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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三轴稳定静止气象卫星图像导航中的姿态确定

2

作者 吴亚光 王志刚 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2006年第S4期713-716,共4页

为了满足三轴稳定静止气象卫星图像导航中姿态确定的高精度要求,提出了陀螺仪和星敏感器的组合定姿方案,并且设计了联合采用预测滤波和推广卡尔曼滤波的实时姿态估计算法。基于Matlab建立了姿态确定的时域模型。通过数字仿真验证了该算... 为了满足三轴稳定静止气象卫星图像导航中姿态确定的高精度要求,提出了陀螺仪和星敏感器的组合定姿方案,并且设计了联合采用预测滤波和推广卡尔曼滤波的实时姿态估计算法。基于Matlab建立了姿态确定的时域模型。通过数字仿真验证了该算法具有高精度、收敛迅速和强鲁棒性。 展开更多

关键词 三轴稳定静止气象卫星 图像导航 姿态确定 预测滤波 推广卡尔曼滤波

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扫描镜运动对三轴稳定卫星姿态影响研究 被引量：16

3

作者 于哲峰 杨智春 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期87-90,共4页

推导了带扫描镜运动的星体姿态动力学方程 ,以此方程对扫描过程进行了仿真计算 ,分析了扫描镜做扫描运动时星体姿态运动的一般规律及星体与扫描镜之间惯量比对星体姿态的影响。结果表明 ,扫描镜的步进运动将引起星体滚动姿态的单调变化 ... 推导了带扫描镜运动的星体姿态动力学方程 ,以此方程对扫描过程进行了仿真计算 ,分析了扫描镜做扫描运动时星体姿态运动的一般规律及星体与扫描镜之间惯量比对星体姿态的影响。结果表明 ,扫描镜的步进运动将引起星体滚动姿态的单调变化 ,而周期性的扫描运动将引起星体偏航和俯仰姿态的周期性运动。改变扫描镜绕步进轴的转动惯量主要影响星体滚动姿态 ,而改变扫描镜绕扫描轴的转动惯量 ,主要对星体俯仰。 展开更多

关键词 三轴稳定卫星 姿态 扫描镜 星体姿态动力学方程 仿真计算

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卫星姿态确定与三轴磁强计校正 被引量：17

4

作者 黄琳 荆武兴 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期854-859,共6页

讨论了三轴磁强计观测存在系统误差情况下的地磁姿态确定问题并提出几个可行算法。首先,通过将三轴磁强计系统误差参数扩展到四元数和陀螺常漂组成的原状态量中,提出一个姿态确定扩维UKF滤波器,接着利用姿态确定与参数辨识双重滤波器思... 讨论了三轴磁强计观测存在系统误差情况下的地磁姿态确定问题并提出几个可行算法。首先,通过将三轴磁强计系统误差参数扩展到四元数和陀螺常漂组成的原状态量中,提出一个姿态确定扩维UKF滤波器,接着利用姿态确定与参数辨识双重滤波器思想提出2个与姿态信息有关/无关的姿态确定双重UKF滤波器。最后,利用计算机仿真分析了扩维状态系统的可观性并检验了新滤波器的有效性与可行性。 展开更多

关键词 地磁姿态确定 三轴磁强计 计算机仿真 近地卫星

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伽利略卫星定位系统三载波姿态确定技术研究 被引量：3

5

作者 郁丰 刘建业 曾庆化 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1187-1190,共4页

利用伽利略卫星定位系统来确定载体的姿态是伽利略系统的重要应用领域。目前利用GPS确定姿态的算法比较复杂,初始化时间较长,本文详细地介绍了伽利略定位系统三载波模糊度解算技术(TCAR)的要点,分析了TCAR技术求解模糊度的概率分布特点... 利用伽利略卫星定位系统来确定载体的姿态是伽利略系统的重要应用领域。目前利用GPS确定姿态的算法比较复杂,初始化时间较长,本文详细地介绍了伽利略定位系统三载波模糊度解算技术(TCAR)的要点,分析了TCAR技术求解模糊度的概率分布特点,提出了基于小模糊度搜索空间的单差模糊度搜索策略,克服了传统TCAR技术模糊度确定错误率较高的缺点。以低轨卫星姿态确定为应用对象,利用STK软件工具与Matlab进行了联合仿真,仿真结果表明,该方案完全可行,效果理想,适合单历元姿态确定。 展开更多

