基于地标信息的车载惯导姿态修正技术

惯导与速率计构成的组合系统是机动作战车辆较常使用的自主定位定向系统,其惯导姿态精度将直接影响组合定位精度。文章利用车辆运动途中的地标信息,讨论了车载惯导姿态误差估计与修正技术,通过仿真分析了地标位置与车辆零速信息在惯导姿态修正过程中的作用。结果表明：利用地标信息是进行车载惯导姿态修正较为实用的途径,在此基础上可以有效提高车载惯导／速率计组合定位系统的精度。     

卫星姿态控制系统执行器微小故障检测方法

针对卫星姿态控制系统执行器微小故障检测问题,提出一种基于神经网络干扰观测器的微小故障检测方法。该方法利用卫星姿态控制系统内的冗余关系,分别构建陀螺干扰观测器和干扰力矩观测器,对系统内的测量误差、扰动等进行估计,并对故障检测观测器进行扰动补偿,提高对执行器微小故障的检测能力。仿真结果表明,与基于解析模型的方法相比,该方法能够较精确地对解析模型的误差进行补偿,明显降低了检测阈值,实现了对扰动掩盖下的微小执行器故障检测。      

基于Armijo准则和BFGS算法的运载火箭控制重分配

以某型运载火箭为研究对象,研究了伺服机构故障下的重构控制问题。将该问题转化为有约束二次规划问题,采用一种Armijo准则和BFGS算法相结合的控制分配方法来求解。Armijo准则可以保证优化算法的收敛性,而BFGS算法则避免了迭代过程对Hesse阵的求逆运算,且具有收敛快的优点。将该重构方法与不动点迭代算法进行了对比,该算法经过8次迭代收敛,目标函数值和误差值分别收敛到${\mathrm{10}}^{\mathrm{2}}$量级左右和${\mathrm{10}}^{-\mathrm{5}}$量级;而不动点迭代算法经过30次迭代尚未完全收敛,目标函数值和误差分别收敛到${\mathrm{10}}^{\mathrm{3}}$量级左右和${\mathrm{10}}^{-\mathrm{2}}$量级。结果表明该重构方法比不动点迭代算法收敛快且收敛精度高。以单台发动机发生卡死故障为例对该方法进行了仿真验证,得到了与无故障情况下相同的控制效果,验证了该重构方法的有效性和正确性。      

Inter-satellite link augmented BeiDou-3 orbit determination for precise point positioning

Precise Point Positioning(PPP) requires precise products, including high-accuracy satellite orbit and clock parameters. It is impossible to obtain an orbit solution that is sufficiently accurate for PPP services with a regional tracking network; therefore, satellite orbits are usually estimated by a global tracking network with a large number of ground stations. However, it is expensive to build globally distributed stations. Fortunately, BeiDou-3 satellites carry an InterSatellite Link(ISL) pay...     

Novel roll effector based on zero-mass-flux dual synthetic jets and its flight test

The autonomous and controllable Dual Synthetic Jet Actuator (DSJA) is firstly integrated into the Unmanned Aerial Vehicle (UAV), and flight tests without the deflection of rudders are carried out to verify the viability of DSJA to control the attitudes of UAV during cruising. DSJA is improved into an actuator with two diaphragms and three cavities, which has higher energy levels. Actuators, differentially distributed on both sides of the wings, are installed on the trailing edge close to the wing tips. Flight tests, containing Differential Circulation Control (DCC) using double-side actuators, Positive Circulation Control (PCC) using left-side actuators and Negative Circulation Control (NCC) using right-side actuators, are implemented at cruising speed of 25 m/s. Results show that roll attitude control without rudders could be realized by DSJAs. DCC and NCC can generate the rightward roll and yaw angular velocity, prompting UAV to turn right. The stronger controlling ability can be achieved by DCC, with the maximum roll angular velocity of 15.62 (°)/s. PCC can generate a rightward roll moment, but a leftward yaw moment will be produced at the same time. Leftward yaw induces the leftward rolling moment, which weakens the roll control effect, making UAV keep to yaw to the left with a small slope.     

