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基于姿态和角速度匹配的惯性基准快速传递方法
1
作者 熊凯 李骥 +1 位作者 黄翔宇 魏春岭 《空间控制技术与应用》 北大核心 2025年第2期16-27,共12页
研究融合卫星平台上的星敏感器和陀螺测量信息,将平台上的惯性基准快速有效地传递到星上载荷的方法,使得载荷从平台上释放分离后,能够独立实施自身姿态控制并完成既定空间任务.惯性基准传递的主要目的是在载荷上建立参考坐标系,通常要... 研究融合卫星平台上的星敏感器和陀螺测量信息,将平台上的惯性基准快速有效地传递到星上载荷的方法,使得载荷从平台上释放分离后,能够独立实施自身姿态控制并完成既定空间任务.惯性基准传递的主要目的是在载荷上建立参考坐标系,通常要求计算出由本体坐标系到惯性坐标系的姿态转换矩阵,并确定载荷上惯性测量装置的主要误差参数.在已有惯性基准传递方法中,基于平台上的星敏感器估计载荷姿态和载荷上陀螺的主要误差参数,传递对准时间所需时间较长,难以满足具有应急响应能力要求的空间任务需求.针对上述问题,提出一种基于“姿态+角速度”匹配的惯性基准传递系统模型和一种基于克拉美劳下界(CramerRao lower bound,CRLB)的平台姿态机动优化方法,旨在提升惯性基准传递快速性.将平台上姿态确定系统的角速度测定信息引入惯性基准传递,并基于惯性基准传递系统的CRLB规划平台姿态机动时间,通过卡尔曼滤波器(Kalman filter,KF)实现星上载荷姿态及其陀螺主要误差参数估计.通过数学仿真评估了所提方法的有效性. 展开更多
关键词 航天器 姿态确定 传递对准 卡尔曼滤波器 标定方法
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地外天体软着陆自主导航与控制技术研究进展 被引量:3
2
作者 黄翔宇 徐超 郭敏文 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第1期3-15,共13页
软着陆探测是重要的地外天体探测方式,制导、导航与控制(Guidance,Navigation and Control,GNC)是地外天体软着陆成功的关键。首先梳理了国内外月球、火星和小天体等地外天体软着陆任务发展现状;在此基础上,总结了地外天体软着陆任务典... 软着陆探测是重要的地外天体探测方式,制导、导航与控制(Guidance,Navigation and Control,GNC)是地外天体软着陆成功的关键。首先梳理了国内外月球、火星和小天体等地外天体软着陆任务发展现状;在此基础上,总结了地外天体软着陆任务典型GNC方案及自主导航与控制技术主要进展;最后,针对未来的地外天体精确定点软着陆任务,提出了需要重点关注和发展的自主导航与控制关键技术,为未来技术发展提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 地外天体软着陆 自主导航 制导与控制 研究进展
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某船艏辅推装置故障原因分析
3
作者 黄翔宇 徐晖 张志升 《广东造船》 2025年第2期105-108,共4页
某船艏辅推装置在航行过程中出现强烈振动,导致该设备无法正常使用,一定程度上影响了船舶受限水域航行的操纵性能及安全性。本文根据其故障现象和装置构成开展故障树分析,通过故障勘验、设备拆检等方法,查明损坏的元器件,确定问题定位,... 某船艏辅推装置在航行过程中出现强烈振动,导致该设备无法正常使用,一定程度上影响了船舶受限水域航行的操纵性能及安全性。本文根据其故障现象和装置构成开展故障树分析,通过故障勘验、设备拆检等方法,查明损坏的元器件,确定问题定位,开展机理分析,制定并实施纠正措施,有效排除故障,恢复设备功能,保障船舶操纵性能及安全性。 展开更多
关键词 艏辅推装置 故障树分析 装配工艺
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风冷多联机空调系统在古厝建筑中的应用
4
作者 黄翔宇 《建筑技术开发》 2025年第4期78-80,共3页
以某古厝建筑修缮项目为例,针对此类型建筑空调系统设计的特点,通过空调系统、内机形式对比分析,并结合前期设计及后期现场施工过程中需要注意的问题,阐述采用风冷多联机空调系统在活化古厝建筑中发挥的优越性。
关键词 古厝 风冷多联机空调 落地式内机
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融合相机和激光雷达的小天体运动状态估计方法 被引量:2
