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基于精化预积分的GNSS/IMU/视觉多源融合定位方法
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作者 贾晓雪 赵冬青 +3 位作者 肖国锐 杨显赐 杨朝永 赖路广 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2026-2032,共7页
针对传统预积分算法固定地球重力值和忽略地球自转的问题,提出一种考虑地球自转和重力变化的惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)预积分算法。参照高精度捷联惯性导航解算的动力学模型,在IMU预积分动力学模型的姿态更新中引... 针对传统预积分算法固定地球重力值和忽略地球自转的问题,提出一种考虑地球自转和重力变化的惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)预积分算法。参照高精度捷联惯性导航解算的动力学模型,在IMU预积分动力学模型的姿态更新中引入地球自转角速率,速度和位置更新中引入由地球自转引起的科里奥利加速度,同时将由载体位置引起的地球重力变化及时反馈至预积分算法中,详细推导了引入地球自转和重力变化后预积分算法的具体过程,实现对传统预积分模型的精化。并将精化的预积分算法应用于基于紧耦合全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)/IMU/视觉多源融合系统中,实测实验结果表明:利用精化的预积分模型可使系统预积分的模型误差有效减小,显著提升多源融合系统整体的定位定姿精度,其中系统定位精度提升32.41%,航向角精度提升4.23%。 展开更多
关键词 IMU预积分 地球自转 重力变化 图优化 多源融合定位
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一种基于Madgwick-EKF融合算法的卫星姿态测量方法
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作者 史炯锴 张松勇 +1 位作者 渐开旺 高迪驹 《上海航天(中英文)》 CSCD 2024年第2期95-103,120,共10页
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... 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。 展开更多
关键词 姿态测量 姿态传感器 Madgwick算法 扩展卡尔曼滤波 近地轨道卫星
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基于地球敏感器和加速度计的月球车自主定向算法研究 被引量:6
3
作者 岳富占 崔平远 +1 位作者 崔祜涛 居鹤华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期553-557,共5页
月球车定向是月球车导航的一个重要组成部分,它是月球车定位的基础和前提。针对这一问题,提出了一种适用于月球车长时间、长距离导航的绝对定向算法。该算法利用非线性最小二乘平差原理对CCD地球敏感器成像进行处理,实现了在月球表面CC... 月球车定向是月球车导航的一个重要组成部分,它是月球车定位的基础和前提。针对这一问题,提出了一种适用于月球车长时间、长距离导航的绝对定向算法。该算法利用非线性最小二乘平差原理对CCD地球敏感器成像进行处理,实现了在月球表面CCD地球敏感器的矢量观测功能。结合加速度计的测角原理,实现了航向角确定。以理论分析和实际推算描述了该定向方法的具体实现过程,最后以仿真结果验证了该方案的可行性,为未来我国月球探测中月球车的实际应用提供了技术参考。 展开更多
关键词 CCD地球敏感器 加速度计 最小二乘平差 月球车 航向角
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天体对卫星红外地球敏感器干扰的研究 被引量:11
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作者 李于衡 李建勇 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期58-65,共8页
我国在轨运行的卫星多次因红外地平仪受天体的干扰而出现姿态异常的情况.本文介绍了各种红外地平仪工作原理,分析了它们受干扰的原因,给出了精确预报的方法,并在此基础上提出了相应的抗干扰措施,有些已成功运用到在轨运行的卫星上.
