卫星高精度相对姿态确定技术

高分辨率遥感卫星姿态事后处理精度的典型指标要求为2.4″(3σ).受星敏感器低频误差影响,常规的星敏感器/陀螺组合定姿方法的姿态确定精度难以实现上述指标要求.考虑到陀螺短期测量精度高的特性,提出了一种基于陀螺测量信息的相对姿态确定方案.利用陀螺信息确定各时刻相对于起始时刻的相对姿态,起始时刻的绝对姿态精度由地面高精度标定等手段保证.采用该方案可以在一定时间内实现高精度的姿态确定精度.给出了针对该方案的理论分析、数学仿真以及物理仿真试验结果.     

国土星卫片图象的几何畸变与卫星姿态分析

主要讨论了国土星卫片的成象比例尺,卫星姿态误差对图象几何精度的影响及其姿态参数的控制精度等问题。在简化模型的前提下,按照严谨的数学关系,本文导出了卫片的比例尺和误差计算的数学解析式,并提出了在给定最大定位误差时,对卫星姿态控制精度的总体设计要求。     

多视场低磁星敏感器及其在磁测卫星中的应用

下一代地磁导航等空间任务对地球磁场测量卫星提出了迫切的需求, 高精度地磁场测量卫星需要极高的姿态测量精度和空间剩磁环境, 对星敏感器提出了新的要求。针对这一需求, 研究了低剩磁高精度星敏感器的改进设计方法。采用三视场分体结构设计,提高了数据更新率,通过数据融合提高了姿态确定精度,同时对光学头部进行了精细化降剩磁设计。仿真和测试结果表明,改进的星敏感器设计方法能够实现较低的剩磁和较高的定姿精度, 满足地磁场测量卫星的应用需求, 具有较高的应用价值。     

基于Unscented四元数粒子滤波的 微小卫星姿态估计

针对基于微小卫星姿态确定系统精度低和噪声存在非高斯分布的情况,研究了适用于该定姿系统的Unscented粒子滤波(UPF,Unscented Particle Filter)算法.UPF方法结合了Unscented卡尔曼滤波(UKF,Unscented Kalman Filter) 与粒子滤波(PF,Particle Filter)的特点,用UKF得到PF的重要采样函数,从而克服了PF没有考虑最新量测信息、 扩展卡尔曼滤波(EKF,Extended Kalman Filter)和UKF只能应用到噪声为高斯分布的不足.以MEMS(Micro Electronic Mechanical System)陀螺和CMOS APS(Complementary Metal Oxide Semiconductor Active Pixel Sensors)星敏感器为姿态敏感器件,将UPF与基于误差四元数的卫星姿态运动学方程结合,构建了UPF定姿滤波器,并用MEMS陀螺采集的随机噪声数据进行了半物理仿真,对其特性进行了分析与比较.仿真比较结果表明:在敏感器精度较差并且系统噪声非高斯分布的情况下,这种基于UPF的姿态估计方法在计算粒子数目相对于PF较少的情况下,可以取得比UKF更好的滤波精度,从而有效地提高了定姿性能.      

一种基于恒星分布的星敏感器导航星库制作方法

为了进一步提升星敏感器的定姿精度,分析了恒星的空间几何分布对姿态精度的影响,提出了一种基于恒星分布的星敏感器导航星库制作方法。在分析对比了现有星库的基础上,选择了精度较高的依巴谷星库作为基础星库,并剔除了暗星和双星以精简星库。遍历全天球对每个视场的星库中的空间几何分布进行分析对比,删除定姿较差的3颗星。对星库进行遍历补偿,保证了星库中恒星分布的均匀性。实验结果表明,全天球轨道测试中,本文方法制作星库的全天识别率为100%,且星颗分布数10颗以上天区占到97.64%,具有良好的覆盖性,同时有效提升了姿态精度。     

一种高动态条件下惯性星光组合定姿方法

针对高动态条件下星图拖尾导致惯性星光组合定姿精度下降甚至无法定姿的问题,提出了一种基于乘性扩展卡尔曼滤波的惯性星光深度组合姿态确定方法.利用星敏感器观测信息修正姿态误差,补偿陀螺漂移,并建立了陀螺输出的角度变化量与星图像移的关系,利用陀螺输出信息估计星图拖尾的模糊参数,采用维纳滤波复原方法对产生拖尾的星图进行复原以提高星图信噪比和观测精度.仿真结果表明该方法可以有效提高星像质心提取精度和星图识别率,对初始姿态误差修正更快,且不存在星图误匹配的情况,保证了惯性星光组合定姿方法在高动态条件下仍能保持较高的精度.     

