基于直接配点法的月球软着陆轨道快速优化

介绍了直接配点法在月球探测器软着陆轨道快速优化问题中的应用.首先给出了软着陆最优化控制问题模型,其中状态方程为量纲为1的三自由度模型,性能指标选为燃料消耗最小,控制变量则为推力攻角和推力.终端状态受到速度和高度的约束.然后,应用直接配点法将最优控制问题离散化为非线性规划问题,即将动态优化问题转化为静态参数最优化问题.选取各节点和配点上的状态量和控制量作为优化参数.最后应用基于Matlab语言的SNOPT软件包对参数最优化问题进行求解,该软件包对于求解大型非线性规划问题具有很好的收敛性.仿真结果表明直接配点法对于月球探测器软着陆轨道初始状态量和控制量的取值不敏感,且求解过程具有一定的实时性.因此,直接配点法对于再入轨迹优化问题的求解是可行的.     

基于修iE Rodrigues参数和UKF的姿态估计算法

以修正Rodrigues参数作为姿态参数,利用无味Kalman滤波(uKF)设计了一种全姿态估计算法.修正Rodrigues参数在姿态估计中具有简洁高效的优点,然而,因其奇异性不能用于全姿态运动情况.利用修正Rodrigues参数与其影子参数相互切换的方法可以避免奇异现象的发生.UKF直接利用非线性模型而不需要线性化,适用于高精度的姿态估计.本文针对"陀螺 矢量观测"这种典型的姿态确定模式,以修正Rodrigues参数与其影子参数相互切换的方法描述姿态,利用UKF设计了姿态估计器.状态协方差阵在姿态参数切换时发生突变,引起姿态估计器的滤波波动.为此,提出了在姿态参数切换时对姿态估计器进行修正的方法.最后通过仿真验证了算法的有效性.     

应用改进果蝇优化算法的月面巡视器路径规划

文章针对果蝇优化算法易陷入局部最优的问题，对果蝇算法中的味道浓度判定值进行改进，并将其用于月球探测巡视器的动态路径规划。为验证算法的有效性，将改进果蝇优化算法与粒子群优化算法的路径规划寻优特性进行了仿真对比分析，结果表明改进果蝇优化算法具有良好的实时性，并有效解决了算法易陷入局部最优的问题。考虑到月球探测巡视器在沿规划路径进行月面巡视的过程中，有可能遇到未知障碍物的情况，提出了动态环境下月球巡视器遇到未知静态障碍物的避障策略。     

基于修正Rodrigues参数和UKF的姿态估计算法

以修正Rodrigues参数作为姿态参数，利用无味Kalman滤波（UKF）设计了一种全姿态估计算法。修正Rodrigues参数在姿态估计中具有简洁高效的优点，然而，因其奇异性不能用于全姿态运动情况。利用修正Rodrigues参数与其影子参数相互切换的方法可以避免奇异现象的发生。UKF直接利用非线性模型而不需要线性化，适用于高精度的姿态估计。本文针对“陀螺＋矢量观测”这种典型的姿态确定模式，以修正Rodrigues参数与其影子参数相互切换的方法描述姿态，利用UKF设计了姿态估计器。状态协方差阵在姿态参数切换时发生突变，引起姿态估计器的滤波波动。为此，提出了在姿态参数切换时对姿态估计器进行修正的方法。最后通过仿真验证了算法的有效性。     

临近空间高超声速无动力滑翔飞行器最优轨迹设计及制导研究

建立了临近空间飞行器无动力飞行理想运动模型及阵风干扰作用运动模型;通过共轭梯度优化算法设计了飞行器基于多约束条件的最优轨迹;利用基于线性状态调节器(RQL)制导方法实现阵风干扰作用下纵向与侧向参考轨迹的同时跟踪.仿真结果表明.本文的轨迹优化算法能在很短的时间内优化出最优轨迹且具有很好的收敛性;采用的制导算法能实现各种强度阵风干扰作用下的轨迹跟踪,具有很强的鲁棒性.     

航天器交会对接中GPS的应用

卫星定位和卫星通讯是正在寻求的空间飞行器高级自主交会系统的首选测控手段。本文概述了航天器的交会对接基本要求和过程以及美国全球定位系统（ＧＰＳ）和组成、定位原理、精度和差分原理后，列出了两种形式的相对运动方程。利用运动方程求解、单纯ＧＰＳ、差分ＧＰＳ的结合，可以完成追踪航天器向目标航天器接近的整个导引过程，且可以省去庞大的地面遥控遥测、星上雷达等设备，减少误差源。仿真计算证实了这一设计思想的可行性和     

基于多项式近似的空间碎片群体轨道预报算法

快速准确地分析空间碎片群轨道演化行为对于其他在轨航天器碰撞规避至关重要。在各摄动力的作用下,空间碎片群演化运动呈现出复杂的非线性特征。空间碎片群体个体数量巨大,如果通过对空间碎片群中每个空间碎片进行轨道积分来分析群体预报的方法会导致计算量过大。针对该问题,提出一种基于多项式近似的轨道快速预报分析方法。该方法将空间碎片群分为少量的标称碎片和其他大量关联碎片。针对标称碎片的轨道预报采用数值积分求解保证预报精度;而针对其他大量的关联碎片轨道预报问题,采用多项式泰勒展开半解析方法求解,从而在保证预报精度的前提下有效减少空间碎片群轨道预报的计算量。为了验证方法的有效性,对不同空间碎片群进行了轨道预报仿真。仿真结果表明,当轨道预报精度设定在1m范围内时,多项式近似算法的计算量较蒙特卡洛方法计算效率提高了2.2~17.2倍,验证了所提出方法的有效性。     

空间拦截修正比例导引律研究

基于追踪导引律和比例导引律,提出了一种新的空间拦截末制导律。通过调整两种导引法的系数决定其在导引法中的权重。考虑空间末段拦截的具体情况,在相对运动方程进行线性化处理的基础上可以得出运动方程的解析解。将非线性方程得出的数值解和这种导引律的解析解相比,仿真表明这种方法的解析解与数值解一致,且避免了最优制导复杂的解析结果。     

主动雷达抗拖曳式诱饵干扰的角度提取方法

通过对拖曳式有源雷达诱饵干扰的分析,得到了平衡状态下对导引头测角值进行数据积累且取均值后,导引头将指向大功率辐射源的结论.在诱饵信号从功率上压制载机回波信号的前提下,对导引头处于平衡状态时的测量角公式进行数学推导进而求得小功率辐射源(载机)的角度.结合比例导引规律,通过飞行弹道仿真验证了雷达型空空导弹应用上述方法可获得...     

机(弹)载数字地图在低空突防中的应用

低空突防是实现（机）弹有效打击的基本保证，而数字地图库的成功生成及加载是实现低空突防的关键技术之一。针对数字地图在低空突防中的应用问题，研究了突防飞行器的数学模型,建立了最小威胁曲面，给出了高程数据库加载的数学模型,进行了算法的设计和实现,并完成了将高程数据库加载到航迹规划中的仿真。结果有助于地形辅助/GPS组合导航数字地图加载的应用。