关键词 天体 卫星 红外地球敏感器 工作原理 抗干扰 姿态控制系统
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卫星飞轮扰振控制技术研究 被引量:13
5
作者 刘天雄 范本尧 杨慧 《航天器工程》 2009年第1期53-60,共8页
分析了卫星姿态控制部件飞轮所引起的红外地球敏感器的扰振响应问题和飞轮扰振机理。通过建立飞轮扰振响应动力学模型,提出了通过提高飞轮-红外地球敏感器系统的局部刚度,实现受扰红外地球敏感器系统响应频率解耦,同时调整飞轮-地球敏... 分析了卫星姿态控制部件飞轮所引起的红外地球敏感器的扰振响应问题和飞轮扰振机理。通过建立飞轮扰振响应动力学模型,提出了通过提高飞轮-红外地球敏感器系统的局部刚度,实现受扰红外地球敏感器系统响应频率解耦,同时调整飞轮-地球敏感器安装板的局部振型,从而实现控制红外地球敏感器响应幅值。根据仿真计算结果给出扰振控制措施的最优方案,飞轮扰振试验结果表明,通过提高局部刚度的减振措施能够有效地解决飞轮扰振问题。 展开更多
关键词 卫星 飞轮 地球敏感器 扰振 振动控制
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一种提高红外地平仪确定卫星姿态精度的方法 被引量:6
6
作者 李于衡 易克初 田红心 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期178-181,共4页
红外地平仪提供了卫星星体相对于地球的姿态测量信息.受它在星体上安装精度限制、测量系统噪声和在轨期间星体质量分布变化的影响,直接使用红外测量值进行姿态计算会引入上述误差.如果只采用红外测量的差分值进行姿态计算,再通过滤波,... 红外地平仪提供了卫星星体相对于地球的姿态测量信息.受它在星体上安装精度限制、测量系统噪声和在轨期间星体质量分布变化的影响,直接使用红外测量值进行姿态计算会引入上述误差.如果只采用红外测量的差分值进行姿态计算,再通过滤波,就可以消除上述误差后得到高精度卫星姿态,这种方法充分利用了地球同步在轨卫星位置定点和姿态指向特性,对在轨运行卫星进行长时间姿态确定和实际控制结果表明该方法得到的姿态精度高于0.01°,显著提高了红外定姿精度. 展开更多
关键词 地球同步自旋卫星 红外地平仪 姿态确定
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红外地球敏感器电磁兼容性测试用地球模拟器的研究 被引量:2
7
作者 王凌云 张国玉 +2 位作者 王醒华 徐熙平 苏拾 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z1期317-322,共6页
红外地球敏感器地面标定试验的精度高低,将直接影响到卫星在轨道上的工作精度.地球模拟器是卫星姿态测量控制关键部件红外地球敏感器的一项重要地面模拟试验与精度标定设备.详细介绍了摆动扫描式红外地球敏感器整机电磁兼容性试验专用... 红外地球敏感器地面标定试验的精度高低,将直接影响到卫星在轨道上的工作精度.地球模拟器是卫星姿态测量控制关键部件红外地球敏感器的一项重要地面模拟试验与精度标定设备.详细介绍了摆动扫描式红外地球敏感器整机电磁兼容性试验专用性能测试甩的地球模拟器的组成和总体结构,针对用于同步和较低的轨道卫星地面测试,研究的地球模拟器针对卫星二个轨道高度35 786 km 和21 500 km,采用可更换地球光阑的方案,能够提供两种地球张角(17.46°和26.54°),实现了地面上模拟卫星在太空中所看到的地球.该问题的研究对提高摆动扫描式红外地球敏感器卫星地面性能测试水平具有重要意义. 展开更多
关键词 红外地球敏感器 地球张角 地球模拟器
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利用奉献观测器诊断红外地球敏感器故障的新方法 被引量:4
8
作者 江耿丰 邢琰 王南华 《航天控制》 CSCD 北大核心 2007年第3期38-42,共5页
