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深度学习在星图质心测量中的应用
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作者 熊琰 齐静雅 +1 位作者 孟小迪 武延鹏 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第6期99-110,共12页
星敏感器在轨拍摄星图时,光斑质心测量精度与计算效率是其关键性能指标。研究旨在提出一种基于深度学习的质心测量方法(Deep Learning-based Centroid Measurement,DLCM),以解决传统质心测量方法在精度和计算效率方面的不足,尤其在噪声... 星敏感器在轨拍摄星图时,光斑质心测量精度与计算效率是其关键性能指标。研究旨在提出一种基于深度学习的质心测量方法(Deep Learning-based Centroid Measurement,DLCM),以解决传统质心测量方法在精度和计算效率方面的不足,尤其在噪声干扰和复杂星图条件下的表现。DLCM方法采用卷积神经网络(CNN)来自动提取星图中的复杂特征,并在网络的输出层使用多个全连接层进行质心位置的回归预测。为了训练神经网络,仿真模拟了在不同噪声水平下的高斯光斑,并通过大量的训练数据优化网络结构。DLCM方法能够自适应不同噪声和图像变化,而无须手动调整参数或根据图像特性进行预处理。实验结果表明,DLCM方法在3σ内可以实现0.05像素的星图质心测量精度,并展现出较好的鲁棒性和泛化能力,此外,DLCM方法在计算效率上也具备显著优势。实验结果验证了DLCM在星图质心测量中的应用潜力,具有较好的精度和高效性。该方法为未来高精度星敏感器及其他光电指向测量设备的研发提供了有效的技术支持。 展开更多
关键词 深度学习 星图 质心测量算法 卷积神经网络 星敏感器
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基于微分平坦的高超声速滑翔飞行器轨迹规划 被引量:14
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作者 蔡伟伟 杨乐平 +1 位作者 刘新建 朱彦伟 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期61-67,共7页
针对高超声速滑翔飞行器再入轨迹规划问题,提出了一种基于微分平坦理论的三自由度轨迹生成方法。在分析纵向运动简化模型的微分平坦属性基础上,将纵向参考轨迹规划问题映射到平坦输出空间,消除微分动力学约束的同时降低系统设计的维数,... 针对高超声速滑翔飞行器再入轨迹规划问题,提出了一种基于微分平坦理论的三自由度轨迹生成方法。在分析纵向运动简化模型的微分平坦属性基础上,将纵向参考轨迹规划问题映射到平坦输出空间,消除微分动力学约束的同时降低系统设计的维数,进而提高求解效率;采用全局插值多项式参数化平坦输出函数,将问题转换为非线性规划问题求解;设计比例-微分反馈控制律跟踪纵向参考轨迹,同时采用航向角误差走廊控制侧向运动,实现三自由度轨迹生成。仿真分析表明所提出的方法能够较快生成满足多种约束且性能优化的飞行轨迹。 展开更多
关键词 滑翔飞行器 微分平坦 轨迹生成 全局插值
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动能拦截器姿控与轨控方案设计及仿真 被引量:20
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作者 谷良贤 龚春林 郝波 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期402-405,共4页
针对大气层外动能拦截导弹,建立了连续脉冲、间隔脉冲和单脉冲3种姿、轨控发动机推力模型,从减小发动机开关频率和提高制导精度着手,设计了发动机的开关门限控制规律。对动能拦截器末制导段弹道进行了仿真。结果表明,在目标不机动的情况... 针对大气层外动能拦截导弹,建立了连续脉冲、间隔脉冲和单脉冲3种姿、轨控发动机推力模型,从减小发动机开关频率和提高制导精度着手,设计了发动机的开关门限控制规律。对动能拦截器末制导段弹道进行了仿真。结果表明,在目标不机动的情况下,靠姿、轨控发动机提供的机动过载,可实现动能拦截器与目标的直接碰撞;在目标机动的情况下,受姿、轨控发动机推力大小和开关机次数的限制,直接侧向力提供机动过载和维持姿态稳定的能力有限,为使脱靶量达到最小,应优化选择动能拦截器在中末制导交班时刻的弹道倾角和弹体姿态角。 展开更多
