利用双目箭载图像测量目标位姿方法研究

研究箭载图像中的目标位姿测量方法,可作为箭上物理量测量的一条新途径。首先,使用STK软件仿真运载火箭级间分离过程,输出箭载视角双目仿真图像。然后,应用SURF/MSER方法对双目图像中的特征点进行检测、匹配、筛选,基于双目视觉测量模型解算特征点的空间坐标。最后,选取目标中心点描述被测目标位置,选取与分离面平行平面上的三点解算被测目标姿态。实验结果表明,方法可有效地测量箭载图像中目标的位置、姿态,为未来工程应用实现打下基础。     

基于射线追踪的快速雷达图像仿真方法

为了解决目标识别、隐身目标设计等研究领域对雷达图像需求日益增加的问题,提出了一种基于射线追踪的快速雷达图像仿真方法。该方法利用射线追踪计算每一个射线管的散射电场及其在雷达成像平面的投影坐标,通过将所有射线管的贡献在像域进行累加得到1幅二维雷达图像。通过对不同路径射线的聚类,可实现对散射贡献的分离,从而建立目标部件与强散射源的对应关系,并对复杂目标雷达图像进行解释。给出了Slicy目标的快速雷达图像仿真与算例分析,分析结果表明:基于射线追踪的快速雷达图像仿真方法可对复杂雷达图像进行有效预测,并能对强散射源进行成因分析。     

大规模箭载无线传感网络技术研究

无线传感网络技术是未来火箭测量系统发展的关键技术之一,大规模的箭载无线传感网络技术是箭载测量系统的发展趋势。简单介绍了现有箭载无线传感器网络的应用以及目前国内对于箭载无线传感网络的研究现状,归纳了其技术特点,在此基础上提出了对新一代大规模箭载无线传感器网络设计的思路与相关技术,为进一步实现箭载测量系统的“无缆化”提供参考。     

星载聚束式SAR回波信号快速仿真研究

基于Chialinwu提出的SAR的回波信号模型㈨，提出了一种星载聚束式SAR回波的快速仿真方法。该方法应用FFT快速产生dechirp处理前的雷达回波信号，再进行dechirp处理，并通过距离谱滤波，以避免成像处理时出现距离谱混迭现象，然后进行欠采样，产生聚束式SAR回波信号。与常规的直接仿真方法相比，该方法计算量很小且点目标数量对计算量影响很小，适用于高分辨率星载聚束式多点目标或面目标回波信号的仿真。最后，通过计算机仿真，给出了成像处理结果，并验证了该仿真方法的有效性。     

基于扩频技术的相对距离自主测量方法研究

为了自主完成诸如分布式雷达成像等任务,需要获得多个目标之间实时、高精度的相对距离,并进行数据交互。本文首先介绍了一种多目标相对距离自主测量的方法,分析了时钟基准频差对相对测量的影响;然后给出了基于扩频技术的相对距离自主测量设计方案,讨论了降低误差的途径;最后仿真分析了伪码和载波相位跟踪环路,给出了仿真结果。     

星载聚束式SAR回波信号快速仿真研究

基于Chialin Wu提出的SAR的回波信号模型[4],提出了一种星载聚束式SAR回波的快速仿真方法.该方法应用FFT快速产生dechirp处理前的雷达回波信号,再进行dechirp处理,并通过距离谱滤波,以避免成像处理时出现距离谱混迭现象,然后进行欠采样,产生聚束式SAR回波信号.与常规的直接仿真方法相比,该方法计算量很小且点目标数量对计算量影响很小,适用于高分辨率星载聚束式多点目标或面目标回波信号的仿真.最后,通过计算机仿真,给出了成像处理结果,并验证了该仿真方法的有效性.     

箭载电子设备的电磁兼容（EMC）设计探讨

介绍了运载火箭的电磁兼容（EMC）环境（电磁干扰源及传播途径）,并根据构成电磁兼容问题的三个要素对箭载电子设备的EMC设计进行了探讨．以某箭载电子设备的EMC设计进行了分析．指出箭载电子设备必须要根据实际情况采取合适的EMC设计方法及相应的EMC测量和试验工作,切实做到在加强设备抗电磁干扰性能的同时保证其高可靠性能;最后对电子设计自动化（EDA）仿真软件在整机电磁兼容设计上的应用进行了探讨。     

