适合于机动弹道导弹的星光—惯性组合制导系统研究

机动弹道导弹通常会带来较大的初始定位定向误差,星光-惯性组合制导系统能有效地修正初始定位定向误差,提高惯导系统的精度。本文详细介绍了基于一种随动平台的星光-惯性组合制导系统的原理;研究了随动平台跟踪星体的机理;推导了控制随动平台转动所需的计算公式;讨论了星体跟踪器对平台误差角的观测过程;导出了星体跟踪器的测量输出与平台误差角之间的数学方程。仿真结果表明了该方案的有效性。     

天文-惯性组合式导航系统及星体跟踪器研制

 纯惯性导航或多普勒导航的一个共同缺点是:一般都具有随时问或距离增长的位置误差,这就需要有一个外基准系统。为了满足现代飞行器导航所要求的高精度和可靠性,组合式导航已成为近代导航系统发展的一种趋势。文中提供的天文-惯性组合系统,在物理意义上是一种较为合理的和比较精确的组合形式,在现代各类飞行器上有着重要的特珠用途。天文导航中的星体跟踪器是这种组合形式获得量测信息的主要设备。本文总结了国内第一台自行设计的自动星体跟踪器的研究设计方法和解决主要技术关键的措施,列出了有关公式。试验结果证明设计是合理的,达到了夜间地面能跟踪二等以上星体,白昼一定亮度背景条件下能跟踪亮星的预定性能指标。     

中继卫星系统动力学分析

应用单摆模型来等效液体晃动，并利用拉格朗日方程建立了中继卫星的动力学方程。在确定天线跟踪规律的基础上，从工程实际的角度分析了天线和星体之间的耦合作用。考虑天线不同的跟踪模式，将卫星的本体视为刚性体，在星体无控情况下进行系统的动力学响应分析。通过数值仿真确定天线在不同跟踪模式下对星体姿态的影响，并通过有无柔性振动和液体晃动结果的分析，得出天线运动特别是高速回扫、附件柔性振动都会对星体姿态产生比较大的影响，而液体晃动对星体姿态影响不大的结论。     

国外航天飞机介绍(一)

一 美国航天飞机轨道器示意图③’、 法冈Hermes轨道器示意图 苏联肮天飞机示意图 卜而为航天飞机 下而为?宁o航天飞饥门“米亚-1”丁仰轰炸机苏联航天飞机示意图上面为航天飞机下面为背负航天飞机的“米亚-4”重型轰炸机国外航天飞机介绍(一)     

航天飞机的立尾气动布局

 本文通过对初步设计阶段中航天飞机立尾气动布局原则的讨论和现有航天飞机立尾气动布局型式(包括方案)的分析,明确了航天飞机立尾气动布局可能的三种模式和改进航天飞机横侧向气动特性的主要措施等问题。这些结果对航天飞机气动布局和外形初步设计有直接参考价值。     

反思航天飞机的功过是非

随着美国“阿特兰蒂斯”号最后一次发射,曾经红极一时的太空骄子也怅然落幕.如何评价航天飞机的功过是非,认真总结航天飞机的经验教训,对载人航天的未来发展具有积极意义.人类创举30年来,航天飞机取得了巨大的成就.自1981年4月12日“哥伦比亚”号航天飞机服役至2011年“阿特兰蒂斯”号航天飞机的最后飞行,美国航天飞机共发射...     

新控制技术与第二代航天飞机

 本文介绍了美国航天飞机的概貌,并指出第二代航天飞机的主要特征是水平起降,要实现水平起降,除了要解决动力装置这个关键问题外,必须采用新的控制技术。本文着重分析新控制技术在实现第二代航天飞机中所起的关键作用,可大大减轻航天飞机的自重。     

美国航天飞机固体火箭助推器

固体火箭助推器是航天飞机动力系统的主要组成部分之一,是当今各国在发展航天飞机时所选的通用助推方案.美、日、西欧都已发展了或正在发展航天飞机用的大型固体助推器.本文重点介绍美国航天飞机固体助推器性能及其设计特点.     

