空间机器人目标捕获的自适应零反作用控制

针对目标捕获后空间机器人的机械臂反作用力对其基座的姿态扰动问题,提出了一种自适应零反作用控制方案。首先,针对目标捕获带来的动力学不确定性,设计了一种激励矩阵调节的固定时间并行学习算法。该算法可在放松持续激励条件的同时,使参数估计的收敛率与回归通道中未知的激励水平无关,因此不同量级惯性参数的估计可在相近时间内收敛。此外,通过分别设计基座姿态控制器与机械臂轨迹跟踪控制器提出了一种具有输入扰动补偿的有限时间零反作用控制方法,能够在机械臂跟踪末端期望位姿轨迹的同时维持基座姿态的稳定性。仿真结果验证了该方案的有效性。     

基于游标法的空间目标距离精确测量技术

稀薄大气层外飞行的空间目标无国界限制,目前已成为对国土安全威胁最严重的一类重要目标,对该类目标的尺度精确测量特别是距离精确测量具有很强的实用价值.以地基雷达探测空间目标为背景,研究了游标法距离精确测量的原理,提出了解相位增量模糊的方法,仿真表明该方法是有效的.     

基于RCS序列的空间目标形状估计

将空间目标等效为椭球体,在分析椭球体RCS方向图的基础上,提出了利用空间目标RCS序列极大值与极小值比值来估计空间目标长短轴比值的方法。实测数据处理结果表明,该方法能有效估计出目标长短轴比值。目标长短轴比值反映了目标的形状信息,具有明显的物理意义,有利于后续的空间目标分类与识别。     

空间暗弱慢速目标的捕获跟踪控制技术研究

为了实现对空间暗弱慢速目标的自主高精度捕获跟踪,需要设计高精度、高可靠性的捕获跟踪控制算法。文章在现有星敏相机相关技术的基础上分析了捕获跟踪控制算法工作流程,将其划分成相对独立的6大功能模块,并简述了这些功能模块与现有星敏技术的继承性。文章对光学捕获跟踪系统组成进行论述,并阐述了捕获跟踪控制算法各大模块设计的实现方法及研究现状,梳理出了其中的三大关键技术:星图数据库设计、星图匹配算法和目标捕获算法。文章研究光学捕获跟踪系统中相关算法的设计和改进方法,特别是针对其中的关键技术,详细论述了国内外前沿的优化方法,对关键技术的改进方案提出了未来的工作思路。     

基于星载毫米波雷达的空间目标探测与成像

在低信噪比情况下,基于多频组合的星载毫米波雷达,研究了空间目标探测与成像问题。用双频共轭处理和KEYSTONE变换解决了目标探测时的距离徙动校正问题,用时频分析完成目标探测后,用多频处理的方法精确估计各目标的运动参数。根据估计的目标运动参数,在距离频率-慢时间域依次完成各个运动目标的距离徙动粗校正,在进一步完成距离徙动精校正后,实现各个运动目标的高分辨率成像。仿真结果表明了本文方法的有效性。     

基于RCS观测序列的空间目标识别算法

针对低分辨率雷达体制下的空间目标识别问题,提出了基于RCS观测序列的空间目标识别算法.该算法首先对空间目标的低分辨雷达RCS观测序列进行离散小波变换,然后在时间-尺度平面上提取十个有效的统计特征,最后基于模糊分类来识别空间目标.应用四类空间目标的实测数据进行了仿真实验,取得了比较好的识别效果.     

空间目标小型相控阵雷达探测技术

地基探测系统受站点布局限制,难以实现全轨道空间的目标探测与跟踪。为对高价值航天器邻域空间目标进行全时探测与跟踪,提出基于伴随微纳卫星的小型化相控阵雷达技术。通过分析不同波段雷达对大范围空间目标搜索与精细跟踪的性能,并综合考虑系统复杂度与功耗等因素,最终选择C波段作为雷达工作频段。详细阐述小型化相控阵雷达的系统设计、目标搜索与跟踪的信号处理方法、测距与测角误差分析等。仿真分析证明,该小型化相控阵雷达能对25 km范围内、40°×40°的三维空间进行目标搜索,实现0.4 m的测距精度与0.03°的测角精度,满足空间目标大范围搜索与跟踪应用的需求。     

空间目标地基监视雷达的原理分析

文章从发展我国空间目标地基监视雷达的需求出发,根据空间目标的运行机理,对地基监视雷达需要测量的主要参数,即目标的仰角、方位角和多普勒频移与空间目标6个轨道根数之间的关系进行了原理推算。对欧洲LEO空间监视雷达系统探测性能的仿真分析表明,该推算结果与其预测的性能是一致的。     

地基相控阵雷达对空间目标的探测概率研究

受多种复杂因素影响,空间目标的RCS应视为随机变量;而引入RCS的随机起伏模型 后,在RCS为常量情况下建立的探测概率模型不再适用。在空间目标RCS为χ 2起伏模 型的基础上,采用蒙特卡罗方法建立了地基相控阵雷达对空间目标探测概率的 计算模型,为天基武器任务规划等问题提供参考。
     

空间目标雷达成像仿真研究

导弹防御系统中的地基雷达具有对空间目标的二维成像能力,这是它进行空间目标识别的重要手段。仿真研究空间目标的ISAR成像。简介ISAR成像技术后,仿真了中段弹道,进行了相应的坐标变换,根据仿真场景得到了空间目标的ISAR图像。着重分析了雷达布站的位置、目标空间姿态控制方式对成像相干积累时间的影响。仿真结果表明,这些因素对于成像相干积累时间的影响很大,雷达必须选择合适的布站位置、适当调整脉冲积累时间才能实现有效成像。     