关键词 动能拦截器 推力模型 轨道控制 姿态控制
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基于UKF的GPS定位算法 被引量:19
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作者 王康 刘莉 +1 位作者 杜小菁 李怀建 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期795-801,共7页
针对EKF通过局部线性化方法处理非线性问题可能产生的精度下降问题,提出了用UKF进行GPS定位解算的方法。介绍了UKF方法的原理,分析了GPS伪距方程的线性化近似误差和定位精度的关系,并讨论了利用UKF进行定位解算的有效性。采用"当前... 针对EKF通过局部线性化方法处理非线性问题可能产生的精度下降问题,提出了用UKF进行GPS定位解算的方法。介绍了UKF方法的原理,分析了GPS伪距方程的线性化近似误差和定位精度的关系,并讨论了利用UKF进行定位解算的有效性。采用"当前"模型,利用伪距和多普勒观测量进行定位解算。利用Spirent GPS模拟器和NovAtel差分定位系统及NovAtel接收机分别进行了仿真实验和现场实验。结果表明,当滤波器状态初值误差较大时,UKF与EKF相比有明显的优势。 展开更多
关键词 GPS UKF 定位解算
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带时延和拓扑切换的编队卫星鲁棒协同控制 被引量:15
5
作者 张保群 宋申民 陈兴林 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期910-919,共10页
综合考虑了存在通信时延、拓扑结构切换、参数不确定性和外部扰动等情况下的编队卫星协同控制问题,分别提出了鲁棒位置和姿态协同控制器。采用Lyapunov直接法,通过恰当地选取公共的Lyapunov函数,保证了所设计的位置协同控制器对于通信... 综合考虑了存在通信时延、拓扑结构切换、参数不确定性和外部扰动等情况下的编队卫星协同控制问题,分别提出了鲁棒位置和姿态协同控制器。采用Lyapunov直接法,通过恰当地选取公共的Lyapunov函数,保证了所设计的位置协同控制器对于通信时延和拓扑切换具有鲁棒性。控制器中设计了一个自适应项,用于在线补偿卫星质量的不确定性。进一步,引入了一个含有时变参数的非线性饱和函数向量项,保证了位置协同控制器对于外部扰动的鲁棒性,并且控制器是连续的。然后,将协同控制器推广到了姿态协同的情况,提出了类似的鲁棒姿态协同控制器。仿真结果表明了本文协同控制方案的有效性。 展开更多
关键词 编队飞行 协同控制 通信时延 拓扑切换 不确定性
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航空集群协同反隐身构型与机动策略 被引量:7
6
作者 张佳强 梁晓龙 +1 位作者 尹忠海 孙强 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期2518-2522,共5页
针对航空集群独立反隐身的任务需求,提出使用集群任一成员机载雷达作为发射阵元,群内其他成员机载雷达作为接收阵元,构建多部双基雷达,利用雷达收、发分置带来的空间分集优势,在隐身目标不同方位探测其散射的电磁波,形成反隐身能力。研... 针对航空集群独立反隐身的任务需求,提出使用集群任一成员机载雷达作为发射阵元,群内其他成员机载雷达作为接收阵元,构建多部双基雷达,利用雷达收、发分置带来的空间分集优势,在隐身目标不同方位探测其散射的电磁波,形成反隐身能力。研究了接收节点在不同距离和方位配置时形成的反隐身探测空域;针对机载雷达扫描角限制造成的前向空间探测盲区,提出了3种集群飞行器机动策略。仿真结果表明,航空集群各节点均能够形成一定的反隐身探测能力,不同集群构型能够适应不同威胁等级的反隐身任务需求;发射节点通过S形机动能够达成良好的雷达补盲效果。 展开更多
关键词 航空集群 反隐身 机载双基雷达 空间分集
