Impact analysis of the transponder time delay on radio-tracking observables

Accurate tracking of probes is one of the key points of space exploration. Range and Doppler techniques are the most commonly used. In this paper we analyze the impact of the transponder delay, $i.e$. the processing time between reception and re-emission of a two-way tracking link at the satellite, on tracking observables and on spacecraft orbits. We show that this term, only partially accounted for in the standard formulation of computed space observables, can actually be relevant for future missions with high nominal tracking accuracies or for the re-processing of old missions. We present several applications of our formulation to Earth flybys, the NASA GRAIL and the ESA BepiColombo missions.     

基于约束卡尔曼滤波器预测的视觉跟踪研究

视觉伺服主要是对物体图像的某个特征区域进行处理，而不是对整个特体的图像进行处理，这样可以减少图像处理的区域，提高伺服系统实时性，为了达到这一目标，文中利用推导出的方程作为约束条件，建立约束卡尔曼滤波器，该滤波器在系统中作为预测器使用，利用它跟踪的特征点下一位置进行预测，与普通卡尔曼滤波器相比，这一预测精度有了很大的提高，这样就可以缩小图像处理的窗口，文中还利用视觉雅可比映射矩阵，求出了视觉空间到任务空间的伺服控制方程，利用这一方程可以控制机器人的运动，完成特征点的跟踪，从仿真结果来看，使用这些方法减小了图像处理的区域，提高了图像处理的速度和系统的实时性。     

对动态目标制导的导弹动力学逆系统跟踪控制

结合目标-导弹的运动特性,运用逆系统方法与制导原理,设计了导弹质心运动的Euler动力学系统跟踪控制器。在控制器设计中,综合考虑了目标飞行状态、控制律、制导律、解耦性及抗干扰性这几个重要因素。通过对弹体坐标系下导弹的外力矩实施控制,实现偏转角速度对动态目标的渐近跟踪控制。通过仿真验证,说明了控制器设计的合理性和有效性。     

输出跟踪问题中内部动态有界解的存在性

由于系统的内部动态不稳定,非最小相位系统的输出跟踪问题是一个具有挑战性的非常困难的问题,非最小相位系统在跟踪期望的输出轨这时,内部动态的不稳定变量可能发散。研究表明,不稳定内部动态有界解的存在性是非最小相位系统能够稳定跟踪期望输出轨迹的关键。对于系统内部动态具有双曲型形式的情形,Ｄｅｖａｓｉａ,Ｐａｄｅｎ和Ｃｈｅｎ利用对于不稳内部动态变量反时间方向积分的方法,证明了系统的内部地部存在有界解。文中讨     

基于自适应滤波的车载DR系统研究

ＧＰＳ／ＤＲ组合系统是一种低成本、高可靠性的车载导航设备ＤＲ（Ｄｅａｄ ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ）是其最重要的组成部分。文中分析研究了ＤＲ自适应卡尔曼滤波模型及其滤波算法,设计了基于自适应滤波的车载ＤＲ系统,描述了系统的结构。实际跑车结果表明,采用机动加速度均值和方差的自适应滤波算法,可以大大提高系统的动态跟踪能力,特别是在车辆做大机动行驶时,跟踪效果尤为明显。     

空间机械臂抓捕动态目标快速稳定跟踪方法

面向空间机械臂对在轨飞行器、对接舱段等目标进行抓捕的应用需求,对近距离交会对接中的动态目标跟踪问题展开研究,提出了一种基于反向投影模板自适应更新的快速跟踪方法。该方法在分析发光目标灰度特性的基础上,计了一种能够充分表征目标差异的特征选取算法,有效消除了随变性较小的信息对跟踪过程的影响。利用该特征,设计了目标在不同帧之间的相似性比较方法,并制定了目标特征模版更新策略,解决了由于目标姿态和光线的变化而导致的跟踪错误问题。对跟踪过程中可能出现的目标移入移出相机视场问题提出了一种临界目标抛弃、找回策略,避免了目标的局部跟丢问题。最后通过跟踪试验,有效验证了该算法的实时性和鲁棒性,实现了10帧/s以上的稳定跟踪。     

基于近似动态规划的目标追踪控制算法

在目标跟踪问题中,针对飞行器控制算法难以适应目标大机动飞行甚至与我方博弈等难度较大任务的问题,提出了基于近似动态规划的目标追踪控制算法。该算法通过使用博弈策略对我方无人机进行训练形成经验,将双方位置等状态作为已知量,滚转方向作为控制量,利用两物体的相对位置得出其特征,并形成近似值函数;最终利用rollout算法进行最优跟踪决策求解,实现对跟踪目标甚至是博弈目标的灵活有效精确跟踪。仿真结果验证了近似动态规划用于控制算法的有效性。      

基于数据深度加权的卫星轨道确定技术

将统计数据深度理论应用到抗差估计中,用数据深度作为衡量残差在整个样本集中地位的统计量.提出了基于数据深度加权的抗差估计算法.考虑到天基观测结构的复杂性,设计了天基测控的误差传播因子,并构造了模型结构权对定轨模型结构进行加权.在此基础上构造了基于数据深度加权和模型结构加权的M估计算法,证明了该算法的高崩溃点特性.设计了天基测控模式下的轨道确定仿真试验,试验结果表明该估计方法能有效抑制观测粗差和模型结构误差的影响,并且能显著提高定轨算法的鲁棒性.     

稳定跟踪平台的FKAPID控制算法

针对传统PID控制算法在稳定跟踪平台控制中的诸多问题,提出一种带有卡尔曼滤波器的基于前馈补偿和抗积分饱和PID(FKAPID)控制的控制方法。计算机仿真实验表明,控制方法使系统的单位阶跃响应的超调量减小到6%,调节时间缩短至1.4 s,跟踪误差的均方差值减小了1个数量级以上,动态响应性能、对周期性信号的跟踪性能和对干扰的抑制能力明显提高。     

内转式进气道/冯·卡门乘波体一体化设计方法

应用特征线理论设计了内转式轴对称基准流场以及外压缩轴对称基准流场,利用激波交线、流线追踪方法等相关技术提出了一种头部进气式的高超声速飞行器内转式进气道/冯·卡门乘波体一体化设计方法,并对生成的一体化构型进行了数值模拟及分析,数值结果验证了该方法的正确性和有效性。该一体化设计方法基本保留了内转式进气道的优良特性,并以高升阻比乘波体为原型构建较高升阻比的一体化构型,从流场耦合的角度出发为减弱机体与进气道之间复杂的波系干扰,实现飞行器内外流的完全耦合进行了探索。