿真试验结果表明,目标三维位姿的测量误差与视觉标记点检测结果的误差近似成线性关系,视觉标记点检测的准确性对目标位姿测量的精度具有重要影响。室内环境试验结果表明,在视觉系统的引导下机械臂能够自主完成对目标的定位和捕获,视觉系统满足空间机械臂大范围运动和精准操作任务的应用需求。     

基于空间转换模型的工业机械臂手眼标定方法研究

针对反射镜质量大、尺寸大且装配精度要求高的需求,文章研究了一种机械臂装配系统手眼标定优化方法。有别于传统手眼标定方法仅求解相机与末端执行器相对位姿矩阵的关系,文章将相机成像模型、机械臂运动学模型与eye-to-hand形式的手眼模型进行整体建模,建立了基于装配系统的空间转换模型,采用递推最小二乘参数识别算法对机械臂进行运动学参数标定,研究了机械臂运动学误差分布,完成了手眼标定,提高了机械臂系统的装配精度,绝对定位精度由1.81mm提高至0.29mm,提高了83.98%,实验验证了该方法的有效性。     

太阳帆板平面度测量系统的误差补偿方法

介绍了一种采用斜光学三角形测量结构和基于虚拟精密测量基准的太阳帆板平面度无接触测量系统及误差补偿方法.提出的虚拟精密基准的建模与误差补偿技术,解决了在非精密基准上实现精密测量这一难题,使得所研制的测量系统利用现有平台可实现对太阳帆板平面度的高精度测量.实际测量结果表明,该测量系统对面积为2581mm×1755mm太阳帆板的平面度测量精度达0.02mm(RMS).     

感应同步器位置测量系统的正交误差及补偿

感应同步器与其变换电路一起组成角度或位移的测量系统。感应同步器位置测量系统的误差即变换误差,来源于感应同步器本身制造、安装误差及变换电路的误差。从应用角度出发,提高感应同步器位置测量系统正确度是关键的问题。由于旋转型和直线型感应同步器均已达到较高精度,因此要提高整个测量系统的变换精度需掌握误差的来源及误差的数学表达式,并从中得出对感应同步器误差进行补偿的规律。本文就感应同步器位置测量系统的正交误差规律及一种正交误差补偿方法——激磁电流交叉耦合法进行论证,并以实例说明。     

航天器狭窄封闭空间内间距测量方法

针对某型号总装过程中,两球面舱体装配之后形成的密闭空间曲面间隙测量,设计了一套基于直线位移传感器的测量系统,采用电阻值变化反映位移的方法,对该空间间隙进行精密测量。整个测量系统包括数据采集、存储和处理子系统。为了保证系统的精度,设计了标定系统。测量实验表明,整个测试系统能够对两球面舱体间隙进行测量,测量精度可达0.005mm。     

激光球面干涉定位和凹球径测量

本文就激光球面干涉测量中凹球面干涉定位问题进行了探讨。指出球面干涉定位误差与聚焦物镜数值孔径N.A.的平方成反比。为获得较高的定位精度,在聚焦物镜的最佳成象位置上的整个波面象差应控制在1/100λ到1/200λ之间。 介绍了研制成功的激光凹球面干涉头,其干涉定位误差达土0.6μm左右。它既可装于SIP生产的三坐标测量机上测量150mm以内的凹球径,测量精度±1.5μm,又可装在专用激光球面干涉仪上测量20mm以内的凹球径,测量精度为±O.83μm。     

基于激光实时跟踪测量的航天器编队相对位置测量方法

为了解决编队航天器间相对位置的高精度测量，实现航天器编队自主飞行，提出基于激光实时跟踪测量航天器间相对位置的测量定位方法，建立了航天器间相对位置测量的数学模型。该测量方法在直角坐标系下用Hill方程建立编队航天器相对运动模型，得出航天器相对运动轨迹的解析解，在极坐标系下建立航天器间相对位置的激光跟踪测量模型，将激光跟踪测量系统的测量值转换到直角坐标系，对转换误差进行去偏差补偿，利用卡尔曼滤波方法进行数据处理，以提高航天器间的相对位置测量精度。仿真结果表明，若对于测距精度为5厘米，测角精度为0．1度的激光跟踪测量系统，采用去偏差转换测量卡尔曼滤波方法，航天器空间相对位置精度可达到厘米量级。     