基于无迹卡尔曼滤波的柔性自由翻滚目标姿态估计

在进行在轨维修以及清除等任务时,需要确定航天器的姿态四元数和角速度。失效卫星常处于自由翻滚状态,通常带有柔性帆板,其运动规律相较于刚性帆板更为复杂。一方面,空间失效卫星的姿态确定常使用激光雷达、双目相机作为测量装备,其测量精度常受到光照、磁场等的影响,会对识别精度产生较大干扰。另一方面,柔性航天器的质量特性容易发生变化,导致很难对其动力学模型进行精确描述。针对柔性自由翻滚目标的状态难以获取的问题,本文提出基于无迹卡尔曼滤波的姿态估计方法,并采用神经网络补偿柔性航天器模型误差。仿真结果显示：无损卡尔曼滤波器(Unscented Kalman filter,UKF)算法对柔性航天器的姿态四元数预测误差值在10^-3范围内,角速度误差值最高0.08 rad/s,采用神经网络补偿动力学模型后对四元数的预测误差稳定在9×10^-4范围内,角速度误差稳定在1.5×10^-3范围内。结果表明,使用神经网络补偿柔性航天器动力学模型的不确定项之后,UKF对柔性自由翻滚目标的姿态估计精度满足工程要求。     

星箭分离减冲击环结构优化设计

针对星箭分离过程,建立了减冲击环结构模型,并分析了该结构的减冲原理。利用冲击响应谱的时域合成算法计算获得符合冲击谱规范的时域载荷,并以此作为结构优化设计中动力学模型的输入载荷工况。以减冲击环的连续层数、单层支撑块数、连续层厚度、支撑块层高度以及环的外半径和内半径6个结构参数为设计变量,以减冲效果和结构强度、刚度为约束,以质量最轻为目标,建立减冲击环的结构优化设计模型,这是一包含离散变量和连续变量的混合优化问题。为了在跨平台下求解该混合优化问题,采用代理模型策略和自适应模拟退火算法求解,并在最优点处开展结构性能对设计变量的敏度计算,对计算结果进行了分析评估。本研究对强冲击动力学环境下的航天器结构分析与设计有一定的指导意义。     

考虑通信延迟的卫星集群改进蜂拥控制

针对卫星集群的无碰撞协同运动问题,提出了一种改进的蜂拥控制策略。首先,结合Prim算法和广度优先算法设计了一种计算度、半径约束最小生成树的拓扑优化方法,并将优化结果作为星群的通信拓扑。该方法不仅能够节省每个卫星的通信资源,还能够减少星群网络的通信延迟。随后,为提高参考轨迹生成的快速性,采用基于傅里叶级数的形状曲线逼近法对主星参考轨迹进行规划。在此基础之上,提出了一种考虑通信延迟与碰撞规避的蜂拥控制策略,使星群能够在保证通信连通性的前提下沿参考轨迹运动到目标点附近,并且在运动过程中不发生碰撞。经过理论分析,利用Lyapunov Razumikhin定理证明了卫星集群系统能够达到渐近稳定。最后,通过数值仿真验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

Boundary of nighttime ozone chemical equilibrium in the mesopause region: Improved criterion of determining the boundary from satellite data

A modified derivation of the criterion of nighttime ozone chemical equilibrium (NOCE) in the mesopause region is presented. According to 3D model calculations, the improved criterion reproduces the lower boundary of the equilibrium much better than its earlier version. Processing of the SABER/TIMED data of 2021 has shown that the modified criterion elevates the NOCE boundary by ～ 0.1–1.7 km, depending on latitude and season. The proposed method of determining the condition of chemical equilibrium can be used to analyse the equilibrium of many trace gases in the stratosphere and troposphere important for different practical applications.     

稳定伞作用下对救生伞开伞动载影响研究

在救生伞高速空投试验过程中,由于救生伞系统在做非均加速非定常运动的同时又受到假人姿态的影响,常规空投试验获取的开伞动载数据往往离散度较大,无法真实反映救生伞的开伞性能。本文针对救生伞的前置体影响特性,提出了一种采用增加稳定伞的方法对假人自由飞阶段的姿态进行控制,并对不同工况下假人运动过程进行了仿真分析,通过3种工况的空投试验验证研究假人姿态对开伞动载的影响,对开伞时间、开伞速度、开伞动载、假人角速度以及速度损失等试验数据的相关性进行了分析。研究表明假人姿态控制对开伞程序没有影响,与不控制假人姿态试验程序相比更接近于该型救生伞前置体的实际工况。从试验数据结果分析,假人姿态控制后可以改善开伞动载数据的离散性,提高开伞动载试验数据的真实性,最大开伞动载数据可以减小8.9%。