卫星三轴姿态确定系统的光纤陀螺/星敏感器组合技术研究 被引量：17

1

作者 张延顺 王海 +2 位作者 陈家斌 黄威 高亚楠 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第2期1-4,共4页

为了满足卫星三轴姿态确定的精度要求,提出了基于状态估计法的星敏感器和光纤陀螺组合的方案,并设计了相应姿态确定算法。通过仿真证明:此方案能达到高精度卫星姿态确定系统的要求。

关键词 卫星 三轴姿态确定系统 光纤陀螺 状态估计法 星敏感器

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基于最优三轴姿态测定算法的舰载惯导粗对准方法 被引量：10

2

作者 王勇军 徐景硕 +1 位作者 盛飞 邸亚洲 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期294-297,共4页

针对舰载条件的捷联惯导粗对准问题,提出了一种简单可行的最优粗对准方法。根据双矢量定姿的原理,分别将两个观测矢量之一作为基准,通过两次三轴姿态测定算法得到两个姿态矩阵,然后根据观测矢量的方差特性加权得到精度最优的姿态阵。阐... 针对舰载条件的捷联惯导粗对准问题,提出了一种简单可行的最优粗对准方法。根据双矢量定姿的原理,分别将两个观测矢量之一作为基准,通过两次三轴姿态测定算法得到两个姿态矩阵,然后根据观测矢量的方差特性加权得到精度最优的姿态阵。阐述了三轴姿态测定算法的基本原理,分析了最优三轴姿态测定算法与基于高斯马尔科夫估计的三轴姿态测定算法的统一性,解析了基于最优三轴姿态测定算法的舰载惯导系统粗对准方案,并对传统三轴姿态测定算法和最优三轴姿态测定算法进行了应用比较。蒙特卡洛50个样本的仿真结果表明,采用最优三轴姿态测定算法明显优于传统三轴姿态测定算法,可使得东向、北向和天向姿态误差角均值分别为4.78,9.21和0.29,标准差分别为0.11,0.07和1.08,水平失准角最大值9.37,方位失准角最大值2.8,能够有效确定出载体的粗略姿态,在此基础上能更好实现该状态下的舰载惯导精对准。 展开更多

关键词 三轴姿态测定算法 最优估计 高斯马尔科夫估计 捷联惯导系统 粗对准 重力积分

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基于国产化平台的三轴姿态检测系统设计

3

作者 李肃义 杨帆 杨强 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第11期146-150,172,共6页

目前缺芯、版权、系统禁令等问题加剧,为保障高校工科实践教学的可持续性,以大学生创新实验项目为例,设计一种基于国产化平台的三轴姿态检测系统。该系统由硬件检测装置和软件系统组成。硬件检测装置通过国产微处理器检测传感器三轴姿... 目前缺芯、版权、系统禁令等问题加剧,为保障高校工科实践教学的可持续性,以大学生创新实验项目为例,设计一种基于国产化平台的三轴姿态检测系统。该系统由硬件检测装置和软件系统组成。硬件检测装置通过国产微处理器检测传感器三轴姿态信息,并将检测结果发送至软件系统,完成三轴姿态信息的解析与数据可视化。实验结果表明:相比国外平台,基于国产化软、硬件平台设计的三维姿态检测系统虽然在曲线渲染任务中,内存占用略高5.5%,但基本满足实验设计过程要求。该系统设计不仅有助于锻炼学生自主创新、思考和动手能力,也在其他专业的课程实验、实践等环节中具有一定借鉴作用。 展开更多

关键词 国产化平台 三轴姿态检测 创新实验项目 实践教学

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基于分布式合成双射流的飞行器无舵面三轴姿态控制飞行试验 被引量：17

4

作者 赵志杰 罗振兵 +3 位作者 刘杰夫 邓雄 彭文强 李石清 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1220-1228,共9页

