上面级天文导航恒星视位置计算方法研究

恒星视位置计算是上面级天文导航星库建立的基础。首先,在国际天文联合协会(IAU)工具箱的基础上,介绍了恒星视位置计算中的各个数学模型,并设计了视位置计算的算法;然后,对某些特定星表进行处理,获得相应恒星的标准星历信息,对这些恒星采用本文的视位置算法进行视位置计算;最后,将计算结果与专业的天文软件及中国天文年历进行比较,来验证本文视位置算法的精度。计算结果表明:本文提出的视位置算法具有较高的精度(0.03″级别),满足上面级天文导航的要求。另外,本文通过对视位置误差的分析,给出了各种误差因素对视位置计算精度的影响。     

空间目标天基天文定位误差分析

空间目标的天基观测是未来空间目标监视系统的主要观测方式。天基观测 可以利用轴系定位和天文定位两种方式实现对空间目标的定位,其中天文定位方式能够达到 较高的定位精度。星载相机的姿态测量误差和目标位置提取误差都会影响空间目标的天文定 位精度。基于此,本文推导了空间目标天基天文定位的误差公式,结合一套星载相机的参数 ,采用计算机仿真的方法,研究并分析了各项误差因素对天文定位精度的影响规律。计算结 果表明,空间目标的视赤经的精度随视轴赤纬角的增大而变差,视赤纬精度水平高于视赤经 的精度水平;将空间目标成像在CCD面中心位置附近,能够得到较高的定位精度;视位置测 量精度与目标星点质心提取精度呈线性关系;就目前的硬件水平而言,视赤纬可以达到标准 偏差优于2″的水平,视赤经精度稍差。
     

一种基于UPF的月球车自主天文导航方法

介绍了月球车自主天文导航原理和传统的迭代解析高度差方法，提出了一种基于月球车运动模型和UPF（Unscented粒子滤波）的自主天文导航新方法。该方法仅需利用由星敏感器和惯性测量单元测量得到的恒星的天体高度，结合月球车的运动模型，通过UPF滤波，即可获得高精度的月球车实时位置信息。计算机仿真结果表明该方法与传统方法相比，定位精度有了大幅提高，同时对几个关键的精度影响因素的仿真分析显示该方法可以有效的减弱量测噪声，星历误差等对系统性能的影响，使系统具有更高的适应能力。     

一种基于天文测速的火星捕获段天地联合导航方法

为提高火星捕获段探测器的导航精度,提出一种基于天文测速的天地联合导航方法。该方法在地面无线电测距、测速的基础上,引入探测器与恒星的视向速度作为新增观测量,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对探测器状态进行估计。理论分析与仿真结果均表明,与仅依靠地面无线电导航相比,采用基于天文测速的天地联合观测导航方法能有效提高探测器的位置与速度估计精度,且导航精度的提升效果与马尔柯夫最优估计理论的预测值有较好的吻合度。当天文测速精度与地面测速精度相当时,位置估计精度较地面无线电导航提高了近一倍。     

基于多圆交汇的天文定位与组合导航方法

惯性/天文组合导航系统具有全自主、抗干扰能力强等特点,在一些特殊的导航领域受到了人们的高度重视。本文研究了一种天文多圆交汇迭代定位算法,具有数值计算稳定,适合任意多颗导航恒星参与计算的优点,并能同时计算出对应的定位误差协方差阵;在此基础上,将捷联惯性导航系统与天文导航系统组合,构成了扬长避短的组合导航系统,采用扩展卡尔曼滤波算法实现捷联惯导与天文定位两者的信息融合。最后进行了仿真实验,其结果表明,该天文定位算法简单有效,定位误差模型准确,组合后的系统具有较高的精度。     

一种深空天文测角导航中的星历误差抑制方法

以火星探测器为例，提出一种以星光角距/时间差分星光角距作为量测量的星历误差抑制方法，分析了火卫一星历误差对导航精度的影响，建立了火卫一时间差分星光角距的量测模型。通过将火星星光角距和火卫一星光角距相结合，发挥了两种量测的优势，实现了对火卫一星历误差的抑制。仿真结果表明，基于星光角距/时间差分星光角距天文导航方法的位置误差是传统基于星光角距天文导航方法的64%，是基于时间差分星光角距导航方法的58%。此外，还分析了导航恒星个数、火星敏感器精度、火卫一敏感器精度、星历误差大小和滤波周期对导航性能的影响。     

