运载火箭外测弹道截断误差的洁化插值修正算法研究

由于运载火箭飞行过程的复杂性,特别是多级发动机点火与关机的影响,采用曲线拟合微分平滑方法计算弹道参数不可避免地会有截断误差,对于位置和速度变化剧烈的弹道段,更是存在较大的截断误差.为能正确反映目标飞行轨迹,得到精确的弹道参数,必须对其进行修正.本文结合航天靶场外测数据处理工作的实际,构建了洁化插值截断误差修正算法,并利用实测数据仿真分析了方法的有效性和可行性.     

平流层飞艇的组合导航研究

针对平流层飞艇的飞行特点,提出SINS/GPS/陆标组合导航方法,给出SINS/陆标组合导航的观测模型,并将状态与偏差分离的估计算法与联邦滤波相结合,应用于SINS/GPS/陆标组合导航系统.数学仿真结果表明:新组合导航系统相对于SINS/GPS组合导航系统可以有效改善平台误差角的估计精度,同时,提出的简化状态与偏差分离联邦滤波算法能在保持滤波精度基本不变的前提下减少计算量.     

航天测量船外测数据的滤波算法

航天测量船在航天测控中占有非常重要的地位,为提高航天测量船外测数据的光滑度,在小波滤波和样条函数滤波的基础上,通过建立分解尺度和阈值的选取原则,提出了船载外测数据的滤波算法.该算法在滤波的同时,成功地分离出随机误差和船摇修正残差,显著地改进了现有的船载外测数据修正结果.实例和仿真结果表明这是一种比较理想的船载外测数据滤波算法.     

考虑初始误差的制导工具误差分离建模与参数估计

影响海基导弹落点偏差的因素主要是制导工具误差和初始发射参数误差。详细讨论了工具误差系数、初始发射参数误差与遥外差的关系,建立了海基导弹制导工具误差、初始误差分离的线性模型。最后根据六自由度弹道仿真程序仿真的遥测数据和外测数据对模型进行了验证,计算结果证实了模型和算法的正确性与可行性。     

基于简化联邦CKF的INS/GNSS组合导航算法

针对高精度INS/GNSS组合导航子系统模型为部分非线性的问题,提出了一种新的简化联邦CKF滤波算法。该算法将容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman Filter,CKF)的计算过程融入到联邦滤波结构框架中,并针对子系统模型存在部分非线性问题,对算法的时间更新过程进行了简化,简化后直接用状态转移矩阵计算一步预测和预测协方差矩阵,避免了采用求容积点近似计算的复杂过程及协方差矩阵分解。最后,建立了INS/GNSS紧组合导航模型,对提出的算法进行了仿真验证,将仿真结果与联邦UKF算法、联邦CKF算法进行对比。仿真结果表明,相比于联邦UKF和CKF算法,所提算法在保证滤波精度的情况下,有效减小了计算量,改善了组合导航系统的性能。     

基于卡尔曼滤波的飞行器测控伺服记忆跟踪算法

针对目标飞行异常情形下遥测伺服设备记忆跟踪精度低的问题,提出一种基于卡尔曼滤波的记忆跟踪算法。该算法利用卡尔曼滤波减小测量数据失真引入的初始误差,并对滤波后速度和加速度值进行记忆外推。外推数据采用Neville插值,保证记忆跟踪时天线能够平滑运行。仿真结果显示,飞行器飞行异常情形下该算法跟踪角度均方根误差较现有的记忆跟踪算法平均减小39%。     

高可靠飞行器外测实时处理软件关键技术研究

根据飞行器飞行试验任务需求,分析外测数据实时处理软件的关键数学模型、算法以及功能需求,综合运用数据检择、滤波平滑等技术,消除了异常数据的干扰,构建了高效、可靠的实时数据接收模型。软件设计采用多线程体系结构,合理地分解了系统的功能。在该软件程序框架下设计了各软件功能模块。研究成果已在试验任务中得到了具体应用,能够满足实时数据处理任务的需求。     

