基于iMPA的伪码快速捕获算法的性能分析和改进

针对迭代消息传递算法（iterative Message Passing Algorithm,iMPA）,通过证明m 序列是一种特殊的线性分组码,给出了该算法应用到伪码捕获的理论依据;分析了采用iMPA 进行伪码快速捕获的性能,包括捕获概率和算法复杂度;用马尔科夫链分析了基于iMPA的捕 获及判决流程,给出了平均捕获时间的解析表示。针对iMPA进行伪码捕获时收敛速度慢,检 测性能较低的缺点,通过增加因子图的约束,提出了冗余iMPA算法,即R\|iMPA（redundanc y iMPA）。仿真结果表明,R\|iMPA能有效的提高算法的收敛速度,检测性能平均提高约 2 dB 。     

柔性空间机械臂捕获卫星过程的碰撞动力学、镇定控制和柔性振动线性二次最优抑制

研究空间机械臂系统捕获卫星过程的碰撞动力学及受碰撞后不稳定系统的控制问题. 利用第二类拉格朗日方程推导得到空间机械臂系统的动力学模型. 在空间机械臂捕获卫星而受碰撞冲击过程中,利用动量冲量法评估碰撞冲击对空间机械臂系统运动状态变化的影响效应. 为使受碰撞冲击后不稳定的空间机械臂与被捕获卫星组合体系统恢复稳定,设计了线性反馈和线性二次最优复合控制算法对受碰撞冲击后空间机械臂系统进行镇定控制和柔性杆振动抑制,所提出的控制算法无需控制漂浮基的位置,从而可以节省漂浮基位置控制推进器燃料消耗. 通过数值算例模拟了碰撞冲击对空间机械臂系统运动状态的影响效应并验证上述控制算法的效果.      

基于边缘和结构的无参考屏幕内容图像质量评估

屏幕内容图像（SCI）是一种与传统自然图像不同的图像,具有更多的文本、图形以及特殊的布局。考虑文本、图形、图像和布局对屏幕内容图像质量的影响,提出了针对屏幕内容图像的基于边缘和结构的无参考质量评估（BES）算法。文本、图形和图像具有大量边缘,并且人类视觉系统对边缘高度敏感,因此BES算法首先使用Gabor滤波器的虚部提取边缘并计算每张屏幕内容图像的边缘特征。其次,提取一个结构特征来表示屏幕内容图像的布局。具体而言,利用Scharr滤波器计算得到一个局部二值模式（LBP）图,接着利用LBP图计算得到结构特征。最后,应用随机森林回归算法将边缘和结构特征映射为主观分数。实验结果表明,在数据库SIQAD和SCID上,所提出BES算法性能的皮尔森线性相关系数（PLCC）相对于对比算法中最先进的无参考算法,分别提高了2.63%和11.22%,甚至高于一些全参考算法。      

曲锥前体/三维内转进气道一体化设计与分析

对圆锥流场在不同攻角条件下的气动特征进行分析,以流线追踪技术为基础,发展了一种曲锥前体/三维内转进气道一体化设计方法,获得了三个几何参数对一体化方案外形和性能的影响规律。研究发现,三维内转进气道侧壁外扩角对进气道流量捕获系数影响明显,而捕获形状圆心角对进气道的影响主要表现在几何特征上。此外,进气道流量捕获系数随外压缩段总长度的增大而减小。基于对捕获形状的研究,设计了一种曲锥前体/三维内转进气道,并通过数值模拟对该方案进行研究。结果表明:在设计点来流马赫数为6.0时,该方案进气道流量捕获系数能够达到0.93,且具有0.61的总压恢复系数;在非设计点来流马赫数为5.0时,流量捕获系数能够保持在0.86,总压恢复系数为0.77。      

基于改进补零/差分的北斗弱信号捕获算法

北斗信号二次编码调制了速率为1kbps的NH码,频繁的比特跳变导致传统捕获算法的效果受到抑制,并且限制了积分时间的增长。为了实现北斗弱信号的捕获,提出了一种适合北斗弱信号的捕获算法,将补零算法和差分相干积分算法相结合并进行了优化设计。对补零算法和差分相干积分算法进行了改进,将差分延迟时间调整为20ms,有效消除了NH码的影响,并增加了积分时间,提高了信噪比。采用Monte Carlo仿真测试了在载噪比为20dBHz~38dBHz的条件下,此算法与传统算法的检测性能。结果表明,相比传统算法,此算法的捕获灵敏度提高了约10dB。此算法能够有效消除北斗NH码相位变化对信号捕获的影响,并提高信噪比,适用于弱信号条件下的北斗信号捕获。     

捕获目标后组合体航天器抗干扰自适应控制

针对空间机器人系统捕获非合作目标后由于质量特性参数和动量突变影响导致的组合体系统失稳问题,提出了一种基于系统动力学模型的抗干扰自适应控制方法。利用拉格朗日方法对系统进行动力学建模,通过冲击动力学建模分析得到了捕获目标后组合体系统的初始状态;基于系统动力学模型设计了线性反馈控制方法,考虑组合体质量特性参数不确定性以及外在干扰不确定性,对组合体系统动力学模型进行了不确定参数线性化,设计了参数自适应线性反馈控制方法;最后以平面三关节机械臂系统捕获旋转目标为例进行了仿真计算。组合体系统的运动状态量趋于期望值,速度级状态变量误差量级控制在10-4以下,位置级状态变量误差量级控制在10-3以下,说明该控制方法可以很好地保持捕获目标后组合体系统的稳定。     

行星探测器GNC系统自主安全模式设计

针对行星探测器GNC系统自主生存能力要求高的特点,设计具有黄极捕获功能的惯性安全模式和无惯性系定向支持的应急安全模式．描述安全模式下姿态确定与控制任务,提出相应的方案．通过对安全模式的任务分析可知,该模式下探测器可以自主进行姿态机动,保证能源供给和星地通信链路建立．     

编队卫星间自适应双门限恒虚警率捕获算法设计

快速准确稳定的捕获是编队卫星间自主测控的关键,针对传统的编队卫星间捕获方法虚警率高、捕获时间长等缺点,提出了一种基于自适应双门限的恒虚警率捕获算法,采用双积分滑动相关搜索,第一积分电路输出超过门限时,启动第二个积分电路,以实现快速准确的捕获;对输入信号进行噪声能量强度实时估计,自适应调节捕获门限,从而在不同的干扰噪声强度下实现恒虚警率控制。以加性高斯白噪声信道为背景对算法性能进行分析,证明虚警概率为独立于信噪比的常数,通过设计积分时间常数,可以实现快速捕获。仿真结果表明,与传统固定单门限滑动相关捕获方法相比,本文的方法具有捕获时间短、虚警率低等优点,适用于编队卫星间捕获。     

纯磁控微小卫星的姿态捕获控制研究

针对纯磁控微小卫星姿态捕获问题,提出了一种基于姿态角和姿态角速度反馈的磁
矩能量控制律。利用Matrosov定理证明了该控制律具有一致渐近稳定性,能够保证星体最终
稳定到唯一的零轨道姿态角平衡位置。结合某在研低轨纳星,分析了气动力矩作用下星体大
角度姿态捕获的纯磁控性能。仿真结果表明,所设计的能量控制律具有一致渐近稳定特性,
考虑气动力矩影响时可在一个轨道周期内完成纳星姿态捕获,控制精度较高。该控制律具有
较好的工程应用前景,对于低成本微小卫星的研制是一个有益的探索。