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空间绕飞任务中航天器姿态跟踪的鲁棒控制 被引量:9
7
作者 宋申民 张保群 陈兴林 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期120-126,共7页
研究了空间绕飞任务中从航天器对主航天器进行观测时的姿态跟踪控制问题,提出了综合考虑挠性、外部扰动和参数不确定性等因素的输入饱和鲁棒控制器设计方法。根据主、从航天器的质心相对运动信息,解算出了从航天器的期望跟踪姿态。为保... 研究了空间绕飞任务中从航天器对主航天器进行观测时的姿态跟踪控制问题,提出了综合考虑挠性、外部扰动和参数不确定性等因素的输入饱和鲁棒控制器设计方法。根据主、从航天器的质心相对运动信息,解算出了从航天器的期望跟踪姿态。为保证从航天器跟踪期望姿态时控制器的有界性和强鲁棒性,将文献中已有的一种一阶滑模姿态调节控制器推广到了姿态跟踪的情况。进一步,为消除一阶滑模控制的高频抖振问题,将姿态跟踪问题转化成了标准的二阶滑模控制问题,提出了一种连续的二阶滑模姿态跟踪控制器。仿真结果表明,本文算法能有效实现绕飞过程中的姿态跟踪,同时具有强鲁棒性。 展开更多
关键词 绕飞 姿态跟踪 滑模控制 输入饱和 不确定性
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双星电磁编队的动力学平衡态稳定性与控制 被引量:5
8
作者 黄涣 杨乐平 +1 位作者 朱彦伟 张元文 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期12-17,共6页
空间电磁编队具有不消耗推进剂、无羽流污染、连续可逆和同步控制等优势,静态电磁编队在光学干涉成像等领域具有广阔应用前景。动力学平衡态的稳定性与控制是实现静态电磁编队的基础。论文针对双星电磁编队沿径向、切向和法向分布的三... 空间电磁编队具有不消耗推进剂、无羽流污染、连续可逆和同步控制等优势,静态电磁编队在光学干涉成像等领域具有广阔应用前景。动力学平衡态的稳定性与控制是实现静态电磁编队的基础。论文针对双星电磁编队沿径向、切向和法向分布的三种平衡态构形,利用Kane方法建立了6-DOF耦合非线性动力学模型,分析了三种平衡态构形的开环稳定性、耦合特性与控制需求,最后设计LQR控制器,实现了平衡态构形的稳定控制,并进行了仿真验证。 展开更多
关键词 电磁力 静态编队 平衡态 稳定性分析 LQR
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基于虚拟落点策略的月球返回飞船再入制导方法 被引量:5
9
作者 赵彪 崔乃刚 +1 位作者 郭继峰 王平 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期170-178,共9页
针对长航程大偏差状况下阿波罗再入制导算法的精度退化问题提出改进,采用数值预测-校正方法规划和调制线性参数化的倾侧角剖面,给出了一种在全航程包络内适用的月球返回飞船再入制导方法。引入虚拟落点策略,在一次再入段利用算法预测能... 针对长航程大偏差状况下阿波罗再入制导算法的精度退化问题提出改进,采用数值预测-校正方法规划和调制线性参数化的倾侧角剖面,给出了一种在全航程包络内适用的月球返回飞船再入制导方法。引入虚拟落点策略,在一次再入段利用算法预测能力预测二次再入段初始侧向偏差并进行前馈补偿,给出了简便有效的虚拟落点瞄准程序。大偏差任务想定下的蒙特卡洛仿真分析表明,该算法在3000km到10000km的再入航程范围内,能够确保偏差小于3km的落点精度。 展开更多
关键词 月球返回 跳跃再入 轨迹规划 再入制导 虚拟落点
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行星着陆复杂形貌特征匹配与自主导航研究进展 被引量:10
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作者 崔平远 高锡珍 +1 位作者 朱圣英 姚文龙 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期713-722,共10页