以恒星位置为基准的运动平台上测控雷达精度标校技术

利用FK5星表，可以精确实时地计算出恒星位置，用作陆基雷达标校的基准。本文把这种技术推广到运动平台上雷达的精度标校，提出了技术方案和初步的数学模型，给出了试验的解算结果和统计结果。     

我国空间望远镜展望

我国空间望远镜展望中国科学院南京天文仪器研制中心马品仲为了进一步开发利用宇宙，更精细地观测天体和研究银河系及河外星系的详细情况，探索宇宙起源、年龄和黑洞秘密；确定类星体、彗星和遥远星系的化学成分、温度、运动和物理特性；建立恒星光度标准，研究其时间变化...     

基于自适应滤波的光谱畸变误差抑制方法

为降低天文光谱畸变误差对多普勒测速导航精度的影响,设计结合非线性Sage-Husa噪声估计器及抗差扩展卡尔曼滤波器(Robust Extend Kalman Filter,REKF)的自适应滤波算法。当系统模型可靠时,抗差滤波能够通过预测残差判断异常量测并降低其权重;当系统模型噪声先验信息不准确时,通过Sage-Husa噪声估计器估计系统噪声协方差阵Q阵,以保证抗差滤波的效果。此外,结合多普勒测速导航及X射线脉冲星导航进行组合导航,以提高位置估计精度。仿真结果表明,该算法能够在系统模型噪声先验信息不准确的情况下有效控制光谱畸变造成的量测误差对导航精度的影响。     

基于Unscented卡尔曼滤波器的卫星自主天文导航研究

针对星光折射间接敏感地平的卫星自主天文导航方法，建立了带摄动项的状态方程和以星光视高度为观测量的量测方程。由于该状态方程和量测方程都是严重非线性的，利用推广的卡尔曼滤波器进行导航时精度较低。Unscented卡尔曼滤波是一种针对非线性系统的估计新方法。本文提出将Unscented卡尔曼滤波用于自主天文导航。计算机仿真结果显示Unscented卡尔曼滤波的估计精度远优于推广的卡尔曼滤波。     

中国空间科学和应用研究实现重要突破

据《解放军报》７月１２日报道：我国在“神舟”２号无人飞船上进行空间科学和应用研究实现重要突破，在空间材料科学、生命科学、天文探测、环境监测及预报等领域取得了一批具有重要价值的科学成果。 今年１月１０日，我国在酒泉卫星发射中心成功发射了“神舟”２号无人飞船，１月６日飞船轨道舱与返回舱按计划正常分离，返回舱返回地面，轨道舱继续留轨运行，进行多学科、大规模的空间科学和应用研究。目前，飞船轨道舱已在预定轨道上正常运行近２００天，成功地进行了一系列空间科学实验。 在空间天文研究中，获得了多个宇宙γ暴完整的光…     

遥测数据重建弹道校正方法

弹道导弹遥测系统数据丢帧一般采用直接插值法进行校正,这对导弹运动速度和位置而言精度不高。文中在分析弹道导弹运动特性的基础上,提出视速度增量校正方法,仿真表明该方法的计算精度高于直接插值计算方法。在此基础上利用该方法对速度和位置数据进行了增密,得到了步长小、精度高的增密数据。     

《航天员》杂志第八届编委会暨理事单位年会报道

4月9日上午,《航天员》杂志第八届编委会暨理事单位年会在深圳市五洲宾馆召开．《航天员》杂志编委和理事单位代表共计60余人参加了会议。中国载人航天工程办公室杨利伟副主任。总装司令部秘书局褚庆俊副局长、张泽宇处长等上级领导．中国航天基金会张声远理事,《中国国家天文》刘晓群总编受邀莅临会议。针对《航天员》杂志的发展做了重要指示。     

月面着陆器INS/CNS深组合导航方法

针对月面着陆器下降过程中的姿态快速调整需求，导航系统必须具备实时快速解算能力，而传统天文导航算法星图识别过程计算量大，占用了一定的硬件资源和能耗，限制了月面着陆器动态响应能力的提高。针对这一问题提出一种基于图像灰度误差的惯性/天文深度组合导航方法。该方法利用惯导辅助星敏感器构建灰度误差函数，根据灰度误差梯度优化姿态失准角，无需星图识别过程依旧可以完成对姿态的估计。仿真结果表明，在导航星数目不少于3颗时，该方法可在与惯性/天文松、紧组合姿态精度一致的前提下，将计算时间缩短60%，姿态精度维持在10″(非光轴)、50″(光轴)以内；在导航星数目小于3颗时，依旧可以进行导航解算，姿态精度维持在50″(非光轴)、100″(光轴)以内。将其应用于月面着陆器等实时性需求较高的背景中，有助于降低算法的计算量，节约硬件资源和系统功耗，为未来月面着陆器导航系统的设计提供新思路和理论参考。     