5
作者 陈友 郭金融 +2 位作者 刘延杰 邵巍 黄翔宇 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第1期63-70,共8页
针对单一视觉传感器难以实现小天体运动状态估计的问题,提出了一种融合相机和激光雷达的小天体运动状态估计方法。首先,建立融合相机和激光雷达测量模型,通过跟踪带有深度信息的图像特征点,利用扩展卡尔曼滤波器估计小天体的自旋角速度... 针对单一视觉传感器难以实现小天体运动状态估计的问题,提出了一种融合相机和激光雷达的小天体运动状态估计方法。首先,建立融合相机和激光雷达测量模型,通过跟踪带有深度信息的图像特征点,利用扩展卡尔曼滤波器估计小天体的自旋角速度、自旋轴方向、位置和速度;其次,设计了特征融合矩阵,可实现对图像特征点、点云、融合特征点的实时更新;最后,分析本文算法的有效性以及特征点数量、观测高度、噪声大小对算法的影响。仿真结果表明,本文算法的精度和收敛速度均优于基于单一传感器的小天体运动状态估计方法。 展开更多
关键词 信息融合 小天体 运动状态估计 扩展卡尔曼滤波
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火星精确着陆智能融合自主导航方法 被引量:1
6
作者 高锡珍 黄翔宇 徐超 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第1期24-30,共7页
针对未知环境下难以进行绝对光学导航定位的问题,提出了火星精确着陆智能融合自主导航方法。考虑地外环境纹理相似度高、图像间视角尺度变换带来的特征无法检测和识别效率低的困难,构建无监督单应网络估计探测器帧间运动。结合惯性测量... 针对未知环境下难以进行绝对光学导航定位的问题,提出了火星精确着陆智能融合自主导航方法。考虑地外环境纹理相似度高、图像间视角尺度变换带来的特征无法检测和识别效率低的困难,构建无监督单应网络估计探测器帧间运动。结合惯性测量信息建立探测器状态递推模型,通过无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)利用所建立的测量模型和状态递推模型实现探测器位置、速度和姿态实时估计,仿真结果验证了无需特征检测与匹配,利用视觉惯性测量信息融合导航的有效性。 展开更多
关键词 火星着陆 智能导航 多源融合 无监督学习 深度神经网络
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大气制动的制导、导航与控制方案综述
7
作者 刘旭 董峰 +2 位作者 徐超 黄翔宇 李爽 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期499-512,共14页
大气制动借助行星大气阻力实现减速变轨,节约燃料的同时也存在诸多风险。面向金星和火星探测对大气制动技术的需求,综述了大气制动任务的基本流程和共性特征。同时,总结了相关的制导、导航与控制(GNC)方案和技术要点,并介绍了自主大气... 大气制动借助行星大气阻力实现减速变轨,节约燃料的同时也存在诸多风险。面向金星和火星探测对大气制动技术的需求,综述了大气制动任务的基本流程和共性特征。同时,总结了相关的制导、导航与控制(GNC)方案和技术要点,并介绍了自主大气制动软件的研制情况。调研和分析内容将为金星和火星探测的总体方案设计以及GNC系统研制提供参考。 展开更多
关键词 大气制动 制导、导航与控制 金星探测 火星探测
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多约束月面盘旋飞跃轨迹优化控制方法
8
作者 陈上上 关轶峰 黄翔宇 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第1期16-23,共8页
针对无平移发动机月球探测器的多约束盘旋飞跃问题,给出了燃耗最优轨迹。盘旋飞跃划分为垂直上升段、平移段、垂直下降段,垂直上升段与垂直下降段的最优控制均为Bang-Bang形式。研究平移段最优轨迹时,考虑位置、速度、角速度等约束,首... 针对无平移发动机月球探测器的多约束盘旋飞跃问题,给出了燃耗最优轨迹。盘旋飞跃划分为垂直上升段、平移段、垂直下降段,垂直上升段与垂直下降段的最优控制均为Bang-Bang形式。研究平移段最优轨迹时,考虑位置、速度、角速度等约束,首次把优化问题的控制变量由推力转化为角速度,然后基于Pontryagin极小值原理得到了最优角速度的初步形式,接着通过对奇异点连续性、控制变量切换次数的研究,得到最优角速度的最终形式由最大边值与最小边值组成且发生两次切换,最后提供了一种求解切换点的数值方法。仿真结果表明,该算法精度高、复杂度低,适用于在线轨迹优化。 展开更多
