An estimation of Envisat’s rotational state accounting for the precession of its rotational axis caused by gravity-gradient torque

The rotational state of Envisat is re-estimated using the specular glint times in optical observation data obtained from 2013 to 2015. The model is simplified to a uniaxial symmetric model with the first order variation of its angular momentum subject to a gravity-gradient torque causing precession around the normal of the orbital plane. The sense of Envisat’s rotation can be derived from observational data, and is found to be opposite to the sense of its orbital motion. The rotational period is estimated to be $(120.674\pm 0.068)·\exp \left((4.5095\pm 0.0096)\times {10}^{-4}·t\right)\text{s}$, where t is measured in days from the beginning of 2013. The standard deviation is 0.760?s, making this the best fit obtained for Envisat in the literature to date. The results demonstrate that the angle between the angular momentum vector and the negative normal of the orbital plane librates around a mean value of $8.53°\pm 0.42°$ with an amplitude from about $0.7°$ (in 2013) to $0.5°$ (in 2015), with the libration period equal to the precession period of the angular momentum, from about 4.8?days (in 2013) to 3.4?days (in 2015). The ratio of the minimum to maximum principal moments of inertia is estimated to be $0.0818\pm 0.0011$, and the initial longitude of the angular momentum in the orbital coordinate system is $40.5°\pm 9.3°$. The direction of the rotation axis derived from our results at September 23, 2013, UTC 20:57 is similar to the results obtained from satellite laser ranging data but about $20°$ closer to the negative normal of the orbital plane.     

面向装备RUL预测的平行仿真技术

装备平行仿真是系统建模与仿真领域的新兴仿真技术,已经成为研究热点。在装备维修保障领域中,分析了装备剩余寿命（RUL）预测存在的突出问题,即模型参数固定、不具备自适应演化能力,成为阻碍实现装备剩余寿命自适应预测的首要因素。结合装备平行仿真理论,在建模分析的基础上提出了面向装备剩余寿命预测的平行仿真框架,该框架以Wiener状态空间模型为基础仿真模型,在动态注入的装备退化观测数据驱动下,利用期望最大化（EM）算法在线更新模型参数,并利用卡尔曼滤波（KF）算法实现仿真输出数据与观测数据的同化（DA）,从而实现仿真模型动态演化,使得仿真输出不断逼近装备真实退化状态,为准确预测剩余寿命提供高逼真度仿真模型和数据输出。以某轴承性能退化数据为数据驱动源,对该框架进行了验证,仿真结果表明平行仿真方法能准确仿真装备性能退化过程,在提高预测精度的基础上实现了装备剩余寿命的自适应预测,有力证明了平行仿真方法的可行性和有效性。      

压缩感知OFDM稀疏信道估计导频设计

为提高稀疏信道估计性能, 基于压缩感知(CS)理论, 研究了正交频分复用(OFDM)系统中的导频设计问题。由于已有方法不能准确衡量采样矩阵重建性能, 从而导致根据已有方法设计的导频具有较差的信道估计性能, 因此提出以互相关矩阵元素的立方和为准则准确评价采样矩阵的重建性能。针对OFDM系统信道估计导频设计为离散组合优化问题, 提出了一种并行完全树分组替换搜索算法用于搜索最优的导频。在算法的每次循环中, 先将导频索引集合分组, 再根据每一组替换的结果更新导频, 提出的方法扩大了导频搜索空间, 避免了导频搜索的局部最优问题。仿真结果表明, 提出的评价方法相比现有方法能够准确评价采样矩阵重建性能, 使用提出的准则设计的导频与现有互相关准则相比信道估计均方误差可减小约3 dB。同时, 所提出的导频搜索算法具有更快的收敛速度和最优的导频搜索性能。      

求根传播算子方法及其在ARM抗诱偏中的应用

反辐射导弹（ARM）抗有源诱偏问题中,多源信号在空、频域的强相关性往往造成导引头对信源数目欠估计,从而导致传统超分辨算法的测向性能下降。针对这一问题,提出了一种求根的传播算子方法,该算法首先在信源数过估计情况下计算信号到达角,然后利用每个角度对应的信号功率来剔除虚假角度。求根传播算子方法不需要预先估计信号源数目,而且在信号高度相关的情况下具备很好的角度分辨性能,因此适用于解决ARM抗诱偏问题。仿真实验结果表明,求根传播算子方法在提高ARM抗诱偏能力方面的表现优于MUSIC算法。     

测试有效性对软件可靠性验证测试量的影响

针对传统软件可靠性验证测试方法均不考虑软件测试性可能会对验证测试用例数量产生影响的现状,提出一种引入测试有效性对软件可靠性验证测试最小量进行改进的方法.分析了软件测试性的定义及其对软件可靠性测试集合的影响,提出软件测试有效性的概念.比较了考虑测试有效性前后软件可靠性验证测试集合在数量上的差异,证明经典统计方法和无先验知识的Bayesian统计推断方法确定的均为假定测试有效性为零情况下的保守估计.提出结合测试有效性的验证测试量的量化表示模型和验证测试方案的改进方法,基于统计故障注入的原理,提出测试有效性的定量评估方法,最后通过示例给出定量评估过程和方法.      

