电子载荷与成像载荷协同高效应用思考

未来战场环境瞬息万变,唯有进行快速、准确、高效的战场信息获取、决策与分发,方能求得先机。传统的单星单载荷模式,由于信息获取方式的局限,应对突发事件能力有限。多体制载荷信息融合与协同应用的需求应运而生。首先以多体制载荷协同高效应用为出发点,将此需求分解为多体制载荷的信息高效获取和多体制载荷信息的高效应用两方面,并加以阐述。然后介绍了以多手段协同高效信息获取为出发点设计的综合运用型卫星的主要技术特点,该星以电子载荷引导光学成像任务为主体。最后,针对多体制载荷协同高效的需求,梳理了电子与成像协同体制下的发展建议。     

三轴稳定深空探测器的自主姿态制导

针对深空探测器定向任务、定向手段和姿态约束的多样性,需要为探测器制订多种三轴姿态定向方案;同时深空环境对姿态敏感器选用造成了限制,使得从控制回路外部引入参考姿态指令成为必然.对此提出姿态制导的概念,给出了参考的姿态参数的星上实时计算方法,该算法利用自主导航信息,从矢量代数和矢量运动学的途径给出了定向任务所需的参考姿态和参考姿态角速率.制导方法经过了小天体探测多任务模式姿态控制数学仿真与演示的验证,能满足多种定向方案对姿态控制指令提出的算法通用、实时计算、便于星上自主实施的要求.     

绕飞过程中小天体三维模型重构及探测器运动估计研究

提出了一种利用绕飞段拍摄序列图像对小天体三维模型进行重构,同时估计探测器位 置姿态的方法。利用PCA\|SIFT算法对探测器绕飞小天体过程中拍摄的序列图像进行特征点 提 取及匹配,得到稳定的特征点序列。在窄视场拍摄条件下,通过弱透视投影变换简化成像模 型,并利用SVD因式分解算法重构了小天体的三维模型,同时估计出探测器的位置和姿态。 通过实际拍摄的图像以及人工数据分析了距离远近、特征点个数、图像帧数以及视场角等因 素对三维重构精度以及探测器位姿估计的影响。仿真结果表明该算法可以有效的用于小天体 模型重构以及探测器的运动估计。
     

基于可观测性分析的深空自主导航方法研究

基于可观测性分析,研究了不同观测模型下的深空自主导航算法。从非线性系统的可观测性分析出发,利用微分几何理论求解出系统的可观测矩阵,并给出了系统的可观测度定义和状态变量的可观测度分析方法;将其应用于深空自主导航系统,分析了不同观测模型下导航系统以及轨道参数的可观测度,并将其作为观测模型的选取准则;根据可观测性分析结果,结合非线性扩展卡尔曼滤波,建立了不同观测模型对应的自主导航算法。最后,以深度撞击任务的实际飞行数据对文中的自主导航算法进行数值仿真,验证了导航系统可观测度与系统状态估计精度之间的关系,结果表明本文提出的可观测性分析方法是可行的。     

星载分包遥测设备的设计和研制

按 CCSDS分包遥测和遥测信道编码标准 ,设计和研制了星载分包遥测设备。其主要技术有 :用仿真检测设备的联试、组帧技术、虚拟信道技术、信道编码技术及同步技术等。设备通过地面专用检测设备的联试 ,星载分包遥测设备工作正常 ,设计正确     

深空自主光学导航小行星筛选与规划方法研究

 深空探测器的自主光学导航是深空探测器自主的关键技术之一,而导航路标——小行星的选择与拍照序列的规划是深空探测自主导航的重要内容。基于探测Ivar小行星的设计方案,在导航小行星筛选方面,提出了基于小行星可见星等、距离、相对速度以及视线夹角的筛选准则,并利用综合评估的方式进行导航小行星的筛选;拍照序列规划方面,提出差额筛选的策略优化导航性价比,并利用改进的遗传算法进行规划。数学仿真结果表明,该方法能够有效地进行小行星的选择与拍照序列的规划。     

航天器复杂约束姿态机动的自主规划

 研究了星载设备经受动态环境的多种几何约束和动力学约束时,航天器姿态机动历程的星上规划方法。将完整姿态映射为三维姿态描述空间中的点,姿态路径的规划问题转化为中间节点的规划。随机搜索空间中的一组节点,在相邻节点间采用施加动力学约束的Euler转动姿态制导律,并考查Euler转动过程中的几何约束。用快速搜索随机树方法搜索到可行解,再利用姿态空间特性对路径加以优化。仿真显示算法能在大范围内快速得到可行解,优化措施有助缩短机动时间。离散化的节点规划保证了复杂约束情况下解的有效性,并具有概率完备性。     

基于置信度加权的组合导航数据融合算法

 针对联邦滤波融合算法中由于模型量测噪声统计特性未能被准确描述导致其子滤波器误差变大,进而导致联邦滤波估计出现偏差的问题,为了改进联邦滤波融合方法,将模糊自适应卡尔曼滤波方法和置信度加权方法与联邦滤波融合方法相结合,应用于组合导航系统。该方法首先将模糊自适应卡尔曼滤波方法应用于各子滤波器,使其能够跟踪真实量测噪声统计特性。然后通过模糊方法计算得到各子滤波器的置信度,进而得到联邦滤波器的置信度,再由得到的置信度对各子滤波器及联邦滤波器输出进行加权,得到最终的全局输出。对车载组合导航系统的仿真结果表明,这种算法对量测噪声具有较强的自适应性,能够抑制置信度低的子滤波器在融合系统中所占的权重,提高联邦滤波融合算法的精度,是一种可行的车载组合导航数据融合算法。     

航空发动机燃油结冰试验标准研究

燃油结冰问题严重影响飞机的飞行安全,严重时会导致发动机丧失推力,而国内缺少针对发动机燃油系统结冰相关的试验标准,通过对国内外燃油结冰试验标准研究,结合对燃油结冰问题认知不断的加深,提出了开展发动机燃油结冰试验的试验项目、对冰的模拟方法,并说明了相对于飞机燃油结冰试验应注意相关事项,为后续发动机燃油系统结冰试验方法的制定提供参考。     

基于国产抗辐照器件的数据复接存储技术研究

载荷数据的有效传输、处理、存储等是航天器的重要空间任务。针对某航天器多路数据复接下行和大容量固态存储的需求,设计基于NAND Flash芯片的大容量星载数据复接存储方案,利用FPGA芯片的高速数据处理能力和控制灵活性,控制NAND Flash芯片进行数据读、写、擦除操作,进而提高存储器的吞吐率,实现对多个数据源按要求进行数据记录、数据管理以及数据回放等功能。同时增加抗辐加固设计,满足航天飞行可靠性的要求。