关键词 多约束 盘旋飞跃 Pontryagin极小值原理 轨迹优化
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快自旋小天体跨尺度光照不变匹配算法
9
作者 李帅 李晋屹 +2 位作者 刘延杰 邵巍 黄翔宇 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第1期56-62,共7页
小天体探测器附着过程中,图像存在尺度、视角和光照变化,传统特征匹配算法难以获得精准匹配。提出一种小天体跨尺度光照不变匹配算法。针对附着过程中图像存在尺度变化的问题,将全局注意力机制与空洞卷积相结合,构建尺度自适应调整模块... 小天体探测器附着过程中,图像存在尺度、视角和光照变化,传统特征匹配算法难以获得精准匹配。提出一种小天体跨尺度光照不变匹配算法。针对附着过程中图像存在尺度变化的问题,将全局注意力机制与空洞卷积相结合,构建尺度自适应调整模块;设计视角不变特征提取模块解决特征匹配算法大视角变化下匹配正确率低的问题;结合自注意力机制与互注意力机制建立特征依赖关系,提取光照不变特征。利用谷神星及贝努的真实图像分别进行了实验验证,结果表明,本文所提出算法在大尺度、视角及光照变化下,特征匹配准确率达89%以上。 展开更多
关键词 小天体 特征匹配 深度学习 不变特征
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深空自主导航系统的可观性分析 被引量:29
10
作者 黄翔宇 崔平远 崔祜涛 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期332-337,358,共7页
研究了深空自主导航系统的可观性分析。建立了自主导航系统的观测模型,并提出了一种基于位置确定分析和可观性秩条件的导航系统可观性分析方法;该方法克服了直接利用多个导航目标的视线方向、视线角、夹角和图像信息等非线性观测量进行... 研究了深空自主导航系统的可观性分析。建立了自主导航系统的观测模型,并提出了一种基于位置确定分析和可观性秩条件的导航系统可观性分析方法;该方法克服了直接利用多个导航目标的视线方向、视线角、夹角和图像信息等非线性观测量进行导航系统可观性分析的困难。针对观测矩阵的秩无法通过表达式直接确定的问题,给出了基于观测矩阵奇异值分解的导航系统可观性分析方法,并用来分析了几种观测模式对应的导航系统的可观性和轨道参数可观度。可以为在不同轨道段组合不同的敏感器提高轨道的估计精度提供参考。 展开更多
关键词 自主导航 观测模型 非线性系统 可观性分析
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高强钢管混凝土短柱轴压承载力试验和有限元分析 被引量:8
11
作者 黄翔宇 石少卿 +1 位作者 尹平 刘颖芳 《四川建筑科学研究》 北大核心 2005年第3期39-41,共3页
对3根高强钢管混凝土短柱的承载力进行了轴压试验,绘出了它们的荷载—应变曲线;同钢管以及混凝土柱相比,其承载力有较大幅度提高。另外,利用有限元软件ANSYS对高强钢管混凝土短柱轴压试验的全过程进行了数值模拟,得出的荷载—应变曲线... 对3根高强钢管混凝土短柱的承载力进行了轴压试验,绘出了它们的荷载—应变曲线;同钢管以及混凝土柱相比,其承载力有较大幅度提高。另外,利用有限元软件ANSYS对高强钢管混凝土短柱轴压试验的全过程进行了数值模拟,得出的荷载—应变曲线与试验曲线相比吻合较好。 展开更多
关键词 钢管混凝土短柱 有限元分析 承载力试验 高强 轴压试验 应变曲线 ANSYS 有限元软件 数值模拟 试验曲线 柱相比 大幅度 全过程 荷载
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基于“日-地-月”信息的卫星自主导航技术研究 被引量:11
12
作者 黄翔宇 荆武兴 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期643-646,683,共5页
研究了基于“日 -地 -月”信息的卫星自主导航技术 .针对日月可见弧段 ,提出了利用日地月测量信息及星上存储的日月星历表自主确定卫星轨道的算法 ;针对星蚀阶段 ,给出了合适的轨道预报算法 ;并用数学仿真验证了这种自主导航技术的可行性 .