卫星闭环控制系统中不同敏感器的故障定位是自主故障诊断的难点。基于双观测器的方法能够分离光学敏感器和惯性敏感器的故障,却仍不能确定红外地球敏感器是否发生故障。奉献观测器适用于敏感器系统的故障定位,但由于该方法要求的能观性... 卫星闭环控制系统中不同敏感器的故障定位是自主故障诊断的难点。基于双观测器的方法能够分离光学敏感器和惯性敏感器的故障,却仍不能确定红外地球敏感器是否发生故障。奉献观测器适用于敏感器系统的故障定位,但由于该方法要求的能观性条件在实际工程中有时难以满足,使其应用受到限制。本文提出了一种利用奉献观测器诊断敏感器故障的新方法,先对不完全能观系统进行能观性分解,再对能观子系统设计奉献观测器,克服能观性条件的限制,实现敏感器故障诊断。最后,将该方法用于卫星红外地球敏感器的故障定位,仿真结果表明,该方法可有效诊断地球敏感器的故障。 展开更多
关键词 故障定位 地球敏感器 能观性分解 奉献观测器
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基于伪陀螺/磁强计/地球敏感器的微卫星姿态自适应确定方法 被引量:2
9
作者 郁丰 刘建业 +1 位作者 熊智 段方 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期108-110,共3页
以伪陀螺、磁强计与地球敏感器构成的姿态测量系统为基础,设计了自适应扩展卡尔曼滤波算法.对轨道倾角不同的两种卫星的定姿性能进行了仿真,结果表明,该方案的滚动与俯仰角精度达到0.05°,航向角优于0.4°,且随轨道倾角的减小... 以伪陀螺、磁强计与地球敏感器构成的姿态测量系统为基础,设计了自适应扩展卡尔曼滤波算法.对轨道倾角不同的两种卫星的定姿性能进行了仿真,结果表明,该方案的滚动与俯仰角精度达到0.05°,航向角优于0.4°,且随轨道倾角的减小而改善;当地球敏感器发生故障时,大倾角轨道的卫星滚动与俯仰角精度优于0.5°,航向精度约1°;同时自适应滤波方法能显著地提高姿态确定的性能. 展开更多
关键词 伪陀螺 磁强计 地球敏感器 徽卫星 自适应卡尔曼滤波
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对地定向三轴稳定卫星的圆锥扫描地球敏感器的数学模型 被引量:2
10
作者 孙宝祥 赵健翔 陈义庆 《航天控制》 CSCD 北大核心 1995年第4期14-21,共8页
本文介绍了对地定向三轴稳定卫星的圆锥扫描式地球敏感器的姿态测量原理、输出几何关系和数学模型。
关键词 地球敏感器 对地定向 圆锥扫描 卫星 三轴稳定
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基于匹配滤波的静态红外地平仪信息处理方法 被引量:3
11
作者 陈宏宇 沈学民 朱振才 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期191-195,共5页
针对国内静态红外地平仪探测器信噪比较低,传统地平检测方法定姿精度不高的现状,基于典型的静态地平仪设计,在分析探测器采样信号序列全局特征的基础上,设计了一套基于匹配滤波的信息处理算法,经仿真验证可以有效提高地平仪的定姿精度.
关键词 信息处理技术 姿态确定 匹配滤波 静态红外地平仪 数字信号处理
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IGSO卫星地球敏感器受两极红外辐射波动影响分析 被引量:2
12
作者 常建松 郭建新 +1 位作者 李艳华 刘忠汉 《航天控制》 CSCD 北大核心 2015年第5期62-66,共5页
指出IGSO卫星轨道及姿态运动特点使得地敏探头会扫描经过两极区域,通过国外案例介绍说明分析工作的必要性。简要介绍摆动扫描式红外地球敏感器的复合视场及工作原理,重点分析地敏受两极地区红外辐射波动影响,说明地敏输出姿态角误差成因... 指出IGSO卫星轨道及姿态运动特点使得地敏探头会扫描经过两极区域,通过国外案例介绍说明分析工作的必要性。简要介绍摆动扫描式红外地球敏感器的复合视场及工作原理,重点分析地敏受两极地区红外辐射波动影响,说明地敏输出姿态角误差成因,建立基于STK软件的仿真工程,对地敏探头受扰情况进行仿真分析。提出解决地敏受两极红外辐射干扰问题的处理措施,利用仿真预报的受扰时段进行探头干扰保护,确保地敏输出姿态角正常。 展开更多
关键词 IGSO卫星 地球敏感器 红外辐射
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地球反照辐射对太阳探头影响的研究 被引量:8
13
作者 夏项团 朱进兴 +1 位作者 刘学明 龚惠兴 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期27-30,共4页