基于行星定点软着陆探测任务的需求,围绕复杂形貌行星着陆过程环境特点,首先分析了行星着陆复杂形貌特征匹配与自主导航所面临的主要技术挑战,随后综述了行星着陆复杂形貌特征匹配与自主导航的研究现状,并概括了行星着陆复杂形貌特征匹... 基于行星定点软着陆探测任务的需求,围绕复杂形貌行星着陆过程环境特点,首先分析了行星着陆复杂形貌特征匹配与自主导航所面临的主要技术挑战,随后综述了行星着陆复杂形貌特征匹配与自主导航的研究现状,并概括了行星着陆复杂形貌特征匹配与自主导航所涉及的关键技术。最后对未来行星着陆探测复杂形貌特征匹配与自主导航发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 行星探测 形貌特征匹配 自主导航 精确着陆
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低成本姿态测量系统研究 被引量:9
11
作者 刘海颖 王惠南 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期233-237,共5页
针对由低精度的惯性陀螺、加速度计、磁强计组成的低成本姿态测量系统,该文进行了组合算法研究。设计了有陀螺测量和基于四元数差分法的无陀螺测量2种广义卡尔曼滤波器(EKF);采用四元数避免了欧拉角法的奇异问题;用高斯-牛顿误差最小法... 针对由低精度的惯性陀螺、加速度计、磁强计组成的低成本姿态测量系统,该文进行了组合算法研究。设计了有陀螺测量和基于四元数差分法的无陀螺测量2种广义卡尔曼滤波器(EKF);采用四元数避免了欧拉角法的奇异问题;用高斯-牛顿误差最小法将六维观测量转化为四元数,作为观测量的一部分,显著减少了直接使用EKF的计算量。设计了仿真数据进行算法验证,成功地得到姿态估计,并对2种EKF滤波器在低速和高速状态下进行验证,取得良好效果。 展开更多
关键词 姿态测量 广义卡尔曼滤波 四元数 高斯-牛顿
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一种航天飞行器的INS/CNS自主导航方案 被引量:4
12
作者 杨淑洁 杨功流 +2 位作者 尹洪亮 邹成伟 李霄 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期728-733,共6页
传统的天文导航方法由于受水平基准精度的制约,难以进一步提高定位精度。针对INS/CNS组合导航方法对水平基准依赖的问题,提出了一种新颖的基于星光折射技术的INS/CNS自主组合导航方案。将惯性系下的非线性惯导误差传播方程作为系统状态... 传统的天文导航方法由于受水平基准精度的制约,难以进一步提高定位精度。针对INS/CNS组合导航方法对水平基准依赖的问题,提出了一种新颖的基于星光折射技术的INS/CNS自主组合导航方案。将惯性系下的非线性惯导误差传播方程作为系统状态方程,将星敏感器测得姿态和星光折射信息作为量测,采用UKF滤波算法,构成全面最优的INS/CNS组合导航。仿真结果表明,星敏感器精度为3″时,导航系统的定位精度优于200 m,姿态精度优于3″,导航定位精度随所使用的折射星数目增多明显提高,且方案在系统大角度误差条件下仍然适用。 展开更多
关键词 星光折射 自主导航 非线性 UKF
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多无人机远距突防协同目标搜索决策 被引量:3
13
作者 国海峰 丁达理 +1 位作者 吴文超 刘尧林 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期248-255,共8页
针对需要远距突防的不确定区域运动目标的搜索问题,提出了多无人机(UAV)远距突防和协同目标搜索的路径决策。改进基本的二维扩散模型,建立考虑目标运动与地理环境限制条件下的不确定区域扩散模型,在此基础上基于电势场算法和滚动时域控... 针对需要远距突防的不确定区域运动目标的搜索问题,提出了多无人机(UAV)远距突防和协同目标搜索的路径决策。改进基本的二维扩散模型,建立考虑目标运动与地理环境限制条件下的不确定区域扩散模型,在此基础上基于电势场算法和滚动时域控制研究了远距突防与优化路径决策策略。综合考虑不确定性降低收益、平均不确定度与综合抗力,构建协同搜索收益函数,为协同搜索路径决策提供路径优化准则,进行仿真实验。仿真结果表明,本算法能够有效地应对突发威胁与不确定区域扩散,完成多UAV远距突防与协同目标搜索任务。 展开更多