出入太空的"雄鹰"写在航天飞机第101次发射之际

航天飞机是把航天与航空技术有机结合的创举。１９８１年，世界上第一架航天飞机，美国的“哥伦比亚”号进行处女航行，到去年 １１月，美国航天飞机进行了第１０１次航行。近几次航天飞机发射给国际空间站运送了航天员与所需物资。目前美国还在研究新一代航天飞机     

航天飞机轨道器热防护系统

航天飞机轨道器的热防护技术是航天飞机的关键性技术之一。本文介绍了美国第一代航天飞机轨道器所采用的非金属基复合材料热防护系统,美国宇航局兰利研究中心和Kentron国际公司共同设计的所谓近工艺品概念热防护系统,以及美国第二代航天飞机轨道器计划采用的防热系统与机壳融为一体的高级碳-碳复合材料热防护系统。     

基于MEMS传感器的四旋翼组合测姿研究

针对四旋翼无人机机体尺寸较小、带载荷能力有限的特点,设计基于低成本MEMS惯性器件的测姿系统,以满足四旋翼无人机在系统控制方面的需求。但是低成本的MEMS惯性器件具有精度低,随机漂移大,容易受到外界环境干扰等缺点。本文充分发挥四旋翼无人机搭载的MEMS惯性器件的功能,分别利用两种方法测量载体姿态,并通过卡尔曼滤波的方法实现这两种测姿方法的数据融合。经过仿真分析,融合后组合测姿系统的测姿精度得到提高。     

An algorithm for astro-inertial navigation using CCD star sensors

A self-contained suite of astro-inertial navigation system is capable of autonomous mission and is operationally reliable. The typical astronavigation system (ANS) makes use of star-trackers, which are expensive and complex. To make the system cost effective and less complex, the star-tracker is replaced by a charge coupled device (CCD)-based star sensor, rigidly mounted on a strapdown inertial measurement unit (SIMU) of the system. This electro-optical star sensor is compact and easy to use with an ANS that utilizes efficient star identification techniques. This paper designs an algorithm that estimates axes misalignment angles of strapdown inertial navigation system (SINS) that makes stars' observations utilizing a CCD star sensor. Mathematical modeling of the suggested scheme was carried out and transformations between different frames were exercised. From the image projection geometry, stars' right ascensions and declinations, relative to the body frame, were estimated. Lastly, from the known stars' position vectors in mathematical platform and reference frames, axes misalignment matrix representing SINS attitude errors can be estimated employing the derived relationship.     

置信度检验法在新测量船船姿故障诊断中的应用

为解决惯导设备数据异常而状态码未及时更新所导致的设备状态无法判断的问题展开研究。基于新测量船分布式惯导的安装设计,分析了如何通过坐标转换的方式,计算得到冗余的船姿数据。根据冗余船姿数据的特性,采用置信度检验法对各姿态测量设备进行检测,建立了设备可信任度矩阵,并将矩阵元素与对应设备进行标志,可以通过分析矩阵元素有针对性地进行船姿故障诊断,并对检测过程中可能会产生的矩阵特性做了分析说明。最后,在某次任务惯导实测数据的基础上,仿真了横摇数据的漂移,并通过置信度检验法对其进行检验,实验结果验证了方法的正确性。     

INS/GNSS组合导航系统空中快速对准方法

针对机载惯性/全球导航卫星系统(INS/GNSS)组合导航系统地面静基座对准时间较长、航向对准精度较低以及惯导空中故障重启后无法快速得到精确姿态信息重新进入导航状态等问题,提出一种快速初始对准方法。该对准方法基于惯性导航比力方程,利用GNSS的定位、测速信息与惯性测量组件(IMU)的输出信息解算载体姿态信息,并结合遗传-牛顿算法与求和自回归滑动平均(ARIMA)模型卡尔曼滤波信号降噪技术提高姿态信息的解算精度。基于实测飞行数据的解算验证了该方法的有效性、对准精度以及在实际工程应用中的优越性。     

Initial virtual flight test for a dynamically similar aircraft model with control augmentation system

To satisfy the validation requirements of flight control law for advanced aircraft,a wind tunnel based virtual flight testing has been implemented in a low speed wind tunnel.A 3-degree-offreedom gimbal,ventrally installed in the model,was used in conjunction with an actively controlled dynamically similar model of aircraft,which was equipped with the inertial measurement unit,attitude and heading reference system,embedded computer and servo-actuators.The model,which could be rotated around its center of gravity freely by the aerodynamic moments,together with the flow field,operator and real time control system made up the closed-loop testing circuit.The model is statically unstable in longitudinal direction,and it can fly stably in wind tunnel with the function of control augmentation of the flight control laws.The experimental results indicate that the model responds well to the operator's instructions.The response of the model in the tests shows reasonable agreement with the simulation results.The difference of response of angle of attack is less than 0.5°.The effect of stability augmentation and attitude control law was validated in the test,meanwhile the feasibility of virtual flight test technique treated as preliminary evaluation tool for advanced flight vehicle configuration research was also verified.     