GPS失锁时基于神经网络预测的MEMS-SINS误差反馈校正方法研究

GPS信号失锁时,MEMS-SINS组合GPS导航误差会随着时间迅速积聚而无法导航.提出一种基于RBF神经网络预测的MEMS-SINS误差反馈校正方法,GPS有信号时对神经网络进行训练,GPS信号中断时用训练好的RBF神经网络预测MEMS-SINS的导航误差.地面车载跑车试验,证实了训练后的RBF神经网络能很高精度地逼近MEMS-SINS/GPS组合导航系统输入与输出间的关系,在4个50s以内的GPS人为失锁过程中,该方法导航结果与参考系统比较,平均位置误差为3.8m,平均速度误差为0.6m/s,平均姿态误差为0.5°.     

一种利用地球敏感器的星光导航方法

针对直接敏感地平的红外地平仪-星光导航系统精度低的问题,提出通过建立扁率误差补偿函数,研究扁率引起的姿态角测量误差;建立地心矢量的姿态角误差模型,通过修正地球扁率误差来补偿姿态角,对卫星施加姿态偏转指令调整地心矢量偏移。同时基于SODERN地球红外辐射模型,考虑红外辐射强度随纬度和季节的变化建立真实红外辐射曲线,通过滤波算法获得精确的地球切线边缘的量测信息,提高红外地平仪测量精度。仿真结果表明,该方法有效提高了基于红外地平仪的星光导航定位方法的可靠性和精度,导航位置误差能达到500m左右,较原有系统提高3倍以上。     

液氧试验台系统设计与实现

液氧试验台能够进行液氧煤油发动机液氧泵中轴承、密封件模拟实际液氧工作环境的可靠性、安全性研究。试验台由配气系统、液氧供应系统、涡轮驱动系统、轴径向加载系统、操纵指令控制系统、测试系统、安全防护系统等组成．通过轴承、端面密封组件在液氧、液氮中的运转试验,可为发动机研制提供准确数据．     

动态环路法磁矩测量系统标定与误差评估

为保证磁矩和磁心位置测量精度,需要对动态环路法磁矩测量系统进行标定。在分析系统测量误差组成及其影响的基础上,提出了对动态环路法磁矩测量系统标定的方法,即采用以不同大小标准磁体为被测对象的标定方案,利用最小二乘法给出了5个标定系数值。通过测量2组用于模拟真实被测对象的组合磁体,评估了标定后动态环路法磁矩测量系统的实际测量性能。结果表明,标定后的动态环路法磁矩测量系统对偶极磁矩的测量误差不大于4.6%,磁心位置测量误差不大于7.2%。     

Antenna for precise orbit determination

The ESA SWARM mission will consist of three satellites that will measure the Earth magnetic field. The system calls for metre accuracy knowledge of the measurement locations. To achieve this a GPS receiver is used. At least four GPS signals are tracked to determine the code and carrier ranges, from which the position can be derived. The accuracy improves when using more GPS satellites and by averaging over many measurements. The latter is achieved in ground processing with a model-based orbit prediction, resulting in cm accuracy. The main error contributions in the processing are often measurement errors due to satellite multi-path effects. The multipath effects are characterized by measuring the antenna on a 1.5 m mock-up, representing the 9 m long satellite. In order to verify that the mock-up is representative, extensive electromagnetic simulations were made. The simulations included the antenna and the complete satellite and were then reduced to the antenna and a section of the satellite. The actual design of the antenna was performed with several levels of software. First, a fast bodies-of-revolution simulation found a geometry with the right coverage. Then, a finite element method simulation allowed us to match the antenna at two frequencies simultaneously.     