关键词 飞行器控制、导航技术 多无人机 不确定区域扩散模型 远距突防 协同目标搜索
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红外导引头边缘模板匹配跟踪算法研究 被引量:2
14
作者 张凯 刘占文 +1 位作者 钟都都 阎杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期331-335,共5页
实时目标跟踪是当前红外成像导引头图像处理中的关键技术,文章提出了基于特征点邻域的边缘模板匹配目标跟踪算法,该算法从红外图像中获取特征点,以特征点为中心选取参考模板,然后利用边缘检测算法获得边缘点集,最后使用改进的Hausdorff... 实时目标跟踪是当前红外成像导引头图像处理中的关键技术,文章提出了基于特征点邻域的边缘模板匹配目标跟踪算法,该算法从红外图像中获取特征点,以特征点为中心选取参考模板,然后利用边缘检测算法获得边缘点集,最后使用改进的Hausdorff距离测度进行边缘点集的匹配,从而实现实时目标跟踪。文章深入分析和探讨了模板的选取原则和提高算法实时性的四项措施。仿真实验测试证明,该方法能够很好的解决跟踪点滑动和漂移的问题,并满足实时性要求,跟踪稳定。 展开更多
关键词 边缘检测 目标跟踪 模板匹配 Hasudorff距离
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空间杂光对交会对接光学成像敏感器影响分析 被引量:7
15
作者 赵春晖 龚德铸 +4 位作者 刘鲁 王晓燕 王艳宝 薛志鹏 侯丹佳 《空间控制技术与应用》 2012年第3期1-4,20,共5页
CCD光学成像敏感器是交会对接最后靠拢段的关键测量敏感器,其在轨工作时,太阳和地球杂光可能会进入相机视场,影响敏感器的正常测量.提出通过杂光建模分析和地面杂光试验验证相结合的方法,评估和验证空间杂光对光学成像敏感器测量的影响... CCD光学成像敏感器是交会对接最后靠拢段的关键测量敏感器,其在轨工作时,太阳和地球杂光可能会进入相机视场,影响敏感器的正常测量.提出通过杂光建模分析和地面杂光试验验证相结合的方法,评估和验证空间杂光对光学成像敏感器测量的影响,确定相机遮光罩设计指标要求,给出理论分析、地面及飞行试验结果. 展开更多
关键词 交会对接 光学成像敏感器 杂散光
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编队卫星姿态的自适应协同控制 被引量:5
16
作者 李贵明 刘良栋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期2125-2132,共8页
研究了无向信息交互条件下的多卫星姿态同步和跟踪问题,分别在模型参数精确已知和存在模型参数不确定性的情形下设计分散式协同控制算法。当模型参数精确已知时,基于滑动模态变量设计的协同控制力矩,实现了编队卫星姿态的同步机动,即保... 研究了无向信息交互条件下的多卫星姿态同步和跟踪问题,分别在模型参数精确已知和存在模型参数不确定性的情形下设计分散式协同控制算法。当模型参数精确已知时,基于滑动模态变量设计的协同控制力矩,实现了编队卫星姿态的同步机动,即保证编队卫星姿态的同步,并同时跟踪期望的时变参考姿态轨迹。当在轨卫星存在模型参数不确定性和常值未知扰动力矩时,提出了一种自适应协同控制律,仍能实现多卫星姿态的同步机动。基于Lyapunov-Krasovskii的分析表明,当星间链路存在任意未知的定常通讯时延时,本文设计的控制器有效。数值仿真算例验证了本文提出的控制算法。 展开更多
关键词 自适应协同 同步机动 模型参数未知 外扰力矩 通讯时延
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含时变时延的卫星编队姿态协同自适应滑模L_2增益控制 被引量:2
17
作者 胡庆雷 张健 马广富 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期2356-2363,共8页