卫星拒止情况下低精度惯导系统航姿算法研究

在卫星拒止情况下,低精度MEMS惯导系统由于惯性器件性能较差,无法长时间保持姿态精度。从重力矢量及飞行器的动力学特性出发,提出了一种基于动态检测和Kalman数据融合的航姿算法。该算法从导航与飞控一体化的理念出发,实时判断飞行器机动和飞控状态,在低动态时利用Kalman滤波器对水平加速度和惯性解算的姿态角进行数据融合,估计和修正水平姿态误差,从而提高水平姿态精度。经过飞行仿真验证,该算法可有效完成飞行器的动态检测,并保证在系统机动情况下水平姿态误差在2°以内。     

High accuracy navigation and landing system using GPS/IMU systemintegration

In this paper, the accuracy, integrity and continuity of function requirements for automatic landing systems using satellite navigation systems are discussed. Such a landing system is the integrated navigation and landing system (INLS) developed by Deutsche Aerospace (DASA/Ulm, Germany). The system concepts of the INLS are presented. It is shown how an INLS, based on system integration of a satellite navigation system (e.g., GPS) in realtime differential mode with an inertial measurement unit (IMU) in the accuracy class of an attitude and heading reference system (AHRS), can meet the requirements: the results given are mainly devoted to the accuracy issues. Using Kalman filter techniques, an in-flight calibration of the IMU is performed. The advantage of system integration, especially in dynamic flight conditions and during phases of flight with satellite masking, is explained. The accuracy, integrity and continuity of function of the INLS were proven by means of flight tests in a commuter aircraft using a laser tracker as a reference. These flight tests have shown that the short-term accuracy (<60 seconds) of the AHRS used within the INLS has been improved from low cost sensor quality to the accuracy of a high quality laser inertial navigation system (LNIS). With the presented INLS, a landing at any airfield, not equipped with conventional Instrument Landing System (ILS) or Microwave Landing System (MLS), is possible by using a very cost effective system. The INLS is a high accuracy navigation and landing system designed to be used instead of conventional landing systems at small airfields and to fill operational gaps of conventional navigation and landing systems in cruise and approach on large airports     

微小型飞行器惯性组合姿态确定与航路导航研究

构建了微小型飞行器(MAV)导航、制导与控制(GNC)系统。研究了微惯性导航测量单元零偏的温度建模及非正交误差的多位置标定补偿方法,提出微小型飞行器导航、制导与控制系统闭环条件下,利用导航、制导与控制回路的飞行状态特征信息的微惯性组合导航系统滤波算法,根据微小型飞行器飞行状态实时调整卡尔曼滤波器的观测噪声方差,有效提高了动态过程中姿态测量精度和微小型飞行器的飞行平稳度。完成了组合导航系统滤波算法验证飞行试验及自主姿态稳定和航路飞行试验。飞行试验表明:微小型飞行器实现了自主姿态稳定与长距离超视距航路点导航飞行,航路点导航误差小于30 m,惯性组合姿态确定与航路导航系统及算法满足微小型飞行器自主飞行对导航系统的需求。     

低成本捷联惯导不对称动态误差的神经网络补偿

 针对低成本捷联惯导系统(SINS)中陀螺动态误差的不对称性在角振动条件下造成姿态漂移的问题,设计了多层前向神经网络的补偿模型。在标定模型参数时,为降低对外部参考信号测量精度的要求,提出用姿态解算的最终误差作为网络优化目标的训练方法。由于最终的姿态误差不是网络的期望输出,无法采用有导师的训练方法,为此采用了微粒群优化算法。仿真实验结果表明:补偿后的陀螺动态误差的不对称度减小了一个数量级。     

舰艇统一姿态基准构建方法

统一的姿态基准是舰艇平台实施协同探测、信息融合和态势共享的基础。基于惯性矢量匹配形变测量方法，提出了一种适用于舰艇平台的统一姿态基准体系结构。首先介绍了惯性矢量匹配形变测量方法，在此基础上提出了统一姿态基准的构建方案，并分析和总结了统一姿态基准的若干关键技术。最后，结合国内发展情况提出了未来发展建议。