一种模型误差鲁棒的卫星姿态确定方法

提出一种结合非线性预测滤波和二阶插值滤波实现基于星光/陀螺的高精度姿态确定的新算法.该算法用非线性预测滤波估计模型误差,再对补偿后的模型用高精度的二阶插值滤波来估计姿态参数.解决了在卫星实际运行中难以获得姿态确定系统的精确动力学模型,采用传统EKF(Extended Kalman Filter)将模型误差作为零均值白噪声处理,导致滤波精度降低甚至发散的问题.同时,二阶插值滤波将非线性模型按照二阶近似,无需计算函数偏导数,得到高精度的卫星姿态估计.仿真验证了该方法能有效地实时估计并补偿模型误差,提高了姿态估计的精度,且估计精度受滤波周期的影响不大,从而验证了算法的鲁棒性和有效性.      

基于稀疏重建的MIMO-OTH雷达多模杂波抑制算法

针对由多模传播引起的多普勒扩展杂波(SDC)严重影响天波超视距雷达(OTHR)对慢速船舰目标的检测这一问题,在基于多输入多输出体制的新一代天波超视距(MIMO-OTH)雷达系统下,利用空域信息抑制多模SDC。传统处理方法需要目标角度先验信息,而在实际中,该信息往往很难获得。为此,提出一种新的基于稀疏重建的多模杂波抑制算法。该算法将二维的稀疏角度搜索转变为一维的角度搜索,使运算量大大降低,且估计出的收发角(DOA-DOD)自动配对,同时可获得各个传播路径下信号的时间多普勒信息,达到了理想的MIMO-OTH雷达多模杂波抑制效果。仿真结果证明了所提算法的有效性。     

失效卫星远距离相对位姿估计与优化方法

针对远距离非合作慢旋目标位姿估计精度问题,提出一种融合图像超分辨与视觉SLAM的相对位姿估计方法。算法主要包含3个步骤：通过梯度引导生成式对抗超分辨技术,提升目标图像的质量以获取更多更高质量的特征点;构建特征数据库实现当前帧与特征数据库的匹配,提升旋转目标的特征跟踪稳定性;利用图优化对多帧图像进行联合位姿优化,消除累计误差,得到更为精确的估计结果。为稳定网络的训练,将自然进化算法引入到对抗训练中。为增强模型的泛化性和鲁棒性,实验中的数据集采用半物理仿真获得。实验结果表明,当等效距离为25 m且失效卫星以25（°）/s的速度旋转时,目标图像经超分辨网络增强后,能够实现连续稳定的长时间测量。     

火星进入段探测器自校准状态估计

由于大气密度、气动参数、突风和沙尘暴等因素的影响,火星探测器在进入段高速飞行的动力学模型中往往带来未知输入,这些未知输入使传统的滤波方法出现较大的偏差。研究采用一种新的自校准扩展Kalman滤波方法,对火星进入段的探测器进行状态估计,可以成功地消除这些未知输入带来的影响。数值仿真结果表明,该方法能有效提高导航精度。     

空间绳系机器人抓捕非合作目标的质量特性参数辨识

针对空间绳系机器人抓捕非合作目标/空间垃圾后需要对其进行回收/拖曳的精确控制问题,提出了一种利用抓捕后保持阶段的振动特性辨识目标参数的方法。首先,根据质量特性参数辨识的需要,推导了系统的动力学模型。不同于以往将本体卫星和被抓捕目标简化为质点的动力学模型,本文针对任意的目标抓捕位置,在考虑重力梯度影响的基础上,利用拉格朗日法获得系统各广义坐标的动力学公式。然后,分析非合作目标和系绳在后抓捕保持阶段的姿态运动。最后,在非合作目标与本体卫星没有任何信息交互的情况下,利用后抓捕阶段目标卫星和系绳特有的振动,并使用具有鲁棒性可遗忘因子的递推最小二乘法,提出了包括转动惯量和质心到任意抓捕点距离在内的质量特性参数辨识算法。