关键词 “日-地-月”信息 卫星 自主导航 卡尔曼滤波 动力学模型
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基于无味有向图切换的机动目标跟踪VSMM算法 被引量:14
13
作者 黄翔宇 彭冬亮 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期30-34,共5页
在机动目标跟踪领域,传统的基于固定模型集合的交互式多模型算法需要大量的模型来保证模型不失配,但是会带来巨大的计算量,并且来自过多模型的不必要的模型间竞争反而会使算法性能下降。为解决此矛盾,该文提出了一种基于有向图切换和无... 在机动目标跟踪领域,传统的基于固定模型集合的交互式多模型算法需要大量的模型来保证模型不失配,但是会带来巨大的计算量,并且来自过多模型的不必要的模型间竞争反而会使算法性能下降。为解决此矛盾,该文提出了一种基于有向图切换和无味卡尔曼滤波算法的变结构多模型算法。该算法根据目标不同时刻的运动状态依据有向图匹配不同的子模型集合进行滤波。仿真结果显示该算法在有效降低计算量的同时使模型集合和目标的运动状态更好的匹配,从而提高了算法跟踪精度。 展开更多
关键词 机动目标跟踪 变结构多模型 有向图切换 无味卡尔曼滤波 交互式多模型
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月球软着陆的高精度自主导航与控制方法研究 被引量:8
14
作者 黄翔宇 张洪华 +3 位作者 王大轶 李骥 关轶峰 王鹏基 《空间控制技术与应用》 2012年第2期5-9,29,共6页
提出了一种月球软着陆的高精度自主导航和控制方法.根据测距波束视线相对月面的几何关系,确定本体系的月心方向,组合利用测速仪获取的本体系三维速度确定本体系相对轨道系的姿态、速度及高度,并根据确定的参数性质选取适应的制导和控制... 提出了一种月球软着陆的高精度自主导航和控制方法.根据测距波束视线相对月面的几何关系,确定本体系的月心方向,组合利用测速仪获取的本体系三维速度确定本体系相对轨道系的姿态、速度及高度,并根据确定的参数性质选取适应的制导和控制方法.算法基于直接测量数据确定和控制姿态、高度和速度,不受惯性导航误差的影响,可以有效地提高姿态、速度与高度的确定精度和控制精度.数学仿真表明了算法的有效性. 展开更多
关键词 月球软着陆 自主导航 制导与控制
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探测器着陆小天体的自主光学导航研究 被引量:3
15
作者 黄翔宇 崔祜涛 崔平远 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期659-661,共3页
提出了一种用于探测器着陆小天体的自主光学导航方案 .该方案利用探测器上的光学导航相机和激光测距仪 ,分别测量三个预先选定特征点的图像坐标和探测器到特征点的距离 ,由此得出探测器的相对位置 ,并利用广义卡尔曼滤波实时确定探测器... 提出了一种用于探测器着陆小天体的自主光学导航方案 .该方案利用探测器上的光学导航相机和激光测距仪 ,分别测量三个预先选定特征点的图像坐标和探测器到特征点的距离 ,由此得出探测器的相对位置 ,并利用广义卡尔曼滤波实时确定探测器的轨道 .最后 ,通过数学仿真验证了这种自主光学导航方案的可行性 ,并在敏感器测量精度一定的情况下 ,通过仿真分析了小天体模型误差对导航精度的影响 . 展开更多
关键词 小天体 自主光学导航 广义卡尔曼滤波
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基于“日-地-月”信息的卫星自主轨道确定 被引量:2
16
作者 黄翔宇 崔祜涛 荆武兴 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2002年第4期88-91,共4页
研究了基于“日 地 月”信息的卫星自主轨道确定的方法。非星食阶段 ,利用日地月测量信息 ,结合星上存储的日月星历确定卫星位置矢量 ,并以位置矢量为观测量 ,运用广义卡尔曼滤波实时确定卫星轨道。星食阶段 ,选择合适的轨道动力学模... 研究了基于“日 地 月”信息的卫星自主轨道确定的方法。非星食阶段 ,利用日地月测量信息 ,结合星上存储的日月星历确定卫星位置矢量 ,并以位置矢量为观测量 ,运用广义卡尔曼滤波实时确定卫星轨道。星食阶段 ,选择合适的轨道动力学模型进行轨道预报。通过数学仿真 ,验证了这种自主定轨方法的有效性。 展开更多
关键词 “日-地-月”信息 自主轨道 卫星 自主定轨 卡尔曼滤波 位置矢量 轨道动力学模型 卫星导航
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月球软着陆的二次型最优制导方法 被引量:3