将自主可控的合成双射流激励器集成于常规布局飞行器中,进行了三轴无舵面控制飞行试验,验证了分布式合成双射流对飞行器巡航时的无舵面姿态调控能力.对合成双射流激励器进行改进,设计了分布式三轴姿态控制合成双射流激励器,滚转环量控... 将自主可控的合成双射流激励器集成于常规布局飞行器中,进行了三轴无舵面控制飞行试验,验证了分布式合成双射流对飞行器巡航时的无舵面姿态调控能力.对合成双射流激励器进行改进,设计了分布式三轴姿态控制合成双射流激励器,滚转环量控制激励器分别安装于两侧机翼翼尖处后缘,射流出口靠近压力面;偏航反向合成双射流控制激励器分别安装于靠近两侧机翼翼尖20%弦长处,上、下沿展向均匀布置;俯仰环量控制激励器安装于V尾下的平尾后缘,射流出口靠近压力面.针对巡航速度为30 m/s的飞行器,进行了三轴姿态控制飞行试验,结果表明:分布式合成双射流实现了飞行器巡航时的三轴无舵面姿态操控;横航向控制存在耦合,滚转环量控制激励器实现了飞行器的双向滚转操控,能产生的最大滚转角速度达16.87°/s,偏航反向合成双射流控制激励器实现了飞行器的双向偏航操控,能产生的最大偏航角速度达9.09°/s;俯仰环量控制激励器实现了飞行器的纵向控制,能产生的最大俯仰角速度达7.68°/s. 展开更多

关键词 分布式合成双射流 环量控制 反向合成双射流控制 三轴姿态操控 飞行试验

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利用磁强计数据确定卫星三轴姿态的方法 被引量：2

5

作者 周健 朱振才 王建宇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期106-110,共5页

针对低轨、低精度、低费用的小卫星 ,本文研究了仅依靠磁强计的测量数据 ,通过卡尔曼滤波得到三轴的姿态角和角速率的算法。其次 ,提出了一整套验证该算法的方法 ,并用 MATLAB完成了数值仿真。

关键词 卫星 三轴姿态角速率 姿态控制 磁强计定姿 卡尔曼滤波 数值仿真 MATLAB

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陀螺飞轮——一种用于航天器三轴姿态控制的新型执行机构/敏感器 被引量：2

6

作者 G.Tyc D.A.Staley 虎刚 《控制工程（北京）》 2001年第3期32-40,共9页

Bristol陀螺飞轮是一种新型的姿态控制系统部件,该部件可以在测量航天器两个轴角速度的同时又提供三个轴的偏置角动量和控制力矩。本文阐述了该部件的工作原理并介绍了目前正在研制的、面向小卫星背景的飞行样机设计。陀螺飞轮的全功能... Bristol陀螺飞轮是一种新型的姿态控制系统部件,该部件可以在测量航天器两个轴角速度的同时又提供三个轴的偏置角动量和控制力矩。本文阐述了该部件的工作原理并介绍了目前正在研制的、面向小卫星背景的飞行样机设计。陀螺飞轮的全功能样机已研制成功,该样机验证了其作为执行机构和速率敏感元件的双重能力,本文给出了一些试验结果。陀螺飞轮的一项关键优势在于:对地球指向任务,在与一个两轴地球敏感器一起用的条件下,它可以提供所有三个轴的精确指向控制。这使此类姿控系统可以降低重量、功耗,尤其是成本。针对一个由地球指向微小卫星任务构成的范例,一个基于陀螺飞轮的姿控系统设计已经完成。给出的性能仿真表明,其指向控制可以使各轴保持在0,1°内。陀螺飞轮提供了良好的前景来满足诸如通信、遥感以及空间科学等应用卫星对低成本、轻量化、高可靠以及高精度姿态控制系统的需求。 展开更多