基于半参数回归模型的双星系统定轨算法及精度分析

天基测控系统是航天测控的一个发展趋势。给出了双星定位系统的定轨原理；建立了基于半参数回归的双星系统定轨模型，包括对卫星轨道摄动误差的基函数表示和观测残差的函数拟合等；给出了基于半参数回归的轨道估计算法及计算步骤；并从理论上分析了基于半参数回归模型的轨道估计算法能有效的消除非线性因素对参数估计性能和精度的影响，其定轨精度优于经典的最小二乘处理算法；最后通过对卫星仿真观测数据的处理以及卫星定轨精度的分析，表明该算法确实有效，在相同仿真条件下，定轨位置精度和速度精度分别提高了41．5％和41．3％。     

导弹热分离环境下发动机壳体温度分布研究

用数值模拟的方法对多级导弹间分离时发动机壳体前后封头的温度分布进行了预示。流场计算采用Ｇｏｄｕｎｏｖ格式求争非常定轴对称Ｅｕｌｅｒ方程组；针对物理域比较复杂，采用了区域重叠的分区算法；热流计算考虑了燃气射流中Ａｌ２Ｏ３粒子含量在驻点区引起的热增量，结果表明：对于前封头，由于含有Ａｌ２Ｏ３粒子而经起的驻点区热增量因子４－６，计算得到的最大热流与实测热流接近；对于后封头，不需采用驻点区热增量模型进行     

宇宙探测纵横谈（四）

（四）探测目的更明确，内容更丰富，重点更突出目前，各国的宇宙探测工作主要围绕四项内容展开：（１）对地球进行全球研究和探测；（２）空间天文探测与研究；（３）空间物理探测与研究；（４）生命的起源与演化及地球、太阳系、银河系、宇宙的起源与演化。１．对地球进...     

中国的北斗导航卫星

太空超级指南针 导航定位是人类社会所必需的。从古至今,人类在生产和生活实践中发明了多种导航方法。例如．天文导航是通过观测天体的位置来确定自身的位置和航向．此法设备简单．但受到气象条件的限制：无线电导航是接收星实际上是把无线电导航台放在卫星上,以增加覆盖范围．因而能克服地面无线电导航台传播距离有限的先天不足．并且不受气象条件的限制,导航精度也比较高。     

星图匹配制导中的关键技术

为了提高新一代弹道导弹的快速、机动反击能力和射击精度，采用星光，惯性组合制导足最佳的选择。本论文给出了基于双星敏感器的、星图匹配制导系统的关键技术。提出了根据弹道设计导航星表．极大地简化了弹载星表；提出了一种适用于星光制导的凸多边形箅法，合理地减少了匹配的星对角距数目。这两项技术保证了星图匹配制导技术的实用性。提出了一种分离初始定位、定向误差及平台漂移误差方法。采用凸多边形的星图识别算法可同时获得多颗星的瞬时位置，结合恒星在像平面的位置可解算导弹在赤道惯性系和发射点惯性系的三轴姿态，最后，给出了导弹初始定位、定向误差的数学表达式。仿真结果表明了该方法的有效性。     

星光—惯性制导方程研究

星光—惯性制导是天文制导与惯性制导的结合,故称为星光—惯性组合制导。这种系统利用恒星作为固定参考点,飞行中用星光跟踪器观测星体的方位来校正惯性基准随时间的漂移,以提高导弹的命中精度。星光—惯性制导比纯惯性制导精确的原因在于在惯性空间里从地球到恒星的方位基本保持不变。因此,星光跟踪器就相当于没有漂移的陀螺。虽然象差、地球极轴的进动和章动、视差等因素使恒星方向有些微小的变化,但是,它们所造成的误差远小于1弧秒。所以,使用星光—惯性制导可以克服惯性基准漂移带来的误差,这是该制导系统的主要优点之一。