太阳探头响应的能量是太阳可见光辐射.在卫星轨道,地球大气和表面产生的反射光照也能进入太阳探头的视场.针对风云一号C星和风云三号气象卫星,综合考虑了卫星发射的窗口、轨道、大气漫反射和太阳直射等因素,从理论上分析和推算了太阳探... 太阳探头响应的能量是太阳可见光辐射.在卫星轨道,地球大气和表面产生的反射光照也能进入太阳探头的视场.针对风云一号C星和风云三号气象卫星,综合考虑了卫星发射的窗口、轨道、大气漫反射和太阳直射等因素,从理论上分析和推算了太阳探头响应地表及大气反照的各种结果,并作为风云一号C星姿控系统复核复算的依据,也可为风云三号卫星姿控系统提供参考. 展开更多
关键词 太阳探头 地面反照 镜面反射 漫反射
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扫描式红外地球敏感器抗干扰技术研究 被引量:2
14
作者 刘伟 胡以华 吴永华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S2期703-706,共4页
介绍了卫星姿态敏感器的重要作用,总结了国内外相关机构对红外地球敏感器受扰状况的分析及相关技术。针对红外地球敏感器容易受扰的现实,以扫描式红外地球敏感器为例,详细分析了各种抗干扰原理及相关技术措施,强调了考虑星上敏感器采取... 介绍了卫星姿态敏感器的重要作用,总结了国内外相关机构对红外地球敏感器受扰状况的分析及相关技术。针对红外地球敏感器容易受扰的现实,以扫描式红外地球敏感器为例,详细分析了各种抗干扰原理及相关技术措施,强调了考虑星上敏感器采取抗干扰措施的必要性,对红外地球敏感器的抗干扰设计有一定的指导作用。 展开更多
关键词 抗干扰技术 扫描式红外地球敏感器 姿态控制 姿态测量
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面阵静态红外地球敏感器现场标定 被引量:2
15
作者 王伟华 邓楼楼 +1 位作者 谭民涛 黄澜 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2016年第3期49-52,57,共5页
针对面阵静态红外地球敏感器的现场标定,提出基于规则小孔平面靶标的现场标定方法.将小孔平面靶标固定放置于面源黑体前方,在光学视场测量空间内,多次调整红外地球敏感器的摆放位置,以采集多幅不同位置、不同角度的红外靶标光点图像.使... 针对面阵静态红外地球敏感器的现场标定,提出基于规则小孔平面靶标的现场标定方法.将小孔平面靶标固定放置于面源黑体前方,在光学视场测量空间内,多次调整红外地球敏感器的摆放位置,以采集多幅不同位置、不同角度的红外靶标光点图像.使用等高层最小二乘椭圆拟合方法精确提取靶标红外光点的中心坐标,获得特征点信息.利用红外靶标图像和图像特征点计算面阵静态红外地球敏感器光学系统的焦距和主点坐标.试验结果表明,该标定方法简单灵活有效,便于调试现场操作.目前,该方法已在面阵静态红外地球敏感器研究中得到应用. 展开更多
关键词 红外地球敏感器 现场标定 平面靶标 红外光点 视觉测量
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GEO卫星红外地球敏感器热设计敏感性分析 被引量:5
16
作者 刘百麟 孟莉莉 华诚生 《航天器环境工程》 2013年第3期240-244,共5页
文章提出了一种GEO卫星红外地球敏感器的热设计方法,建立了红外地球敏感器热数学模型,对影响红外地球敏感器散热的热设计要素进行敏感性定量分析,以指导优化热设计。分析验证表明:经过优化的红外地球敏感器热控方案,能很好地满足卫星15 ... 文章提出了一种GEO卫星红外地球敏感器的热设计方法,建立了红外地球敏感器热数学模型,对影响红外地球敏感器散热的热设计要素进行敏感性定量分析,以指导优化热设计。分析验证表明:经过优化的红外地球敏感器热控方案,能很好地满足卫星15 a寿命期红外地球敏感器工作温度要求。该设计方法已在"东方红四号"平台系列卫星上成功应用,并得到在轨验证。 展开更多
关键词 地球静止轨道 红外地球敏感器 热设计 敏感性分析
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多轨道准直式红外地球模拟器结构设计 被引量:1
17
作者 陈启梦 张国玉 +1 位作者 王哲 张健 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期97-103,共7页
