最小二乘一阶 二阶微分与滤波估计递推算法及其应用

讨论了目标信息探测处理中所应用的最小二乘一阶、二阶微分与滤波估计同时进行的递推算法,以及相应数据野值剔点处理方法.所述方法同样适用于其他工程领域中数据、信息的滤波或微分滤波.     

基于UKF的深空探测光学自主导航方法

光学自主导航方法将成为未来深空探测广泛应用的导航方式。在建立探测器的光学自主导航系统的状态方程和量测方程基础上,针对“深空一号”探测器飞行中采用批处理最小二乘滤波方法存在的不足,提出了基于UKF滤波的光学自主导航方法。仿真结果表明:UKF方法不仅导航精度高,而且需要的导航小行星的数目远少于批处理最小二乘方法所需的数目。     

惯性测量组合误差系数的时变分析与建模

为了提高惯性测量组合误差系数的标定精度,对惯性测量组合一次通电条件下多次测量的误差系数通过平滑滤波和最小二乘拟合等方法进行分析处理,建立了时漂误差模型。结合某惯性测量组合的相关计算结果,证明了时漂系数更能反映误差系数一次通电条件下的变化规律。     

飞行器定轨中的自适应样条滤波方法

在飞行器试验数据处理中,人们通常用最小二乘方法采用一条多项式曲线来拟合测量数据,为了提高曲线拟合的精度,本文提出采用样条函数来拟合测量数据,另外,对观测噪声未知的情况下,讨论了自适应样条滤波。本文讨论的方法采用了线性模型。     

基于系统误差诊断的多测元融合算法

在多测元目标跟踪定位中,结合测元的匹配特性,提出"三选二"原则诊断并估计少数测元上的系统误差,以多测元最小二乘多项式滤波抑制随机误差,从而提高目标定位精确度的数据融合新方法。以三测元为例给出了具体在微分域和积分域进行匹配诊断的步骤。在估计并扣除系统误差之后,进行三通道最小二乘多项式滤波以更有效地抑制随机误差。仿真计算结果表明该方法能够有效地发现和估计系统误差,同时指出在积分域进行匹配诊断和估计的精度要优于微分域匹配诊断。     

天线组阵中相位差的递推最小二乘估计与滤波

相位差的估计精度是影响深空网天线组阵中信号合成性能的关键因素。利用天线组阵S UMPLE或SIMPLE相关算法中相位差估计值之间的几何关系,提出了相位差变化率的最小二乘 估计,并在此基础上提出了相位差的递推最小二乘滤波方法。经过理论分析和仿真实验表明 ,所提出的方法能够大大提高相位差的估计精度;对于给定的例子,估计精度提高了接近两 个数量级。相位差经滤波后,天线阵的信号合成性能显著增强,从而大大提高对深空通信中 微弱信号的数据接收能力。
     

一种基于图像形态学的深空图像模糊复原方法

针对深空目标与空间相机相对运动造成的图像运动模糊问题,文章提出了一种基于图像形态学的运动模糊复原方法。首先运用图像形态学细化的方法消除图像中的冗余信息,快速提取图像中目标的特征;其次运用最小二乘法直线拟合方法对目标运动方向进行估计,再利用连通域划分结果对目标运动长度进行估计;最后采用约束最小二乘方滤波对退化模型进行逆推导运算来实现目标运动模糊复原。通过实验验证结果表明：文章提出的基于图像形态学的深空图像运动模糊复原方法能够正确估计运动模型参数,通用性强,易于在轨实现,可以处理目标与相机相对运动造成的运动模糊问题,在目标运动方向不一致的图像中取得了良好的复原效果。     

一种提高GNSS测速精度的自适应Kalman滤波算法

在卫星导航系统动态定位中,采用基于瞬时多普勒观测量的最小二乘法确定速度,当载体高机动时,多普勒误差迅速增大,从而导致测速精度大幅度降低。针对该问题,提出一种同时实现动态模型自适应修正和观测模型自适应更新的Kalman滤波算法。算法采用滑动窗方式来建立实时更新的动态模型参数,使当前统计模型自适应地跟踪载体的动态特性。此外,算法提出观测模型的自适应更新方法,通过设置载体状态判决门限,高、中机动时仅进行受动态应力影响小的伪距更新,低机动下添加精度较高的伪距率更新。通过Sprient GSS8000模拟器产生的动态场景验证表明,相对于最小二乘法和常规Kalman滤波算法,提出的自适应Kalman滤波算法能够全面提高载体在多种运动状态下的测速精度。     