基于多重UKF的粗太阳敏感器标定算法研究

针对粗太阳敏感器存在的非余弦特性以及易受空间环境杂光干扰的影响,为了提高粗太阳敏感器的定姿精度,需对其电池片进行标定.通过设计多重UKF(Unscented Kalman Filter)滤波器实现对粗太阳敏感器的定姿标定,将其划分为两类,第一类为标定陀螺漂移,第二类借助陀螺漂移标定结果,进而设计电池片滤波器来精确修正粗太阳敏感器的电池片系数,完成对整个粗太敏电池片的输出数据修正.仿真结果表明,采用多重UKF滤波器算法可有效实现对陀螺和粗太阳敏感器的标定,提高了卫星的姿态确定精度,达到了设计要求.     

静止气象卫星系统图象同步角的计算

同步角的计算是从静止气象卫星获得高精度图象的首要问题之一。同步角的精度不仅与卫星的轨道、姿态的确定精度有关,还和卫星的动力学稳定性以及观测时间有关。     

星上运动部件对气象卫星姿态影响的研究

以中国下一代静止轨道气象卫星为对象,分析了有效载荷扫描镜运动和太阳翼步进运动对卫星姿态的影响。结果表明,有效载荷的正常扫描运动和太阳翼的步进运动对卫星姿态的影响很小,但有效载荷的黑体校准运动对卫星姿态的影响很大,必须进行补偿控制,否则卫星有效载荷扫描镜的指向精度无法满足设计要求。     

多星敏感器测量最优姿态估计算法

多数利用星敏感器加陀螺组合的姿态确定方法中,由于星敏感器精度较高,使得系统定姿的精度比较高.然而,姿态确定的算法因观测模型和误差处理不当,导致滤波器观测修正能力下降,从而不能有效地估计陀螺的漂移误差.提出了基于星敏感器观测姿态角的误差建模,研究了多星敏感器组合的最优安装构型和观测融合方法.利用加权最小二乘法对观测数据的预处理,使观测方程定常化.再利用陀螺加星敏感器组合的扩展Kalman滤波(EKF,Extended Kalman Filtering)对航天器姿态和陀螺漂移进行估计.仿真结果表明,提出的多星敏感器最优组合的滤波方法能够有效精确地估计卫星三轴姿态和陀螺漂移,且该方法计算量小,有利于卫星定姿系统的在轨自主运行.     

100kHz~1MHz频率范围水听器灵敏度激光法校准及其验证

激光法校准水听器灵敏度是一种绝对校准方法，本文介绍了激光法水声声压校准装置的校准原理及主要系统构成，采用激光法对TC4034和BK8103水听器的灵敏度在100kHz~1MHz频率范围进行了校准实验研究，分析了激光法校准装置的测量不确定度，校准结果与三换能器互易法对校准结果进行了对比。结果表明两种校准方法的结果总体上是一致的，校准结果偏差小于两套装置的合成不确定度。本文对导致二者之间偏差的原因进行了分析。     

船舶仪表现场计量保障问题研究

分析了计量工作重要性和船舶仪表现场计量保障工作面临的问题,阐释了船舶论证研制阶段开展对船舶仪表现场计量保障的依据及论证设计思路,重点分析了国内船舶靠泊港口的环境条件,阐述了压力仪表原位测试的可行性、原位检测设计方案和实施效果。     

构架式可展开天线自由度与奇异性分析

针对以四面体为基本单元的构架式空间可展开天线,基于螺旋理论分析了多环耦合机构3RR-3RRR基本单元及多单元组网的自由度,降低分析此构架单元过约束与奇异性的复杂性。首先,根据螺旋理论能同时表示运动副轴线的位置和运动副类型的特点,建立了3RR-3RRR单元各铰链的运动螺旋并求解出单元过约束数;其次,运用修正的Kutzbach-Grübler公式求解出此单元的自由度,并分析出在特殊位形下的奇异性和瞬时性;最后,多单元组网成一个复杂耦合机构,采用等效构型的方法简化组网结构可得此天线反射器收展所需自由度,再通过计算各花盘的相对间距来验证构架可展开天线的收展协调性。研究表明构架式天线反射器3RR-3RRR四面体单元为单自由度机构且含有4个过约束,便于机构的展开控制,在同步杆铰链处于特殊位形下有约束奇异。组网后反射器桁架系统是单自由度机构,机构在单驱动运动过程中可展开完全,实现构架可展开天线各杆件在工作时运动协调,在空间机构领域具有良好的应用性。     