基于空间光学探测的空间目标星等特性分析研究

利用STK对空间目标的轨道特性分析,模拟了太阳与空间目标观测面的夹角,空间目标 在光照区的时间和空间光学望远镜与空间目标的夹角。利用黑体辐射定律,计算太阳在可见 光区域的能流密度,通过建立平面目标可见光辐照度模型,推导了空间目标到达空间光学望 远镜的辐照度模型,建立了一种计算空间目标等效星等模型。通过建立的模型可以对正常工 作的卫星和失效卫星判断区分。     

基于空间目标特性的无缝搜索技术研究

为了解决常规雷达搜索屏拦截空间目标概率不高的问题,利用空间目标过境具有周期性的特征,提出一种高拦截率的无缝搜索方法。当搜索屏经度覆盖范围大于等于目标重访经度差时,目标过境将至少被搜索屏拦截1次。利用这个特征,通过优化相控阵雷达法线仰角和搜索波位的驻留时间改变搜索屏的空间和能量分布,使各个轨道高度处的搜索经度覆盖范围等于目标的重访经度差,从而在最小时间资源开销的条件下实现了空间目标高概率拦截搜索。仿真结果表明,在时间资源开销相同的条件下,提出的无缝搜索方法与常规搜索方法相比,可将空间目标平均拦截率由90.93%提升至99.94%。研究对于提升空间目标监视雷达搜索效率具有较高的应用价值。     

空间目标雷达截面积的测量理论与实践

文章从对空间目标雷达截面积测量的需求出发,给出了目标雷达截面积的基本概念与定义,对雷达截面积测量理论与方法进行了系统的阐述,并结合空间目标探测工程实际对测量精度做了理论分析,给出了常用的校准方法。     

基于E脉冲波形综合技术的雷达目标识别方法研究

文章介绍了一种基于波形综合的雷达目标识别技术。通过对雷达目标的瞬态电磁仿真数据,准确提取极点目标,形成完整的E脉冲目标识别理论体系。最后给出了隐身飞机目标(F22、F35)电磁仿真和目标识别率的计算实例。     

基于改进子空间投影的无源雷达弱目标检测方法

基于子空间投影的无源雷达弱目标检测方法是将回波通道接收信号投影到与多径干扰子空间和强目标子空间均正交的子空间内,需要构造的投影矩阵维数过大,导致计算量很大。为了解决这一问题,利用多次小维数投影代替大维数投影,提出了一种改进的无源雷达弱目标检测方法。首先将接收信号投影到多径干扰的正交补子空间内,然后连续地将信号投影到强目标的正交补子空间内,最终达到干扰抑制和弱目标检测的目的。本方法可以有效抑制多径、强目标干扰,在保持检测性能的同时大幅度降低计算量,提高了方法的实时性。仿真结果表明了方法的有效性。     

视觉测量误差对空间机械臂捕获目标卫星控制精度的影响分析

空间机械臂通过视觉伺服测量其末端与目标卫星之间的相对位置和姿态信息,以此规划和控制关节运动轨迹,完成捕获操作。文章分析了视觉测量误差对空间机械臂捕获目标卫星控制精度的影响。首先,建立视觉伺服系统的测量误差模型。然后,根据目标卫星捕获控制算法推导了测量误差到单步和最终控制误差的传递模型。最后,通过工程算例仿真,计算分析了不同测量误差对应的相对位置、姿态、线速度和角速度的控制精度,给出了指定控制精度所允许的最大测量误差范围。文章研究结果可为空间机械臂的测量和控制精度指标设计提供参考。     

基于极化倾角稳定度的目标识别技术研究

本文提出了极化倾角稳定度的概念，并利用极化倾角稳定度建立了极化状态距离(PSD)参数模型。在此基础上，运用神经网络对选定目标进行分类和识别，取得了较好的结果。     

空间目标的光散射研究

从太阳辐射理论出发，介绍了漫反射目标的地面光照度计算公式。在高斯随机面元统计散射模型的基础上，提出了目标表面为随机粗糙平板面的空间目标散射太阳光产生地面光照度的散射计算模型。利用该模型计算了风云一号卫星的地面光照度，并与把卫星表面看作朗伯表面计算得到的地面光照度进行了比较。结果表明，把卫星表面看作漫散射体得到的地面照度值要比把卫星表面看作随机粗糙表面得到的地面照度值大。     

基于结构特征的弹道目标雷达识别技术

弹道目标的结构特征反映了目标的本质属性,是识别真假目标最直观的特征之一。分析了弹道目标的结构特征差异,系统归纳了基于结构特征的弹道目标雷达识别方法。根据雷达提取结构特征所采用的信息不同,将这种识别方法分为基于RCS序列的识别方法、基于一维像的识别方法、基于二维像的识别方法以及基于极化信息的识别方法,详细阐述了这四类识别方法的物理基础及其实现途径,分析了它们各自的特点,最后展望了技术发展趋势。     

空间非合作目标超近距离位姿测量技术研究

对一种基于显著特征点的空间非合作目标超近距离位姿测量技术方案进行了研究。给出了方法的流程。介绍了非合作目标捕获与跟踪、特征提取、特征匹配、三维结构重建、相对位置与相对姿态测量等关键技术。仿真结果验证了其可行性。