为解决红外地球敏感器地面性能测试实验中需要模拟多种地球张角的现实问题,文中利用准直光学系统模拟目标,对多轨道红外地球模拟的技术进行了深入研究。提出一种可变地球张角模拟的总体方案,并对模拟器各关键部分锗准直透镜、可变地球... 为解决红外地球敏感器地面性能测试实验中需要模拟多种地球张角的现实问题,文中利用准直光学系统模拟目标,对多轨道红外地球模拟的技术进行了深入研究。提出一种可变地球张角模拟的总体方案,并对模拟器各关键部分锗准直透镜、可变地球光阑等进行了详细的光机结构设计,给出了设计结果和设计方法。针对地球模拟器地球张角检测的需求,还提出一种地球张角检测方法,搭建了检测装置,并对模拟的不同轨道对应的地球张角进行了实测,结果表明:对应于18 000、35 786、42 000 km三种轨道高度的地球张角模拟精度均优于±0.05°,完全符合对红外地球敏感器的标定要求。 展开更多
关键词 地球敏感器 可变光阑 结构设计 热力学分析
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一种高精度红外地球波算法与硬件实现 被引量:1
18
作者 赵建辉 李晓明 +1 位作者 刘艳雷 刘旭力 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z4期19-25,共7页
红外地球敏感器是卫星姿态测量的关键部件之一。在研制过程中,需要红外地球波信号源为其提供电激励信号,组成闭环测试系统,从而完成对红外地球敏感器的地面测试与标定。针对红外地球敏感器研制过程中逻辑功能验证、精度测试、可靠性环... 红外地球敏感器是卫星姿态测量的关键部件之一。在研制过程中,需要红外地球波信号源为其提供电激励信号,组成闭环测试系统,从而完成对红外地球敏感器的地面测试与标定。针对红外地球敏感器研制过程中逻辑功能验证、精度测试、可靠性环境寿命试验等需求,提出一种高精度的模拟式红外地球波算法。在对算法的精度、实时性等进行仿真分析的基础上,设计了一种红外电地球波模拟器的硬件实现方案,并研制了样机。试验结果表明,该算法及系统能够满足红外地球敏感器地面测试中的实时性和高精度需求。 展开更多
关键词 红外地球敏感器 红外地球波 地球波算法
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基于地球扁率红外地平仪测量值修正算法研究 被引量:11
19
作者 周军 钱勇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期144-149,共6页
根据对地球扁率引起红外地平仪测量值误差修正算法进行了研究 ,椭球地球模型矢量投影关系得到了地球扁率修正函数和姿态角计算公式。由于地平穿越点由地球表面方程、地平平面方程和扫描圆锥锥面方程唯一确定 ,采用了递推方法解算出地平... 根据对地球扁率引起红外地平仪测量值误差修正算法进行了研究 ,椭球地球模型矢量投影关系得到了地球扁率修正函数和姿态角计算公式。由于地平穿越点由地球表面方程、地平平面方程和扫描圆锥锥面方程唯一确定 ,采用了递推方法解算出地平穿越点处的几何量 ,所得结果通过扁率修正函数对姿态角进行实时修正。所提算法简单 ,易于星载计算机在线实现 。 展开更多
关键词 地球扁率 姿态角 红外地平仪 测量值 误差修正算法 卫星 姿态测量
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摆动扫描式地球敏感器电信号源研究 被引量:4
20
作者 斯祝华 丰平 朱莲枝 《空间控制技术与应用》 2013年第5期29-33,57,共6页
摆动扫描式地球敏感器常采用电信号源作为激励参与卫星地面测试.为更真实揭示敏感器自身特性以及减小信号源误差,推导了敏感器测量方程和扫描方程,分析了电信号源的误差来源,并提出了改进的地球敏感器信号源实现算法.该方法概念清晰,计... 摆动扫描式地球敏感器常采用电信号源作为激励参与卫星地面测试.为更真实揭示敏感器自身特性以及减小信号源误差,推导了敏感器测量方程和扫描方程,分析了电信号源的误差来源,并提出了改进的地球敏感器信号源实现算法.该方法概念清晰,计算量小.试验测试结果表明该算法提高了地球敏感器信号源精度. 展开更多
关键词 地球敏感器 电信号源 算法
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