Strategies for detection of putative life on Europa

Planned future exploration missions to the Jovian satellite Europa have a strong astrobiological motivation. Characterization of the potential habitability of the liquid water environments, and searching for life signals are the main astrobiological objectives of these missions. To meet these objectives specific strategies and instrumentation are required. Here we discuss some scenarios for the development of Europa potential biospheres. These scenarios are based on assumptions of the life similarity concept and knowledge about terrestrial life in extreme environments. Since the potential habitable environments on Europa are in the interior of the satellite it is not possibly to directly detect life. However, there are processes that link aqueous sub-surface environments with the near-surface environment, such as tectonism or magmatism. Therefore, by analysing endogenous materials that arise from the interior it is possible to make predictions about what is in the sub-surface. We propose some measurements and instrumentation for future missions to detect biosignatures on the upper layers of Europa, including the simple physico-chemical traces of metabolism to complex biomolecules or biostructures. Raman spectroscopy or biosensor technologies are the future for in situ exploration of the Solar System.     

基于二维排序和平面加厚技术的自由曲面消隐算法

消除隐藏线是计算机真实感显示的一项重要，自由曲面的消隐则是其中的难点，本文提出的自由曲面消隐算法提出了平面加厚技术和二维排序技术，给出一块三角曲面片，加厚技术就是用加厚三角形所得的三角砖来逼近曲面片，采用二维排序技术，光栅点的可见性判定归结为矩形域在排序表中的查询，测试表明，本算法较传统算法提高速度两个数量级以上，消隐时间随光栅点线性增长，光栅点最多可达６２０００个（对于６４０Ｋ内存）。     

脑物理学中脑电位分布计算式的收敛性分析

脑物理学中,正向问题是指:已知脑电信号源的位置, 通过脑电位分布计算式来预测头皮上任一点处产生的电压.首次对三层同心球壳模型单偶极子源头皮电位分布计算式进行坐标变换, 得到任意偶极子在头皮上任一点处产生的电压值计算公式, 从数学角度给出了其收敛性的分析和证明.同时代入数据, 用数据进一步对它的收敛性作出验证, 并判断了其收敛的级数.因此, 可以用有限级数在一定误差范围内代替无穷级数, 从而求出头皮上的电位分布.为公式的实际应用提供了理论支持, 也为通过头皮电压来预测信号源在人脑中的定位问题提出了有效的解决方法, 具有较大的实际应用价值.     

低轨Walker星座构型偏置维持控制方法分析

针对低轨(low earth orbit,LEO)Walker星座构型稳定性维持问题,分析了低轨卫星的轨道摄动和星座构型稳定性的影响因素.通过分析低轨Walker星座的轨道摄动和相对漂移特点,提出了两次偏置策略.首先,依据未偏置时星座相对漂移量拟合得出第一次偏置时的偏置量.然后利用第一次偏置后的相对漂移量拟合得出第二次...     

载人航天器的再入制导控制与仿真计算

研究了弹道一升力式载人航天器的再入制导规律和各种再入误差源对其落点的影响。主要包括以下内容：再入纵向制导和侧向制导规律的确定;分析各种单项误差对落点的影响;用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法模拟各种再入误差源及其对落点偏差的综合影响。通过大量的模拟计算,掌据各种再入误差对落点偏差的影响,提出再入误差应具有的指标要求,并得到一些有益的结论。计算结果表明,确定的制导规律可以达到满意的落点控制效果。     

Radioactivity of the Moon and planets

In this report the main results of the study of radioactivity of the solar sistem bodies are considered. The radioactivity of the Moon and planets was measured by means of vehicles in situ. The radioactivity of the lunar samples, brought to the Earth was studied with laboratory equipment.     

项目费用控制的一个有效手段

获得值是项目费用控制和项目进度控制的重要度量指标.本文论述了获得值的概念和方法,介绍了它在项目控制中的重要作用,以及应用获得值预测项目完工时可能的费用.然后,介绍了S曲线,S曲线可以显示在当前时间项目的费用是否超支,以及进度是提前还是滞后于计划.最后,描述了基线与预算的区别和联系.基线是控制的尺度,预算则是业主最期望花费的费用,二者的差值就是不可预见费.