亚轨道飞行器的惯性/天文/卫星多源稳健融合导航方法

为保证亚轨道飞行器导航系统在复杂环境下的精度和鲁棒性,针对卫星导航观测量异常粗差和大气密度误差引起的混合故障问题,提出了一种惯性/天文/卫星多源稳健融合导航方法。在惯性/卫星子系统利用双因子等价权调整滤波增益矩阵,能够削弱卫星导航相关观测时故障信息对状态估计的不良影响;在惯性/天文子系统利用惯性导航定位信息,设计了一种惯导辅助的星光折射故障诊断算法,可以有效检测和隔离大气密度误差引起的星光折射导航故障。对含有上述故障信息的场景进行了仿真,结果表明,该算法能够有效处理卫星导航观测异常和星光折射导航定位故障对导航结果的影响,具有较强的容错性能。在故障条件下,定位精度可控制在70 m左右,定速精度小于0.2 m/s,定姿精度在10″以内。     

融合自适应步长与地图匹配的智能手机PDR室内定位算法

围绕全角半球谐振陀螺的典型使用环境特征,对谐振子结构方案进行了深入研究。仿真分析了“等壁厚”“上薄下厚”“上厚下薄”3种结构方案的振动特性差异,发现在谐振子平均尺寸相同的情况下,“上厚下薄”方案的工作频率最高,相邻模态频率间隔最大,且受冲击影响最小。进一步,定量仿真分析了内球面半径、内圆角半径及内支撑柱直径等结构参数对“上厚下薄”谐振子振动特性以及抗冲击性能的具体影响,为陀螺的设计加工提供了有效参考。     

面向高轨空间的北斗导航性能增强星座选型研究

由于高轨空间超出北斗卫星导航系统的正常服务区域,导航信号微弱、可见性差,难以实现高轨飞行器全程稳定可靠的导航定位服务。提出了以空间卫星为时空基准传递平台,向高轨空间区域发射导航信号,从而提高高轨飞行器导航性能的方法,并展开面向高轨空间的北斗导航性能增强星座选型研究。基于卫星可见性、精度衰减因子（DOP）、信号接收门限和所需增强卫星数目等评估指标,仿真分析了基于LEO星座、MEO星座和HEO星座的北斗导航增强性能。     

基于自适应预设性能的运载火箭姿态容错控制

针对存在模型不确定性、外部环境干扰及执行机构故障的运载火箭姿态容错控制问题,提出了一种自适应预设性能容错控制方法。首先,基于运载火箭姿态运动模型、执行机构故障模型及姿态跟踪误差模型,建立了运载火箭容错控制数学模型;然后,利用级联扩张状态观测器对总扰动进行观测补偿,并针对故障可能造成姿态跟踪误差突变的问题提出了一种固定时间收敛的自适应预设性能函数,设计了预设性能反步控制律,证明了闭环控制系统的稳定性;最后,通过数值仿真验证了该控制方法能在执行机构故障情况下确保姿态跟踪误差满足预设性能指标。     

基于数字孪生的捷联惯组仿真测试技术

捷联惯组是导航控制系统的核心设备之一,能够通过旋转机构进行自检测、自对准、自标定,建立捷联惯组的数字模型有利于监控产品状态、预测产品精度变化趋势、辅助定位产品故障。本文首先对捷联惯组的系统组成进行分析,并根据不同组成部分的特性建立对应的数学模型,然后基于数字孪生建立的捷联惯组多维度多学科动态模型,最后通过试验验证该模型能够一致性反映捷联惯组实体产品在真实环境中的属性、功能、性能以及被测试的能力。通过捷联惯组的数字孪生系统,实现捷联惯组在数字空间与物理空间之间的实时交互应用。     

基于行为交互的集群编队网络自组织算法

针对恶劣条件下对集群编队网络自组织构建的要求,对无线自组织网络组网算法进行了研究,将几种媒体接入控制(Medium Access Control, MAC)协议进行深度融合,提出了基于行为交互的集群编队网络自组织算法。该算法通过随机竞争的方式来竞争主节点,避免装订节点身份过程繁琐或主节点被损毁导致网络陷入瘫痪的问题,提升编队组网的安全性;通过行为交互,每个节点获得专有的传输时隙,实现全网节点无冲突的数据传输,最终达到固定分配MAC协议的传输性能。最后,通过仿真对算法进行验证,结果表明16个节点在6s内完成组网,可有力支撑未来协同探测、协同制导等典型场景下对编队网络自组织构建的需求。     

多径信道下基于恒模算法的遥测信号盲均衡

运载火箭在塔架静态测试时易受多径衰落影响,导致遥测信号产生码间干扰。本文对PCM-FM体制遥测信号的多径信道使用恒模算法(CMA)进行盲均衡研究,针对遥测信道中的码间干扰展开理论分析和Matlab仿真,并搭建盲均衡功能测试平台开展实验验证。结果表明:CMA收敛速度高、误码率低,对多径干扰具有较好的鲁棒性和实用性。     

考虑测量约束的非合作目标近距离快速导引控制方法

研究了考虑测量约束的非合作目标近距离快速导引控制方法。首先,基于C-W方程建立了解析形式的径切联合近距离快速导引控制模型,并采用微分修正方法将解析结果进行修正;然后推导了任意初始条件下,径切联合控制双脉冲与视场角的解析关系;最后基于相对偏心率矢量建立了径切联合控制的控后效果评估模型。仿真结果表明:提出的控制方法和控后效果评估模型有效。     

月面巡视器太阳能帆板功率衰减特性研究

太阳能帆板的功率衰减特性分析,对地外天体表面探测器的功率平衡、电源系统健康管理以及长寿命在轨管理有重要意义。通过对月面巡视器在轨运行第2到11月昼的电流遥测进行研究,提出了一种基于有限遥测的太阳能帆板功率衰减特性分析方法。首先利用一种滞环的方法对大量的电流遥测进行数据处理;然后进行日月距离和太阳入射角的归一化,通过数据拟合计算,得出落月第一年太阳能帆板功率衰减约为2.5%,并利用巡视器历次月昼唤醒时刻的太阳入射角变化情况验证了该方法的有效性,对地外天体的太阳能帆板功率衰减特性计算提供一定参考。     

面向月球科研站任务的地月准实时遥操作模拟验证系统设计与关键技术研究

针对月球科研站任务地月遥操作需求和特点,设计地月准实时遥操作模拟验证系统,对其中的关键技术海量多尺度遥感数据环境感知、空地协同高精度定位、基于混合现实的预测仿真等进行了研究。提出了基于海量多尺度遥感数据的联合处理方法,环境感知数据融合可处理米级至厘米级环境感知结果;设计基于空地多运动平台协同定位的原型软件,空地协同地标约束下,定位精度不低于轨道器影像1个像素;开发了带有力觉反馈的预测仿真验证平台,在2~3 s变时延约束下可在仿真环境下协同演示遥操作过程,真实还原从端的遥操作作业场景,提高遥操作的执行效率和安全性。为地面人员的方案设计、操作手训练、故障处置等提供实时支持,为我国未来实施月球科研站任务筑牢基础。