Vega Prime实时视景仿真中实体姿态角研究与应用

实时视景仿真中准确描述实体的姿态十分重要,欧拉角就是一种描述实体姿态的有效方法,它广泛应用于各种系统,出于对各自问题解决的需要,不同系统对于欧拉角的描述不尽相同.实时视景仿真Vega Prime软件即采用欧拉角HPR来描述仿真实体的姿态,从欧拉角HPR的含义、如何将实体的姿态调整为给定姿态(h,p,r)和欧拉角HPR的求取等三个方面进行了深入研究,最后以实例的形式分析了欧拉角的求取过程和求取方法.     

微小卫星剩磁在轨标定技术研究

 基于微小卫星姿态确定系统常采用无陀螺配置方案,克服环境干扰力矩的影响并提高微小卫星姿态确定的精度是此类姿态确定系统的关键。分析了星上稳定剩余磁场对无陀螺微小卫星姿态确定的干扰机理,建立了卫星剩余磁矩与磁强计偏置标定模型。以磁强计、太阳敏感器作为姿态敏感器件,并采用扩展卡尔曼滤波器实现标定算法,为无陀螺磁测微小卫星消除剩磁干扰,获得高精度姿态估计提供了一种新方法。仿真结果表明：该方法能准确估计卫星剩余磁矩与磁强计偏置,磁强计偏置的标定精度在1 nT左右,剩余磁矩的标定精度为0.000 1 A·m²量级,有效消除了剩磁对无陀螺卫星姿态确定的影响,显著提高了姿态确定精度,滤波器能在500 s内收敛。     

一种基于Madgwick-EKF融合算法的卫星姿态测量方法

针对低地球轨道卫星姿态测量时,传感器易受噪声干扰、陀螺仪漂移等问题,提出一种基于Madgwick扩展卡尔曼滤波合算法(EKF)的卫星姿态测量方法。该方法采用陀螺仪、加速度计、磁强计等多传感器数据进行融合,并结合Madgwick算法和EKF算法的优点,实现姿态测量。首先,通过Madgwick算法,利用多个传感器测量数据计算初始姿态。然后,基于初始姿态和实际测量数据,应用EKF算法进行数据融合和噪声滤除,以获得最终准确的姿态估计。实验结果表明:相较Madgwick算法,本算法在测量精度上提升了65.8%,且具有较高的鲁棒性,为低地球轨道卫星姿态测量提供了一种有效的方案。     

诱导轮超同步旋转空化传播机理

为了揭示超同步旋转空化的传播机理,对二维平板叶栅内部非定常空化流动进行数值模拟研究,叶栅的几何参数和模拟工况均来自真实诱导轮试验结果。结果表明：仿真预测的叶栅空化断裂点与试验结果接近,随空化数下降空化区的演变规律与试验结果一致。在一定的空化数范围出现传播频率比为1.1～1.4的旋转空化现象,对流场细节的深入分析发现空化区与来流冲角的相互作用是空化区波动沿周向超同步传播的机理。空化区与叶片前缘的冲角是呈正相关的,同时空化区增大会在尾缘诱发顺时针涡扰动,空化区减小会在尾缘诱发逆时针涡扰动,当扰动达到叶片喉部位置时,会对相邻叶片产生影响,空化区增加会导致相邻叶片冲角减小,相应空化区也减小,空化区减小会导致相邻叶片前缘冲角增大,相应空化区增大,如此循环往复,形成空化区波动沿周向的超同步传播。     

货运飞船敏感器设备安装精度保证设计

位姿测量敏感器的安装精度直接影响航天器密封舱在轨姿态测量和交会对接控制精度。文章针对敏感器位姿在轨无法标定和载人航天器精度保证设计制约因素多的问题,对货运飞船精度保证设计中需要考虑的停放工装和重力影响、货物空满载、舱压和发射段振动等各种要素进行研究,提出一种融合多要素的载人航天器设备精度保证设计方法,确立基于单因素精度变化量的目标函数,实现精测结果评价量化,保证位姿测量敏感器精度满足在轨测量和控制要求。该方法已成功应用于“天舟”系列货运飞船,未来可应用于其他载人航天器研制中。     

星载陀螺数据的无阈值选用方法

为了提升卫星自主诊断能力和定姿精度,文章提出了一种星载陀螺数据的无阈值选用方法,在平衡方程法的基础上,引入星敏感器测量评价陀螺性能,既能够在陀螺零偏发生较大变化时切除故障陀螺,也可以在陀螺零偏变化不大时,优选性能最优的陀螺组合。首先,采用平衡方程进行陀螺故障检测,保证大故障时及时切除故障陀螺;然后,用星敏感器数据滤波估算陀螺零偏,并计算残差;最后,优选零偏最小的3个陀螺参与定姿运算。仿真校验说明了方法的有效性。     

高加速度载荷下三维堆叠封装冲击可靠性分析

随着微电子封装技术不断向高性能、高密度方向发展,系统级封装(System in Package, SiP)等先进封装技术也被应用于弹载微系统中。在高加速度冲击载荷作用下,互连层的失效成为影响微系统可靠性的重要因素。针对冲击方向对封装器件可靠性影响的问题,借助有限元软件LS-DYNA分析了三种冲击姿态下互连层的失效机理,并提出了相应的底填优化方案,能够较好地降低危险位置的受载水平。仿真结果表明：封装结构以垂直于冲击载荷方向布置时,互连层的冲击可靠性最高,基于边角冲击的底填优化方案能够显著提升互连层抗冲击性能,边沿填充方式使得互连层的等效塑性应变降低了90%以上。     

我国环境-1 A、1B卫星成功发射

2008年9月6日11:25,我国环境-1A、1B卫星由长征-2C火箭从太原发射中心同时发射.约 51min 后,两颗卫星与火箭相继分离,进入预定的太阳同步轨道.9月8日,星上CCD相机传回了首幅遥感图像,随后开展的首次环境应用实验也获得了成功.     

基于基线长度加权的GNSS多天线姿态测量方法

GNSS可用于获取动态载体的姿态信息,为提高其姿态测量精度,提出一种基于基线长度信息对最小二乘姿态解算方法进行加权处理,改进了最小二乘姿态解算方法,同时通过船载实验验证了该方法的可用性。实验结果表明：在船载动态实验中,当基线长度存在明显差异时,加权最小二乘法较等权最小二乘法在精度上明显提高,其中横滚角的精度提高了13%。     

使用VSCMGs的IPACS的奇异性分析与操纵律设计

 研究使用变速控制力矩陀螺群(VSCMGs)的能量/姿态一体化控制系统(IPACS)的奇异性分析与操纵律设计问题。提出了VSCMGs的CMG奇异与IPACS奇异两种概念。对于给定的CMG奇异方向,采用优化理论得到了在该方向上VSCMGs的转子达到角动量饱和时的转速表达式,并给出了IPACS奇异的充要条件及其证明。分析了考虑星体角速度影响时的实际IPACS的奇异性质。在此基础上为实现合理的动量管理,采用加权矩阵的方法设计了IPACS的操纵律。最后通过算例验证了所得到的IPACS奇异判据的正确性,并通过数值仿真,验证了所设计的操纵律的正确性及其良好的动量管理性能。