针对带有时变通信时延和输入时延的卫星编队飞行姿态协同控制问题,考虑卫星转动惯量参数不确定性及干扰,提出了一种自适应滑模L2增益控制算法。该方法首先利用自适应参数辨识技术对由转动惯量参数不确定给系统带来的扰动上界进行估计,... 针对带有时变通信时延和输入时延的卫星编队飞行姿态协同控制问题,考虑卫星转动惯量参数不确定性及干扰,提出了一种自适应滑模L2增益控制算法。该方法首先利用自适应参数辨识技术对由转动惯量参数不确定给系统带来的扰动上界进行估计,进而设计了含时变时延信息的滑模自适应控制器,构造Lyapunov-Krasovskii函数,从理论上证明了闭环系统在该控制器作用下可以协同达到渐进稳定。在此基础上,进一步考虑存在外部干扰的影响,定义包括外部干扰与自适应参数估计误差在内的广义干扰,设计了对广义干扰具有L2增益抑制作用且含时变时延信息的姿态协同控制器。最后,仿真结果表明了所提出的控制器的可行性、有效性。 展开更多
关键词 卫星编队 时变时延 自适应 滑模 L2增益
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行星着陆自主导航地形特征综合优化方法 被引量:4
18
作者 朱圣英 高锡珍 +1 位作者 崔平远 姚文龙 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期192-201,共10页
针对行星着陆光学导航方案优化问题,提出了一种基于可观测度的导航地形特征综合优化方法。该方法首先利用星表形貌图像信息建立不同几何特性特征的测量方程,基于可观测度矩阵和Fisher信息矩阵分析导航系统的可观测度和估计误差下限,揭... 针对行星着陆光学导航方案优化问题,提出了一种基于可观测度的导航地形特征综合优化方法。该方法首先利用星表形貌图像信息建立不同几何特性特征的测量方程,基于可观测度矩阵和Fisher信息矩阵分析导航系统的可观测度和估计误差下限,揭示特征位置和数量与导航系统性能间的关系,在此基础上以导航系统可观测度和估计误差下限为评价指标分别对随机分布导航地形特征点,直线和曲线进行优化选取,最后综合对比分析了利用不同特征点,直线和曲线对导航方案性能的影响,并通过仿真验证了相关结论。 展开更多
关键词 行星着陆 自主导航 特征优化 可观测度分析 FISHER信息阵
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基于有限时间范数的复合控制系统直接力开启时间的确定 被引量:1
19
作者 杨宝庆 毕永涛 姚郁 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第7期565-569,596,共6页
针对目标机动情况下的直/气复合控制导弹直接力开启时机的确定问题进行了研究.根据末制导系统有限时间、强时变及非零初始条件的特点,将末制导系统模型描述成线性时变系统模型.在此基础上,结合有限时间广义H2范数方法,给出了末制导系统... 针对目标机动情况下的直/气复合控制导弹直接力开启时机的确定问题进行了研究.根据末制导系统有限时间、强时变及非零初始条件的特点,将末制导系统模型描述成线性时变系统模型.在此基础上,结合有限时间广义H2范数方法,给出了末制导系统性能分析方法及性能准则.进一步分别分析了目标CA机动、Singer机动、Weaving机动情况下直接力开启时机对脱靶量的影响,为直接力开启时机的确定提供了依据. 展开更多
关键词 复合控制 目标机动 有限时间 脱靶量
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一种交会对接轨迹安全带确定方法 被引量:1
20
作者 陈长青 解永春 梁红义 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2017年第3期48-53,共6页
针对近距离交会对接特点,提出一种由制导脉冲确定的交会对接安全带概念,在标称轨迹附近分别设计无控带、修正带、警戒带和紧急撤离带和基于安全带的制导策略.仿真结果表明,该制导策略能及时敏感部分故障,且燃料消耗不大,是燃料消耗和轨... 针对近距离交会对接特点,提出一种由制导脉冲确定的交会对接安全带概念,在标称轨迹附近分别设计无控带、修正带、警戒带和紧急撤离带和基于安全带的制导策略.仿真结果表明,该制导策略能及时敏感部分故障,且燃料消耗不大,是燃料消耗和轨迹安全折中的一种制导策略. 展开更多
关键词 交会对接 安全带 制导
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