17
作者 黄翔宇 王大轶 关轶峰 《航天控制》 CSCD 北大核心 2006年第6期11-16,共6页
为实现在月球表面指定区域的精确软着陆,研究了月球软着陆的线性二次型最优制导方法。利用简化的轨道动力学模型,给出了一种基于状态和能耗最优的软着陆二次型制导方法。由于制导律要求同时提供3个方向的时变推力,所以需要通过变推力发... 为实现在月球表面指定区域的精确软着陆,研究了月球软着陆的线性二次型最优制导方法。利用简化的轨道动力学模型,给出了一种基于状态和能耗最优的软着陆二次型制导方法。由于制导律要求同时提供3个方向的时变推力,所以需要通过变推力发动机和姿态机动来实现。该制导方法虽能满足精确软着陆的需要,但对姿态变化的要求超出了着陆器姿态机动能力。因此,本文修正了二次型最优制导方法,取消了对轨道参数的过程约束,仅对其终端进行约束,通过求解着陆指定目标点的能耗最优两点边值问题,得到了发动机推力大小和方向的显式表达式。研究结果表明,利用一定的姿态机动能力,修正的制导方法能够满足精确软着陆的需要。 展开更多
关键词 月球软着陆 制导 线性二次型最优
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小行星动能撞击自主导航与制导方法研究 被引量:3
18
作者 黄翔宇 徐超 +1 位作者 胡荣海 郭敏文 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2022年第4期438-446,共9页
针对近地小行星精确撞击任务需求,提出了一种小行星高精度撞击自主导航、制导与控制(Guidance Navigation&Control,GNC)方法,包括高精度的小行星中心视线提取、基于小行星中心视线测量的高精度自主相对导航及迭代预测制导。该设计... 针对近地小行星精确撞击任务需求,提出了一种小行星高精度撞击自主导航、制导与控制(Guidance Navigation&Control,GNC)方法,包括高精度的小行星中心视线提取、基于小行星中心视线测量的高精度自主相对导航及迭代预测制导。该设计利用小行星中心视线测量实现了在垂直于视线方向上撞击器相对于小行星位置和速度的精确估计,在沿视线方向上撞击器相对位置和速度存在误差的情况下利用迭代预测制导实现了高精度撞击。数值仿真表明,所提出的方案能够实现50 m级近地小行星4 m级撞击精度,满足了任务要求。 展开更多
关键词 小行星防御 动能撞击 GNC 自主导航
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利用Gauss-Markov过程的着陆小天体导航与制导方法 被引量:1
19
作者 黄翔宇 崔平远 +1 位作者 崔祜涛 栾恩杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期338-342,共5页
给出一种利用Gauss-Markov过程的自主着陆小天体导航与制导算法,来解决无法得到精确的轨道动力学模型带来的轨道确定困难问题。主要是在导航算法中,采用一阶高斯-马尔科夫过程近似着陆探测器轨道动力学中的无模型加速度,利用扩展卡尔曼... 给出一种利用Gauss-Markov过程的自主着陆小天体导航与制导算法,来解决无法得到精确的轨道动力学模型带来的轨道确定困难问题。主要是在导航算法中,采用一阶高斯-马尔科夫过程近似着陆探测器轨道动力学中的无模型加速度,利用扩展卡尔曼滤波估计探测器的位置、速度及无模型加速度。通过数学仿真分析了给出的自主导航与制导系统的性能,并对比了采用与不采用一阶高斯-马尔科夫过程的导航滤波器性能,结果表明前者明显优于后者。 展开更多
关键词 自主导航 着陆小天体 高斯-马尔科夫过程 扩展卡尔曼滤波
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月球和火星探测任务捕获制动控制技术方案对比 被引量:3
20
作者 黄翔宇 李茂登 《载人航天》 CSCD 北大核心 2018年第4期464-469,共6页
地外天体捕获制动过程是实现载人月球、火星等深空天体探测任务的关键步骤之一,捕获制动控制误差影响极大,捕获效果直接决定着整个任务的成败。对国内外月球和火星天体捕获制动过程的控制技术进行了调研,对捕获制动策略进行了分析和对比... 地外天体捕获制动过程是实现载人月球、火星等深空天体探测任务的关键步骤之一,捕获制动控制误差影响极大,捕获效果直接决定着整个任务的成败。对国内外月球和火星天体捕获制动过程的控制技术进行了调研,对捕获制动策略进行了分析和对比,为我国相关探测任务的捕获制动控制系统的设计提供参考。 展开更多
关键词 捕获制动 发动机制动 气动刹车 气动捕获
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