关键词 陀螺飞轮 航天器 三轴姿态控制 执行机构 敏感器

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GPS矢量观测确定载体的三轴姿态

7

作者 黎湧 孙宝祥 +1 位作者 陈叉庆 刘良栋 《控制工程（北京）》 1999年第1期1-6,54,共6页

利用GPS确定姿态是90年代兴起的一项新技术,GPS可为载体提供全球、全天候、精度稳定的三轴姿态,使GPS成为可同时测量位置、速度、时间和姿态甚至角速度的13维全能型敏感器。本文从理论和实验两方面研究了基于GPS的矢量观测定姿算法,包... 利用GPS确定姿态是90年代兴起的一项新技术,GPS可为载体提供全球、全天候、精度稳定的三轴姿态,使GPS成为可同时测量位置、速度、时间和姿态甚至角速度的13维全能型敏感器。本文从理论和实验两方面研究了基于GPS的矢量观测定姿算法,包括两种基于矢量观测的定姿算法和3种形式的载波相位观测量转换为矢量观测量的方法,研究了GPS星座对此类转移精度的影响。取得了较满意的实验结果,验证了算法的有效性和理论分析的正确性。 展开更多

关键词 全球定位系统 姿态确定 矢量观测量 三轴姿态

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三轴飞行姿态仿真转台高性能指标及其实现 被引量：3

8

作者 付兴武 苏东海 +1 位作者 赵克定 刘庆和 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1998年第2期62-66,共5页

本文详细讨论了三轴飞行姿态仿真转台（三轴均由液压摆动马达驱动）的主要性能指标及影响它们的主要因素，在此基础上，给出了实现三轴飞行姿态仿真转台高性能指标的途径。同时，对三轴飞行姿态仿真转台中框架双液压马达同步驱动方案进... 本文详细讨论了三轴飞行姿态仿真转台（三轴均由液压摆动马达驱动）的主要性能指标及影响它们的主要因素，在此基础上，给出了实现三轴飞行姿态仿真转台高性能指标的途径。同时，对三轴飞行姿态仿真转台中框架双液压马达同步驱动方案进行了探讨。 展开更多

关键词 三轴飞行姿态仿真转台 液压摆动马达 同步驱动

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大量程高精度三维姿态角测量系统设计 被引量：14

9

作者 江洁 王英雷 王昊予 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1247-1252,共6页

基于针孔成像和双矢量定姿原理,设计一种使用单图像传感器实现大量程高精度三维姿态角测量的方法。根据系统要求设计双基准平行光源,采用FPGA单芯片实时实现图像传感器的驱动成像、光斑的分割与质心定位及与USB之间的快速通信,通过光斑... 基于针孔成像和双矢量定姿原理,设计一种使用单图像传感器实现大量程高精度三维姿态角测量的方法。根据系统要求设计双基准平行光源,采用FPGA单芯片实时实现图像传感器的驱动成像、光斑的分割与质心定位及与USB之间的快速通信,通过光斑质心坐标计算得到双基准平行光源的方向矢量,根据双矢量定姿原理计算姿态敏感器的旋转矩阵,得到三维姿态角;根据针孔成像模型,建立姿态敏感器的内外参数统一标定模型,对测量系统进行标定,标定结果和测量实验表明,三维姿态角测量系统的视场范围达到19.6°×19.6°,俯仰角、偏航角、滚动角的精度达到9.9″、9.3″、80.2″。 展开更多

关键词 姿态敏感器 视场 姿态角 三轴姿态确定

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多用途重力梯度和磁控三轴稳定小型卫星公用平台

10

作者 林来兴 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 1997年第3期39-43,共5页

首先介绍重力梯度稳定小型卫星的突出特点：结构简单，可靠性高，成本低，研制周期短，质量轻；其次论述重力梯度小型卫星平台可能达到的技术性能指标；最后探讨了四种三轴姿态稳定小型卫星公用平台。

关键词 小卫星 重力梯度稳定 平台 三轴姿态稳定

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微小卫星三轴稳定磁控算法工程应用 被引量：4

11

作者 袁勤 寇义民 +1 位作者 季艳波 李春 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期28-33,共6页

为降低微小卫星的成本和提高卫星可靠性,研究采用磁力矩器作为唯一执行机构对卫星进行三轴姿态稳定的问题。利用线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)最优控制理论分别设计无限时间状态调节器和定常增益状态调节器,实现纯... 为降低微小卫星的成本和提高卫星可靠性,研究采用磁力矩器作为唯一执行机构对卫星进行三轴姿态稳定的问题。利用线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)最优控制理论分别设计无限时间状态调节器和定常增益状态调节器,实现纯磁控下的微小卫星对地三轴稳定控制。同时结合卫星实际工程应用,以在轨飞行的"开拓一号"卫星为研究对象,分析卫星惯量积、轨道倾角、剩磁干扰、气动干扰等因素对控制精度的影响。仿真结果表明LQR控制器具有稳定性和实用性,在小干扰情况下,控制精度较高。 展开更多