滑动聚束SAR空变天线方向图校正方法

滑动聚束SAR是一种新型高分辨率星载SAR工作模式,通过天线波束扫描导致增加方位向相干积累时间,从而可以大幅提升SAR分辨率.滑动聚束SAR波束扫描将引起天线方向图加权二维空变,进而导致采用传统SAR天线方向图测量和校正方法会引入误差,影响SAR辐射定标精度及目标后向散射系数测量精度.针对此问题,提出了一种滑动聚束SAR天线方向图特性分析及校正方法.首先基于滑动聚束SAR仿真数据对滑动聚束模式下SAR天线方向图二维空变特性进行了分析;然后建立距离向和方位向二维多项式模型来拟合天线方向图二维空变误差;最后,基于天线方向图空变误差模型对观测场景SAR图像进行天线方向图校正,仿真实验结果表明,该方法可以有效降低天线方向图二维空变误差的影响,大大提高滑动聚束SAR辐射定标精度和目标后向散射系数测量精度.     

网络技术在箭载测量数据综合技术中的应用研究

交换式网络在数传能力、灵活性、扩展性等方面具有一定的优势,将其应用于箭载测量系统进行数据综合,对于提高系统性能意义重大。简要介绍现用箭载测量数据综合技术的实现原理,分析交换式网络技术特性,并从箭载设备的功能、拓扑结构、实时性能分析等方面对网络技术在箭载测量数据综合技术中的应用进行探索。     

一种位宽可变的CRC校验算法及硬件实现

在箭上通信中,数据校验是必不可少的,循环冗余校验CRC就是一种普遍采用的校验方法。本文介绍了箭上设备通信框图,比较目前在箭载计算机中普遍采用的几种基于FPGA的CRC校验算法。在分析不同算法优缺点基础上,提出一种输入数据位宽可变的串行计算算法。该算法耗费资源少,配置灵活,易于移植,适合在各类箭载计算机的FPGA平台上实现CRC校验码实时计算。目前该算法已经过仿真验证,并在新一代运载火箭飞行试验中得到成功应用。     

基于图像映射的玫扫系统目标重心定位技术研究

为克服玫瑰扫描系统采样点不均匀、欠采样等问题带来的目标重心定位误差,基于玫瑰扫描系统原理和传统目标重心计算方法,引入图像图形概念,提出了一种基于图像映射的目标重心确定方法。先根据玫扫采样点位置和辐射值等信息将目标映射至二值图像,映射过程中保持原图像的边界、内部属性和相对关系不变,从而确定目标形状。在计算图像区域重心前先进行预处理以消除图像边界残缺。对目标边界点进行离散化处理,求取不规则图形重心,再根据映射法则反求出目标在玫扫视场中的重心位置。当多目标或干扰可被分离时,该法还能用于视场中出现多目标或干扰的重心定位。数字仿真结果表明:用基于图像映射法确定的目标重心精度显著优于传统处理方法。     

运载火箭的一种自适应姿态开环减载控制技术

针对运载火箭在高空风区域飞行时的减载需求,提出了一种自适应姿态开环减载控制技术。此减载控制系统采用加速度计测量火箭箭体的法向与横向视加速度,采用速率陀螺测量箭体绕质心转动角速度。设计了一种门限自动切换判别结构,使控制系统能够自动从传统纯姿态控制切换到姿态开环减载控制。当火箭遭遇到很大高空风时,控制系统姿态回路开环,俯仰通道和偏航通道分别跟踪零法向、横向视加速度指令,使火箭转到来流方向,实现减小气动载荷的目的。以某型运载火箭为例对比了几种控制方案的减载效果,仿真结果表明自适应姿态开环减载控制有效提高运载火箭减载效果,具有工程应用价值。     

一种应用于多飞行器跟踪拍摄的控制系统 半实物仿真虚拟环境设计与实现

针对多飞行器跟踪拍摄的控制系统仿真验证需求,在飞行器控制系统半实物仿真试验中,原有图像测量装置及目标模拟器在目标识别过程中试验成本高、调试复杂程度高的问题,设计实现了一种基于头体相对位置的图像测量实物等效装置,解决了试验准备周期长、试验成本高的问题。试验结果表明,图像测量装置实物等效器闭路制导仿真试验技术既逼近了实际应用环境,提高了试验的真实性和可靠性,又降低了试验成本。     

