航天记录器的发展和转型

概述中国航天记录器近五十年的发展历程,阐述航天记录器技术转型的十年过程,简要介绍目前航天记录器应用的新进展。     

多传感器组合导航系统的改进多尺度滤波算法

多尺度滤波算法在多传感器组合导航系统中已得到成功应用，然而该算法用到多个时刻的量测向量，导致算法计算量过大，并影响系统的实时性。针对上述问题，首先利用分块技术与小波变换将时域内描述的系统原始状态方程转换为块状态方程，然后将实时得到的当前时刻的量测向量表达为块状态向量的形式，最后结合常规卡尔曼滤波技术与序贯滤波的思想，提出了一种改进的多传感器组合导航系统多尺度滤波方法。将该算法应用于GPS/SST/SINS多传感器组合导航系统，仿真结果验证了该算法不仅具有较好的实时性，而且相对于传统算法,系统的定位精度提高1倍以上。     

无刷直流电机的模型预测与反演控制

为提高永磁无刷直流电机的控制精度、负载工作能力和响应速度，分析了电机的电气特性与机械特性，建立了连续时间系统下状态空间形式的电机模型，得到了电机转角、转速受控变化的规律;在离散时间控制系统中，采用了状态转移模型预测和估计系统误差，根据电机转动规律反演控制指令，提出了一种基于模型预测与反演，对电机转速、转角进行独立/联合控制的方法;在考虑工程实际应用中电机存在参数、测量等误差的情况下，与PID控制、滑模控制方法进行了负载情况下典型工况的对比仿真。仿真表明:所设计的控制器具有较好的控制精度、响应速度和鲁棒性。     

Sea state parameters retrieval from cross-polarization Gaofen-3 SAR data

Chinese Gaofen-3 (GF-3) synthetic aperture radar (SAR) acquired in wave mode (WV) and quad-polarization stripmap (QPS) mode default operates in quad-polarization (vertical–vertical (VV), vertical-horizontal (VH), horizontal-horizontal (HH) and horizontal-vertical (HV)) modes. To date, more than GF-3 SAR vignettes following about 110 orbits acquired in WV and QPS mode have been recorded during the mission from April 2016 to December 2017. In the vignettes, ocean surface waves signatures, that are wave-look patterns, are visible in cross-polarization (basically VH). These vignettes are collocated with surface sea state parameters simulated from numerical WAVEWATCH-III (WW3) wave model using a 0.1° grid. There are 11,269 matchups available for studying the relation between sea state parameters and SAR-derived parameters in VH-polarization. A well-known empirical CWAVE model, herein renamed as CPCWAVE_GF3, is adopted for sea state parameter retrieval from GF-3 SAR vignettes with the SAR parameters in the cross-polarization channel. The method yielded a significant correlation coefficient (COR) of 0.79 for wave height (SWH) and 0.72 for second-order cross-zero mean wave period (MWP). Validation against 76 moored buoys resulted in a 0.49 m RMSE of SWH with a 0.21 m scatter index (SI) and validation against 71 moored buoys resulted in a 1.01 s RMSE of MWP with a 0.13 s SI. The comparison of SWH with 116 footprints from the altimeter of Jason-2 also shows a 0.46 m RMSE of SWH with a 0.19 m SI. Our work demonstrates the feasibility of wave retrieval from GF-3 SAR using cross-polarization channels parameters.     

采用单目视觉的非合作目标星状态估计

针对微小卫星逼近观测未知的空间翻滚非合作目标星任务，提出一种基于单目视觉的目标星相对状态估计方法。在建立追踪星/目标星相对运动模型的基础上，以单目相机识别并测量获得的目标星固有特征的像素位置为观测输入，通过扩展卡尔曼滤波算法实现对目标星相对位置、相对速度、相对姿态、角速度、惯量比和特征位置等状态的估计。仿真结果表明,该方法能够很好地实现对未知非合作目标星的相对状态估计，姿态估计误差小于2°，位置估计误差小于0.1 m，特征点位置平均估计误差小于0.04 m。     

基于状态空间模型的无刷直流电机控制器设计

在无刷直流时机的位置伺服系统中，采用了基于状态空间模型的优化设计方法，综合出了次优控制器、建立了广义误差系统状态方程，并利用积分罚函数分段一经法处理伺服系统不等式约束的问题，得出了次优控制算法，经仿真证实，有杉该优化方法设计出的伺服系统的稳态跟踪误差为零；稳成输出不受阶跃干扰的影响；并具有期望的瞬态响应特性。     

投入产出理论中两种消耗系数关系的新推证

从随机过程中状态转移矩阵的概仿出发，对投入产出理论中从直接消耗系数Ａ求得完全消耗系数矩阵Ｔ，提出一种新的推证方法，证明了Ａ与Ｔ之间的数量依存关系。     

直升机涡环区域边界包线的确定

在旋臂式模型旋翼试验机（简称“旋臂机”）上模拟直升机的垂直下降和斜下降飞行，试验中首次发现了旋翼进入涡环区域的特征现象——旋翼轴扭矩的异常变化。在分析试验结果的基础上，探讨了确定涡环区域的方法，对美国Ｐｅｔｅｒｓ教授提出的涡环边界判据进行了试验修正，进而建立了一套通用的半经验算法，计算出了涡环区域的速度边界包线。计算结果与模型试验结果吻合较好。     

长空发动机转速状态的调整规律

“长空发动机的控制是通过设计几个转速状态来实现的。但转速状态的调整一直比较困难。本文从理论上对此作了深入的分析,提出了简便的调整方法,给出了由实验得到的调整数据。     

基于扰动观测器的无人机固定时间编队协同控制

针对无人机的编队控制问题,基于虚拟领航者编队方法,提出了 1种基于固定时间超螺旋干扰观测器的反步控制策略。首先,设计了 1种固定时间超螺旋扰动观测器,以保证在固定时间内,对无人机编队机动所受扰动的快速观测;其次,针对编队控制问题,设计了基于超螺旋扰动观测器的反步控制策略,该控制器显著降低了抖振效应;然后,使用李雅普诺夫理论和固定时间理论,分析了控制策略的固定时间稳定性;最后,通过仿真算例验证了所提出的控制策略的有效性与可行性。