单站无源定位中角度变化率的测量方法研究

讨论了单站无源定位中角度变化率测量的问题.首先简要介绍了差分法、最小二乘拟合法和卡尔曼滤波法的测量原理,其次为了解决滤波模型非线性的影响,提出了一种并行分段处理的卡尔曼滤波方法,最后从数字滤波的角度,通过设计相应的低通滤波器对估计获得的角度变化率数据流进行处理,进一步提高了角度变化率的测量精度.仿真实验对比分析了所述几...     

自旋卫星姿态确定和系统偏差估计

以最小二乘为指标,应用Powell直接寻优算法,对近地轨道自旋卫星姿态确定数据进行加工处理,得出了某些系统偏差的估计值,然后再用Kalman滤波器进行滤波估计。实践证明,将此法用于可观性较弱的系统,可显著改善仅用Kalman滤波器所得的结果。     

陶瓷基分子吸附器的航天器污染控制性能试验研究

为验证陶瓷基分子吸附器利用多孔材料的吸附性能降低航天器一定区域内污染水平的能力,试验研究真空环境中13X分子筛材料的分子污染物吸/脱附特性,以及以13X分子筛为吸附剂的陶瓷基分子吸附器对航天器用电缆放气产物的吸附性能。试验结果表明：13X分子筛可以有效捕获污染物分子,陶瓷基分子吸附器的吸附能力在3.1×10^-2～3.4×10^-2 g/cm²之间。陶瓷基分子吸附器可以应用于航天器热真空试验和在轨运行时的污染控制,有利于延长航天器寿命、提高航天器可靠性。     

沸石分子筛对航天器分子污染物的吸附性能研究

针对空间环境中有机污染物沉积在航天器敏感部件上造成相关功能失效问题,提出一种利用沸石分子筛多孔结构在轨清除有机污染物的新方法。研究了真空环境中,Naβ、NaY、13X三种分子筛对某型号电缆真空放气产物的吸附能力,结果表明13X的吸附能力优于其它两种分子筛,饱和吸收率为14.03%。将其作为分子吸附器的吸附材料应用到航天器易污染的部位,将会有效控制航天器在轨运行的污染水平,提高可靠性。     

Carbon dioxide removal system for closed loop atmosphere revitalization,candidate sorbents screening and test results

Due to the difficulty and expense it costs to resupply manned-spacecraft habitats, a goal is to create a closed loop atmosphere revitalization system, in which precious commodities such as oxygen, carbon dioxide, and water are continuously recycled. Our aim is to test other sorbents for their capacity for future spacecraft missions, such as on the Orion spacecraft, or possibly lunar or Mars mission habitats to see if they would be better than the zeolite sorbents on the 4-bed molecular sieve. Some of the materials being tested are currently used for other industry applications. Studying these sorbents for their specific spacecraft application is different from that for applications on earth because in space, there are certain power, mass, and volume limitations that are not as critical on Earth. In manned-spaceflight missions, the sorbents are exposed to a much lower volume fraction of CO₂ (0.6% volume CO₂) than on Earth.LiLSX was tested for its CO₂ capacity in an atmosphere like that of the ISS. Breakthrough tests were run to establish the capacities of these materials at a partial pressure of CO₂ that is seen on the ISS. This paper discusses experimental results from benchmark materials, such as results previously obtained from tests on Grade 522, and the forementioned candidate materials for the Carbon Dioxide Removal Assembly (CDRA) system.     