基于视觉的含章动小天体运动状态估算方法

针对航天器在轨运行以及空间垃圾处理等任务中需要获得两个物体之间的相对位姿,由于测量距离较大且测量目标上不能装载对应的合作靶标,需要进行大视距非合作目标位姿测量的问题,文章在绕飞段深空探测器能够捕获到近距离高清晰的目标天体图像的基础上,提出了一种基于视觉的同步定位与建图(SLAM)的翻滚小天体相对位姿估算方法,将移动机器人视觉SLAM理论推广到"相机静止,目标运动"的空间翻滚小天体相对位姿测量中,经仿真验证,结果表明:此方法可以得出翻滚小天体的位姿信息,可为视觉估计小天体位姿提供参考。     

基于信号辨识的运载火箭实时减载控制技术

运载火箭在高空风区域飞行时,其自身结构载荷的约束对气动载荷提出了控制要求,为了降低高空风对运载火箭飞行的影响,减小运载火箭的气动载荷,保证其在高空区飞行的安全可靠,提出了一种简单可行的实时减载控制方法。首先,通过非线性状态观测器估计方法,获得箭体绕质心运动的角加速度信号以及捷联惯组相对质心的位置,计算出箭体绕质心运动产生的线加速度信号;其次,从运载火箭上捷联惯组测量到的视加速度信号中减去箭体绕质心运动产生的线加速度信号,消除箭体绕心运动产生的影响,进而获得箭体质心位置附近的视加速度信号,参与实时减载控制。仿真验证了该控制方法可以有效降低运载火箭的气动载荷,提高了运载火箭在高空风区域飞行的适应能力。     

基于速度增量修正的卫星入轨段外测数据定轨新方法

在传统的数值积分精密定轨方法基础上,提出基于器箭分离速度增量修正的定轨方法,实现了器箭分离前后两段外测数据的联合定轨。仿真计算结果和任务实战数据验证结果表明,该方法大大提高了地月转移轨道入轨段外测定轨精度,比传统初轨确定方法提高约一个数量级。     

基于Radon-Wigner变换的多运动目标成像

针对逆合成孔径雷达波束内多个平稳飞行目标在距离上重叠的情况探讨多运动目标成像.首先建立多目标回波模型,由分析得出某一目标的回波在一个距离门内对应一组线性调频信号、信号参数在不同距离门内呈规律性变化的结论.据此提出一种基于Radon-Wigner变换(RWT)对多目标信号进行参数估计及分离的多目标成像算法.仿真结果说明了该方法的有效性.     

一种可用于箭载测量数据综合的网络交换技术

针对箭载测量数据综合网络,提出一种交换机实现架构和交换技术方案,对其中的关键技术———调度算法和队列管理策略进行分析,并对根据此方案设计的交换机的交换延时进行测试与分析。结果表明,提出的交换技术方案满足箭载测量数据综合网络对交换延时的要求。     

非合作目标超近距离光学相对导航方法及半物理仿真系统研究

针对非合作目标研究了一种可实时应用的超近距离相对导航方法,用相机主动获取目标飞行器图像,对图像进行预处理得到有效的边缘段信息。选取立方体卫星作为非合作目标的通用模型,用轮廓精化提取方法进行轮廓的三维重建,并给出了轮廓三维位置和姿态估计信息获取的具体步骤。建立了用四元数和相对欧拉角表示的追踪器与目标器相对姿态的轨道动力学模型,设计了基于衰减扩展卡尔曼滤波的相对导航算法。构建了一套基于运动导轨的半物理仿真系统,以验证算法的有效性和可行性。给出了仿真系统的硬件组成和软件功能。结果表明:所建仿真系统获得的相对距离10~0.5m内非合作目标相对位姿精度分别为0.03~0.15m,0.5°~1.5°,可用于非合作目标超近距离相对导航研究的相关验证;用所提方法可实现非合作目标的实时超近距离相对导航,能同时获得位姿及相关速度类导航信息,精度满足工程要求。该仿真系统在工程中有较大的应用价值。     

一种多星分离的姿控联合仿真方法

现阶段仅依据多体动力学,难以准确分析和评估多星分离时含调姿过程的近远场分离过程。因此针对一箭多星任务的分离安全性设计需求,提出了一种姿控联合仿真方法,实现了近远场分离的实时调姿仿真。计算结果表明,该方法与专业弹道软件相比,计算误差不超过5%。同时为了进一步研究结构参数、动力学参数和调姿算法等变量对分离方案的影响,结合拉丁超立方采样和蒙特卡罗打靶法,优化了采样空间,从而可以快速分析变量偏差、采样方式对不同分离工况的影响,进而准确判定分离方案的安全性。该方法实现了参数的自动化设置,可有效提高仿真效率,能为一箭多星发射任务的快速论证及分离安全性设计需求提供有力支撑。