关键词 微小卫星 三轴姿态稳定 磁控 最优控制 控制精度

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三轴仿真转台外框电液位置伺服系统自适应神经元网络控制

12

作者 付兴武 苏东海 +1 位作者 赵克定 刘庆和 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1998年第3期60-63,共4页

本文针对三轴飞行姿态仿真转台外框电液位置伺服系统的特点和技术要求，采用自适应神经元网络控制策略对其控制。仿真结果表明，自适应神经元网络控制以其特有的自学习、非线性等优点，完全满足三轴飞行姿态仿真转台外框电液伺服系统对... 本文针对三轴飞行姿态仿真转台外框电液位置伺服系统的特点和技术要求，采用自适应神经元网络控制策略对其控制。仿真结果表明，自适应神经元网络控制以其特有的自学习、非线性等优点，完全满足三轴飞行姿态仿真转台外框电液伺服系统对控制策略的要求，由其构成的控制系统既具有良好的动态性能，又具有较强的鲁棒性与适应性。 展开更多

关键词 自适应神经元网络控制 电液位置伺服系统 三轴飞行姿态仿真转台

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基于双PSD的三维测角传感器精度分析

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作者 赵文赫 白杨杨 +1 位作者 王劲凯 张立中 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期98-108,共11页

在机载光电转台、多自由度摇摆台等系统中,对于一些运动体与基座间没有确定的回转轴的柔性支撑、并联支撑平台,需要考虑非接触三轴角度测量方法,目前大部分的光电非接触三轴角度测量方案系统复杂,占用空间大,无法适用于如机载、星载等... 在机载光电转台、多自由度摇摆台等系统中,对于一些运动体与基座间没有确定的回转轴的柔性支撑、并联支撑平台,需要考虑非接触三轴角度测量方法,目前大部分的光电非接触三轴角度测量方案系统复杂,占用空间大,无法适用于如机载、星载等载荷对体积、质量敏感的场景。为此,文中提出了基于双位置敏感探测器(PSD)的非接触三轴角度测量方案,使用准直镜头汇聚、双面反射光楔反射,将光源在两片PSD上汇聚成像,利用PSD上的光斑位置坐标反解出三轴角度。描述了其工作原理以及传感器构成,分析了因两片PSD的相对位置偏移产生的误差,提出了对应补偿方法以减少焊装产生的PSD位置偏移对测量精度的影响。主要对采集的PSD模拟信号值的抖动噪声进行FIR滤波处理,分析了滤波器的相频响应特性,并在MCU中测量相位滞后时间以及滤波器的响应带宽,验证了该数字滤波器在系统内拥有较好的实时传输特性。自准直测量单元总质量为230 g,尺寸为50 mm×50 mm×50 mm。实验结果表明,34阶FIR滤波器将角度测量的误差减小至60%,在±2°测量范围内单轴测量时,方位角、俯仰角、横滚角的误差均方根分别为0.003°、0.007°、0.017°,组合测量时分别为0.006°、0.009°、0.021°,文中所提出的三维测角传感器精度较高,满足机载等场景的使用要求。 展开更多

关键词 三轴姿态角度测量 非接触测量 位置敏感探测器 滤波带宽 响应频率

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低轨光学卫星同轨立体成像姿态规划与控制方法 被引量：4

14

作者 李峰 万秋华 +2 位作者 刘萌萌 钟兴 曲友阳 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第14期1682-1693,共12页