重力梯度对自由漂浮空间机器人姿态扰动分析

分析重力梯度对在轨运行的自由漂浮空间机器人姿态运动影响。由Lagrange方法建立自由漂浮空间机器人受重力梯度扰动的非线性动力学模型。首先,考虑无控关节自由状态,分析重力梯度对关节运动的影响。其次,利用相平面轨迹分析重力梯度对自由漂浮系统姿态运动影响。最后,由速度偏差曲线分析重力梯度对机械臂的影响。结果表明,当作用时间接近轨道周期或更长时,重力梯度引起的关节偏差已十分显著,且这种扰动作用主要由轨道偏心率决定;关节锁定时俯仰姿态受扰运动有周期振动与翻滚两种形式,若初始角速度满足一定限值可以保证俯仰运动不发生翻滚;当机械臂长时间工作时,忽略重力梯度将产生明显的末端定位误差。     

在轨物体接近算法研究

根据NORAD公布的在轨物体(空间碎片或航天器) 的轨道数据,给出了计算在轨物体两两间发生接近事件的方法。该方法结合了计算在轨物体 接近的运动学筛选法和相对距离函数法,以提高计算效率。以该方法为基础,提出了特定航 天器与全体在轨物体间的接近事件算法。算法采用了改进后的几何筛选法。该方法并不求解 两轨道的最近点,而是求解包含最近点的时间窗口,从而解决了原方法漏报接近事件的问题 。该方法在理论上可以检测到所有的接近事件,数值仿真验证支持了该结论。在计算效率 上新方法相对于原算法也有约10倍的提高。     

主成份估计的特征根因子筛选方法

线性回归模型的主成份估计具有模型紧致和减弱病态的作用,并提高参数估计效果,但是如何筛选特征根却是主成份估计的重要问题。本文找到了主成份估计的特征根与残差平方和之间的确定关系,并根据模型拟合优度和减弱测量随机噪声对参数估计的影响,提出主成份估计筛选特征根的准则。由于特征根与残差平方和具有确定关系,使用这个准则就极为方便,它既可以选到最优组合,又大大减少了计算量,这就具有实际使用价值。     

波带片衍射成像技术在对地观测卫星中的应用

介绍了国外波带片衍射成像技术在对地观测领域中的发展,论述了光子筛技术的演化历程,并总结了衍射成像技术在国外高轨和低轨卫星成像中的应用,提出了波带片衍射成像技术可使“低轨成像卫星小型化”和“高轨成像卫星高分（辨率）化”的优势,及目前国外在研究波带片衍射成像技术中存在的带宽较窄、薄膜折叠展开方法、衍射透镜面形保持等问题,并对中国开展用于对地观测的波带片衍射成像技术的研发提出了建议。     

雷抗侦察系统干扰效果评估准则及指标的研究

从理论上以雷达干扰效果评估准则为基础,探讨了适用于雷达对抗侦察系统干扰效果评估的准则,分析了两者在同一准则下不同的注记。根据相应的干扰效果评估准则,建立了雷达对抗侦察系统干扰效果评估指标体系。     

一种高稳定度帆板驱动系统的T-S模糊复合控制器

为减少帆板驱动机构（SADA）对太阳帆板挠性模态的激励作用,以扰动力矩较小的永磁同步电机(PMSM)作为驱动源,提出一种T-S模糊控制与校正网络相结合的控制方法。利用校正网络增加系统的相位裕度和增益,并通过T-S模糊控制器降低系统的超调和非线性摩擦的影响,从而有效抑制太阳帆板的振动。通过圆判据对带有此控制器的驱动系统进行了稳定性证明,很好地解决了模糊控制系统在摩擦扰动下难以进行频域理论分析的缺陷。仿真结果表明,在非线性摩擦等扰动的影响下,该控制方法能够很好地抑制太阳帆板引起的挠性振动,提高系统的速度精度和稳定度,具有较好的动态性能。     

失效航天器天线再利用的多细胞卫星布局规划方法

针对失效航天器大型天线进行再利用过程中的多细胞卫星(Satlet)布局问题,推导基于Lagrange方程的多Satlet天线动力学方程。通过分析天线振动对Satlet布局位置的影响和Satlet对天线系统的扰振,提出Satlet布局规划过程中的约束条件。在此基础上,采用遗传算法给出Satlet在天线系统中的最优布局,并采用协方差矩阵自适应进化策略(CMAES)对结果进行校验,以保证Satlet最优位置的准确性。仿真结果表明,失效航天器系统采用由上述优化算法给出的最优位置对Satlet进行布局,可以使得失效航天器的大型天线完成再利用过程中的姿态控制任务。