挠性卫星自适应姿态跟踪控制

具有较强变轨或姿态机动能力的卫星,在轨运行过程中其质量特性随着液体燃料的消耗而不断变化,卫星的惯量特性也随之变化,使卫星质量参数呈现不确知的特性。如何在惯量矩阵未知情况下实现挠性卫星的姿态跟踪控制是研究的重点。考虑目标姿态角速度可以时变的一般情形,设计了基于误差四元数的自适应姿态跟踪控制律,给出了稳定性证明。数学仿真结果表明该控制律能够在卫星转动惯量未知情况下,保证卫星本体姿态和跟踪目标姿态。     

遗传算法在低信噪比图象点目标检测中的应用

将遗传算法用于图象中低信噪比点目标的检测。在分析了点目标及背景特点的基础上,设计了编码方案及遗传操作算子,提出了合格个体保留法。仿真结果表明应用此算法,可实现信噪比为2dB的点目标的检测与跟踪。     

T-Mac激光跟踪系统动态性能分析

针对基于视觉测量技术的六自由度激光跟踪仪,阐述了其工作原理及动态性能的测试方法,着重考核了T-Mac激光跟踪系统动态姿态角测量准确度。     

舵机加载系统的鲁棒力矩渐近跟踪控制

针对舵机加载系统中存在未建模部分、时变、非线性等因素,设计了鲁棒力矩渐近跟踪控制器。分析了系统结构,并建立系统简化模型。为了抑制舵机运动扰动对加载系统的影响,提高系统跟踪性能,将舵机运动作为外干扰进行处理。根据系统输入信号的特点,基于内模原理,分别利用系统的传递函数和状态空间模型设计鲁棒渐近跟踪与干扰抑制控制器。针对期望极点难以选取的问题,利用最优化方法设计系统控制律,并引入期望衰减度调节系统力矩跟踪和扰动抑制性能。仿真结果表明,所设计的控制器能使系统获得较理想的跟踪性能,基于状态空间的最优化方法方便了系统设计。     

主被动多传感器多目标状态信息融合

研究了主被动多传感器多目标状态信息融合问题。针对被动式跟踪的特点,借助主动跟踪的距离通道值,提出类主动的被动式跟踪。在此基础上提出主被动串联状态信息融合和并联状态信息融合算法。仿真结果表明两种状态信息融合方法都可以大大提高跟踪精度,同时还可以提高系统的可靠性。     

随机神经网络在机动多目标跟踪中的应用

研究密集多回波环境下的机动多目标跟踪问题。通过对多目标联合概率数据关联方法性能特征的分析,将其归结为一类约束组合优化问题。在此基础上,利用随机神经网络求解组合优化问题的策略,采用改进的增益退火算法,提出了一种新颖的机动多目标快速自适应神经网络跟踪方法。仿真结果表明,该方法不仅具有很高的收敛速度和跟踪精度,而且计算量小,关联效果好。     

Uncertainty-aware Cube algorithm for medium-term collision risk assessment

The number of Earth orbiting objects is constantly growing, and some orbital regions are becoming risky environments for space assets of interest, which are increasingly threatened by accidental collisions with other objects, especially in Low-Earth Orbit (LEO). Collision risk assessment is performed by various methods, both covariance and non-covariance based. The Cube algorithm is a non-covariance-based method used to estimate the collision rates between space objects, whose concept consists in dividing the space in cubes of fixed dimension and, at each time instant, checking if two or more objects share the same cube. Up to now its application has been limited to the long-term scenarios of orbital debris evolutionary models, where considering the uncertainties is not necessary and impractical. Within operative contexts, instead, medium-term collision risk analysis may be an important task, in which the propagation-related uncertainties play a prominent role, but the timescale poses challenges for the application of standard covariance-based conjunction analysis techniques. In this framework, this paper presents an approach for the evaluation of the medium-term collision frequency for objects in LEO, called Uncertainty-aware Cube method. It is a modified version of the Cube, able to take the possible errors in the space objects’ position into account for the detection of the conjunctions. As an object’s orbit is propagated, the along-track position error grows more and more, and each object could potentially be in a different position with respect to the one determined by numerical propagation and, thus, in a different cube. Considering the uncertainties, at each time instant the algorithm associates more than one cube to each object and checks if they share at least one cube. If so, a conjunction is detected and a degree of confidence is evaluated. The performance of the method is assessed in different LEO scenarios and compared to the original Cube method.     

基于柔顺机构的新型可变形机翼设计方法研究

机翼翼型变体技术可以根据任务和环境自适应地改变机翼形状、厚度、弯度等重要参数,使飞机在不同飞行状态下都能取得较理想的气动特性。柔顺机构是实现机翼蒙皮光滑变形的驱动装置,相比传统液压机构具备质量特性好的优势。采用鱼骨型柔性钢架与四连杆机构实现了机翼前缘上下蒙皮向内收缩、前缘形状由钝变尖的弹性变形过程。通过设计“撞块”机构实现驱动行程的有效分解,解决了前缘尖端开口处蒙皮回收与机翼变形控制所需的驱动行程不一致的内在矛盾。变形后翼型与目标翼型误差最大位置不超过4 mm,变形过程中结构最大应力小于材料许用应力值。相比传统采用纯液压机构驱动的变形机翼设计方案,该基于柔顺机构的变体机翼结构减质14.1%。     

基于Swin Transformer和多尺度特征融合的红外弱小目标检测方法

红外弱小目标的检测识别是军事侦察和遥感探测领域的一项关键技术。针对现有的传统目标检测方法普遍存在的检测误报率高、环境适应性差等问题,本文设计提出了一种基于Swin Transformer和多尺度特征融合的红外弱小目标检测方法。该方法首先在基于编解码Unet网络架构的基础上,通过引入Swin Transformer的自注意力机制代替常规的卷积核来进行目标特征的分层提取,从而有助于在更大的感受野下挖掘目标在不同尺度下的潜在信息;之后,通过设计一个自底向上的跨层特征融合模块作为网络模型的解码器,可以从复杂背景中保留红外弱小目标特征,并将目标的浅层局部信息和深层语义信息进行充分融合。试验测试结果表明,所提方法在红外小目标公共测试数据集SIRST上能够实现0.747的交并比指标(IoU),以及0.752的归一化交并比指标(nIoU),其性能均优于其它典型方法,在不同复杂场景下均拥有更好的检测效果。     

SO(3)上航天器自适应反步姿态跟踪控制

针对刚体航天器姿态跟踪控制问题,提出了一种自适应反步控制方法。首先,考虑模型不确定性和外部干扰影响,通过引入一个非负定的势函数来描述姿态跟踪误差,在特殊正交李群SO(3)上建立描述航天器姿态运动的相对动力学方程,所建立的动力学模型有效地避免了用修正罗德里格参数或四元数描述航天器姿态时引起的奇异和退绕等问题;其次,设计的自适应反步控制器可保证闭环控制系统最终一致有界收敛,并用李亚普诺夫理论严格证明了闭环系统的稳定性;此外,设计的自适应控制律可以有效地处理系统总干扰;最后,针对航天器姿态跟踪控制场景进行数值仿真分析。结果表明:与传统PD控制器相比,所设计的控制器可以有效地提高控制性能。