为了提高低轨光学卫星同轨立体成像中多次成像对目标区域指向精度,从而获取更大的重叠覆盖面积,即立体像对有效面积。首先,设计了一种采用地球椭球模型,并考虑地球自转以及卫星滚动方向机动的同轨双视/三视立体成像姿态规划方法。其次,... 为了提高低轨光学卫星同轨立体成像中多次成像对目标区域指向精度,从而获取更大的重叠覆盖面积,即立体像对有效面积。首先,设计了一种采用地球椭球模型,并考虑地球自转以及卫星滚动方向机动的同轨双视/三视立体成像姿态规划方法。其次,为了缩减机动时间,以提高卫星单次成像可拍摄的区域长度,考虑执行机构力矩与角动量约束,设计了一种路径规划快速机动控制算法(Path planning Fast Maneuver Control,PFMC),即基于旋转轴不变约束的三轴机动的最短路径和角加速度连续路径规划以及结合角加速度前馈与内外环控制的快速机动算法。最后,以“吉林一号”卫星参数进行数学仿真,控制精度优于0.02°,稳定度优于0.001(°)/s,成像时长不低于10 s。在轨测试期间,获得了乌鲁木齐市的立体像对与数字表面模型,有效覆盖面积大于1600 km2,双视成像的重叠率超过97%,验证了同轨双视立体成像规划与控制方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 同轨立体成像 三轴姿态规划 快速机动 姿态控制

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基于Gibbs矢量估计卫星轨道姿态的滤波算法研究 被引量：5

15

作者 林玉荣 邓正隆 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2004年第3期1-6,共6页

针对“矢量观测+陀螺”这种典型的三轴稳定卫星姿态确定系统模式,引入具有四元数优越性的Gibbs矢量作为姿态参数,提出了一种新的具有良好实时性能的轨道姿态估计方案。在方案设计中,为描述卫星轨道姿态的Gibbs矢量,推导出了基于四元数... 针对“矢量观测+陀螺”这种典型的三轴稳定卫星姿态确定系统模式,引入具有四元数优越性的Gibbs矢量作为姿态参数,提出了一种新的具有良好实时性能的轨道姿态估计方案。在方案设计中,为描述卫星轨道姿态的Gibbs矢量,推导出了基于四元数的运动学方程,并将QUEST法作为处理多矢量观测信息的压缩技术引入估计器,使得滤波修正算法得以简化。另外,针对单矢量观测情况,给出了能够加快状态估值收敛速度的改进协方差修正算法。仿真结果验证,新方案的姿态估计精度与传统的欧拉角估计法相当,而运算效率却明显高于欧拉角估计法。 展开更多

关键词 轨道姿态 Gibbs矢量 矢量观测 扩展卡尔曼滤波 三轴稳定卫星姿态确定系统 姿态参数

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紫外姿态敏感器 被引量：3

16

作者 蔡伟 于松柏 《控制工程（北京）》 2001年第5期79-90,共12页

紫外三轴姿态敏感器是二十世纪90年代至今正在研究和发展的一种新型光学姿态敏感器。通过选取适当的工作波段，实现对不同天体目标的实时直接观测，从而获得卫星的三轴姿态信息和自主导航信息。以一个光学平台完成多个传统光学姿态敏感... 紫外三轴姿态敏感器是二十世纪90年代至今正在研究和发展的一种新型光学姿态敏感器。通过选取适当的工作波段，实现对不同天体目标的实时直接观测，从而获得卫星的三轴姿态信息和自主导航信息。以一个光学平台完成多个传统光学姿态敏感器功能，是一种非常具有发展和应用前景的新光学姿态敏感器。本文介绍了紫外三轴姿态敏感器的基本工作原理、组成、研究和发展情况。 展开更多

关键词 紫外三轴姿态敏感器 工作原理 研究状况 卫星姿态控制系统

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多充液贮腔航天器耦合动力学与姿态控制 被引量：8

17

作者 刘峰 岳宝增 唐勇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期19-26,共8页

基于已有的质心面液体大幅晃动等效力学模型,采用拉格朗日方法,系统地建立了任意复杂激励下四贮腔航天器刚-液耦合动力学精确模型。由本文方法所得到的等效晃动力及晃动力矩与通过Flow3D计算出的相应结果吻合良好,验证了所建模型的可靠... 基于已有的质心面液体大幅晃动等效力学模型,采用拉格朗日方法,系统地建立了任意复杂激励下四贮腔航天器刚-液耦合动力学精确模型。由本文方法所得到的等效晃动力及晃动力矩与通过Flow3D计算出的相应结果吻合良好,验证了所建模型的可靠性。根据所建立的大幅晃动类充液航天器耦合系统动力学模型进一步研究了该类航天器在进行三轴稳定姿态机动时的主要动力学耦合特性,并设计了一类抑制姿态振荡的补偿控制器。 展开更多