大视场星光修正惯性导航半实物仿真系统设计

针对飞行实验成本高、难度大的问题,设计并实现了一种大视场星光修正惯性导航系统的半实物仿真试验系统。该系统采用轨迹发生器模拟生成飞行过程中导航传感器数据,利用真实星敏感器与IMU的静态输出获得器件误差,结合时间软同步完成信息采集,通过组合导航模块实现模拟飞行过程的组合导航解算。实验结果表明,该系统具有较强的灵活性和通用性,可在地面验证星光修正惯性导航算法性能,具有一定的工程应用价值。     

二级入轨空天飞机上升轨迹优化

以最小燃料消耗量为性能指标,考虑了多种约束条件(过载、动压、加热率等 ),采用了组合优化方法对空天飞机上升轨迹进行优化。该组合优化算法包括静态参数与动 态参数优化方法。其中,静态参数优化算法采用了全范围搜索方法,动态参数优化算法包 括动态规划法与共轭梯度法。通过数值仿真计算,得到飞行分离状态数据及相应的最 优 上升轨迹。数值仿真表明,该组合算法对航天器轨迹优化具有良好的适用性及实际工程价 值。
     

火箭飞行异常遥测天线实时跟踪角度预测研究

针对火箭飞行异常下的遥测天线继续实时跟踪难的问题,提出一种飞行异常后的实时跟踪角度的预测方法.首先介绍几种常用坐标系以及坐标系之间的转换关系,并将火箭飞行异常后的运动简化为考虑惯性速度的自由落体运动,给出自由落体速度模型和实时跟踪角度的计算方法步骤.设计仿真实验,验证方法的有效性,可以作为火箭飞行异常后遥测天线实时跟踪...     

反馈式多目标多传感器系统误差融合估计技术

本文对多目标情况下的多传感器系统误差估计问题进行了研究,提出了反馈式多目标多传感器系统误差融合估计算法。算法首先对EX算法进行了修正,无需计算各目标状态估计及其增益伪逆,直接利用各传感器量测数据来构建伪量测,通过滤波获得局部传感器组合系统误差估计;其次,算法通过构建状态空间转移矩阵实现了全局估计到局部组合估计关系描述,并从多目标多传感器两个层面对系统误差估计进行更新,即对多目标信息进行递归融合以有效利用空间分布的多目标信息,对多传感器组合估计信息进行反馈融合获得全局估计。蒙特卡洛仿真结果说明该算法能够进行多传感器系统误差的快速精确融合估计,相比EX算法在实时性与估计精度方面均具有较大的优越性。
     

全太阳系深空探测轨迹全局优化(英文)

针对太阳系中全部的248997颗行星的探测问题,给出了一种关于探测飞行器的深空探测全局四维轨迹(t,x,y,z)优化方案,即飞行器从地球发射进入太阳系并采用小推力控制,优化方案的性能指标为飞行器与太阳系中全部行星中相遇和交会的星的数量最多并且燃料消耗最少。本方案给出了四维飞行轨迹进行全局优化的一套算法,该算法由搜索算法和四维轨迹优化算法组成。此搜索算法从太阳系的248997颗行星中寻找获得尽可能多的经过近地球3维走廊内的行星;而四维轨迹优化算法由改进的动态规划算法、基于最优控制理论的共轭梯度算法和静态参数优化算法组成,其中静态参数优化算法用于搜索最优发射时间窗口。基于该组合算法,通过长时间的大规模的飞行数字仿真,最终计算出探测器的四维最优飞行轨迹,在一年内路过了太阳系中全部行星中的12颗行星。     

小型固体运载火箭运载能力分析

针对控制系统,采用姿控发动机和格栅舵的小型多级固体运载火箭开展了运载能力分析研究.给出了运载火箭飞行方案,提出了一种飞行程序角的工程设计方法.给出了姿控发动机工作模型,建立了六自由度弹道计算和优化模型,采用混合进化算法进行弹道优化,并给出了仿真算例.仿真计算及分析表明,小型多级固体运载火箭满足发射小卫星的运载能力要求,姿控发动机推进剂分配方案合理,为总体方案论证和初步设计提供了理论依据.     