全姿态动调陀螺定北仪研究

介绍一种全姿态定北装置，它以动调陀螺仪和加速度计为测量元件，利用正切法双轴测速定北和重力加速度信息，进行全姿态方位角计算，采用浮点片TMS320C32数字信号处理器（DSP）进行计算和控制，提高了系统的运算精度和速度，可快速自动准确测出真北方位角，着重讨论基于DSP的动调陀螺定北仪的原理，信号处理和误差分析，以及与人工调平定北仪的比较。     

静力试验位移测量异常原因分析及推算方法研究

分析了发动机机架静力试验过程中某重要位移测点出现位移测量异常的原因,提出了几点改进措施,包括打磨接触面、采用粘贴面积较大的测量块等;另外,考虑到此次静力试验其余测点位移正常、试验过程结构和加载稳定,通过结构整体刚度分析,提出一种利用正常测点来推算异常测点位移的方法,采用两次未出现测量异常的抽检静试数据对此推算方法进行验证,分析推算值与测量值之间的误差,结果表明,这种理论推算方法的推算误差小于5％。     

捷联惯导与星跟踪器组合导航算法研究

捷联惯导与小视场星跟踪器构成惯性/天文组合导航系统,核心思想是利用星体跟踪器的高精度测角信息设计滤波修正算法对捷联惯导的导航姿态、方位和位置误差进行滤波估计并修正,以限制捷联惯导系统导航误差随时间的发散,最终提高系统长航时导航的导航精度。在分析小视场星体跟踪器量测量与SINS导航误差之间关系的基础上,设计了两种不同的组合导航算法：位置+方位修正算法和误差角组合导航修正算法。在此基础上对两种算法的导航精度进行了理论分析,并通过长航时仿真飞行数据进行了仿真验证。结果表明：位置+方位修正算法不受载体的位置误差的影响,更适用于星体跟踪器间断工作的情况;误差角组合算法不受载体姿态误差的影响,更适用于SINS初始位置误差得到有效修正的情况。     

单轴速率三轴位置惯性测试转台误差及传递分析

阐述了单轴速率三轴位置惯性测试转台系统误差的种类,诸如安装面与轴线平行度、位置精度和回转精度等,主要来源于安装工艺、控制系统精度、测角系统精度以及机械磨损等因素,不可避免地存在于转台系统中。由此产生了综合性的指向误差并对测试数据造成影响,文章根据飞行仿真转台的指向误差公式推导出了适合本实验用惯性测试转台的误差计算公式。依据实际的测试流程计算出各轴的指向误差,得出标度因数、阈值、分辨率等参数测试时,指向误差使得被测参数偏小;而对于交叉耦合参数,造成被测参数偏大,在对高精度陀螺组合测试时应予以估计和补偿。     

大型挠性航天器的鲁棒模型预测姿态控制

针对大型挠性航天器的三轴姿态控制问题,考虑了控制输入约束,设计了鲁棒模型预测姿态控制器。首先,将模型预测控制应用到不考虑扰动的标称挠性航天器系统中,通过求解优化问题推导预测控制律,从而得到三轴姿态的标称轨迹。然后,为有效处理大型挠性附件振动对中心刚体姿态造成的扰动,针对带有扰动的挠性航天器实际姿态控制系统,设计由最优状态与实际系统状态的误差构成的辅助反馈控制器,使实际系统状态维持在以标称轨迹为中心的“管道”(Tube)不变集内,并驱使实际系统状态到达标称轨迹上,最终沿着标称轨迹到达平衡点。仿真结果表明,在鲁棒模型预测控制的作用下,实现了姿态角的快速精确跟踪,有效地处理了由大挠性附件振动对中心刚体姿态产生的扰动,增强了系统的鲁棒性。