关键词 质心面模型 液体大幅晃动 多贮腔航天器 三轴稳定姿态机动 补偿控制

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星图匹配制导中的关键技术 被引量：15

18

作者 刘朝山 马瑞萍 +1 位作者 肖称贵 刘光斌 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期31-35,共5页

为了提高新一代弹道导弹的快速、机动反击能力和射击精度,采用星光／惯性组合制导是最佳的选择。本论文给出了基于双星敏感器的、星图匹配制导系统的关键技术。提出了根据弹道设计导航星表,极大地简化了弹载星表；提出了一种适用于星光... 为了提高新一代弹道导弹的快速、机动反击能力和射击精度,采用星光／惯性组合制导是最佳的选择。本论文给出了基于双星敏感器的、星图匹配制导系统的关键技术。提出了根据弹道设计导航星表,极大地简化了弹载星表；提出了一种适用于星光制导的凸多边形算法,合理地减少了匹配的星对角距数目。这两项技术保证了星图匹配制导技术的实用性。提出了一种分离初始定位、定向误差及平台漂移误差方法。采用凸多边形的星图识别算法可同时获得多颗星的瞬时位置,结合恒星在傢平面的位置可解算导弹在赤道惯性系和发射点惯性系的三轴姿态,最后,给出了导弹初始定位、定向误差的数学表达式。仿真结果表明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 制导 星敏感器 弹载星表 星图匹配 三轴姿态 初始定位定向误差

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带有恒星自行校正的星敏感器定姿 被引量：3

19

作者 李欣璐 杨进华 +1 位作者 张刘 金光 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期35-40,共6页

为了提供高精度星敏感器姿态测量精度,对三轴定姿受恒星自行影响产生误差的机理进行研究,将恒星自行量分成Ⅰ-Ⅸ级存储在导航星库中,并深入分析不同恒星自行量级在20年间对三轴姿态角输出的逐年变化情况。仿真实验结果表明:利用QUEST方... 为了提供高精度星敏感器姿态测量精度,对三轴定姿受恒星自行影响产生误差的机理进行研究,将恒星自行量分成Ⅰ-Ⅸ级存储在导航星库中,并深入分析不同恒星自行量级在20年间对三轴姿态角输出的逐年变化情况。仿真实验结果表明:利用QUEST方法在20年内对三轴姿态角进行校正后精度可提高75″以上,在星等相近时优先选取自行量级较小的恒星进行姿态解算,使新条件数达到最小,大大提高工程上星敏感器姿态测量的精度和稳定性的要求。 展开更多

关键词 星敏感器 星图识别 导航星库 三轴姿态角

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星敏感器外场观星标定及检验方法研究

20

作者 姜文英 陈元枝 +2 位作者 俞晓磊 赵志敏 沈令斌 《计量学报》 CSCD 北大核心 2016年第3期251-254,共4页

介绍了星敏感器的主要检验标定方法一外场实测观星标定方法，以及实验平台的组成和搭建。根据对双CCD探头星敏感器获取的实验数据进行处理、分析，给出了动、静态三轴姿态精度和数据更新率。实验结果表明，采用这种方法可对星敏感器的... 介绍了星敏感器的主要检验标定方法一外场实测观星标定方法，以及实验平台的组成和搭建。根据对双CCD探头星敏感器获取的实验数据进行处理、分析，给出了动、静态三轴姿态精度和数据更新率。实验结果表明，采用这种方法可对星敏感器的精度、更新率、敏感星等级、捕获时间等指标进行检验，可信度高。 展开更多

关键词 计量学 星敏感器 外场观星测试系统 标定方法 三轴姿态

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