基于偏振光的导航定姿自适应滤波算法

针对小型无人机三维空间内姿态解算问题,基于惯性测量单元与偏振光传感器组成的航姿参考系统,提出了一种自适应滤波姿态估计算法。在常规互补滤波算法基础上,为解决实际飞行过程中存在的运动加速度干扰以及天空中水汽分布异常等问题,建立了相应的自适应调节框架结构。实验结果表明:提出的算法能有效抑制外界干扰因素对姿态解算精度的影响,提高了偏振光组合导航系统的稳定性与可靠性,增强了系统对外界复杂因素的抗干扰能力。     

SINS/TACAN组合导航卡尔曼滤波算法

随着对飞行器飞行精度和可靠性要求的提高,单一系统已无法满足系统要求,而采用先进的算法,利用信息融合技术将导航系统进行组合,取长补短,提高系统的综合性能成为主流,并得到迅猛发展。导航系统也呈现多信息化、智能化、集成化的发展趋势。本文根据捷联惯导系统(SINS)和塔康系统(TACAN)不同的导航特性,在卡尔曼滤波的基础上,将二者组合起来,编写SINS/TACAN组合导航的滤波算法,并对该组合导航系统进行仿真,仿真结果表明:卡尔曼滤波下的SINS/TACAN组合导航系统,有很高的可行性。     

导航定位过程中的一种高效卫星组合选取策略

在应用GPS、北斗等系统进行定位的过程中,针对传统的最佳选星算法计算量大,搜索速度慢的问题,提出了通过仰角、信号质量的选择并结合模糊综合评判的一系列选星策略,这种策略与传统算法相比,在提高了效率的同时也确保了高精度,最后通过定位的仿真实验证明了本方法高效选取最佳卫星组合的有效性。     

基于经验模态分解的外弹道降噪方法及应用

针对外弹道测量数据信号的非平稳性,引入经验模态分解法,根据工程实际应用需求进行改进,提出实用的基于经验模态分解的外弹道降噪方法。新算法验证了外弹道噪声的分布规律并反映了经验模态分解算法的特性。相对于多项式滤波算法,新算法保证了数据信息完整性,有效地降低了噪声的不利影响,提高数据信息的可靠性和真实性。通过仿真和工程实践计算,验证了该算法的有效性和适用性。     

基于最大值投影的运动点目标检测算法及其性能

针对低信噪比序列图像中微弱点状运动目标检测,提出了一种基于最大值投影构造组合帧图像与帧序号图像的检测算法,给出了算法的计算步骤。用建立的检测率和虚警率的分析模型,讨论了检测率、虚警率、信噪比、构造组合帧的图像帧数间的关系。仿真结果表明,通过合理选择组合帧数,该算法可有效检测出低信噪比条件下图像序列中的运动点目标和交叉运动的多点目标。     

航天密封舱设备安装精度仿真分析方法

针对航天密封舱设备安装精度受密封舱内压影响却没有实用的理论预示方法,提出了仿真分析设备安装精度的方法。该方法根据有限元结构仿真分析得到的位移,导出设备的安装精度;另外,提出了精测数据的分析方法,使设备的安装精度变化规律更明显,更容易看出设备旋转的旋转轴、旋转方向、旋转角度,也使精测数据与仿真数据的对比更容易,可为验证仿真分析的准确性提供前提条件。利用一个算例对文章提出的仿真分析方法进行了验证。结果表明,仿真分析方法能准确地确定设备安装角度变化的旋转轴和旋转方向,计算出的旋转角度值与精测结果也基本一致。     

一种亚轨道飞行器再入段组合导航方法

针对亚轨道飞行器再入飞行段的环境特性,设计了由INS、GPS、CNS组成的容错型 组合导航系统,该系统能根据不同飞行阶段选择相应的传感器组合方案,将处于运行状态 且无故障的子系统信息自动地实现最优融合。仿真结果表明,所设计系统具有良好的容错性 ,并达到了较高的导航精度。