关键词 伽利略卫星定位系统 整周模糊度 姿态确定 三载波

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大视场空间相机的像移速度场模型及卫星三轴姿态稳定度分析 被引量：7

6

作者 路朋罗 李永昌 +3 位作者 金龙旭 李国宁 武奕楠 王文华 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2173-2182,共10页

针对大视场空间相机的像移补偿,建立了基于坐标变换和姿态动力学的离轴三反大视场空间相机通用像移速度场模型。建模过程中考虑了离轴三反光学系统的离轴角对像移模型的影响,推导了离轴三反大视场空间相机的像速场解析式。以某大视场空... 针对大视场空间相机的像移补偿,建立了基于坐标变换和姿态动力学的离轴三反大视场空间相机通用像移速度场模型。建模过程中考虑了离轴三反光学系统的离轴角对像移模型的影响,推导了离轴三反大视场空间相机的像速场解析式。以某大视场空间相机为例,分析了3种典型成像姿态下焦面像移速度和偏流角的分布特点,研究了卫星姿态稳定度对相机成像质量的影响。分析表明,卫星三轴姿态稳定度的降低会导致相机焦面动态传递函数(MTF)下降,其中俯仰姿态稳定度对焦面动态MTF的影响最大;并且随着积分级数增加,下降会愈发明显。相机侧摆姿态成像时,对卫星姿态稳定度的要求更高。以传递函数下降5%为限,积分级数为96级的大视场空间相机,要求卫星姿态稳定度控制在0.001(°)/s以内。实验结果验证了文中对卫星姿态稳定度的分析,证明了像移速度场模型的准确性,为大视场空间相机像移补偿提供了可靠依据。 展开更多

关键词 空间相机 离轴三反光学系统 像移补偿 像移速度场 卫星姿态稳定度 调制传递函数

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三轴稳定卫星姿态控制周期的仿真研究 被引量：2

7

作者 见永刚 王治强 张斌 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2008年第3期716-718,共3页

针对三轴稳定卫星的姿态控制系统,在离散事件仿真器OMNeT++的基础上,建立了以陀螺、星敏感器为敏感器,以反作用飞轮为执行机构的三轴稳定卫星的闭环控制系统。对于卫星姿态控制系统中控制周期的选取作了初步的分析,最后采用双矢量定姿... 针对三轴稳定卫星的姿态控制系统,在离散事件仿真器OMNeT++的基础上,建立了以陀螺、星敏感器为敏感器,以反作用飞轮为执行机构的三轴稳定卫星的闭环控制系统。对于卫星姿态控制系统中控制周期的选取作了初步的分析,最后采用双矢量定姿算法和PID控制算法,设定多种控制周期,对该卫星在对地定向模式下的控制精度进行了仿真,仿真结果清楚的显示了控制周期对姿态控制精度的影响。 展开更多

关键词 三轴稳定卫星 姿态控制 控制周期 离散事件 仿真

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三轴稳定卫星扫描镜伺服系统的谐振抑制 被引量：6

8

作者 闵溢龙 王淦泉 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1250-1259,共10页

本文针对三轴稳定卫星中的扫描镜伺服系统在运行时产生的机械谐振现象,采用在反馈回路中加入加速度观测器的方法抑制此类机械谐振.首先针对大惯量扫描镜伺服系统的机械传动结构建立研究模型,通过数学推导和仿真分析谐振产生的原因及谐... 本文针对三轴稳定卫星中的扫描镜伺服系统在运行时产生的机械谐振现象,采用在反馈回路中加入加速度观测器的方法抑制此类机械谐振.首先针对大惯量扫描镜伺服系统的机械传动结构建立研究模型,通过数学推导和仿真分析谐振产生的原因及谐振对系统控制性能的影响;然后采用加速度观测器方法,将观测出的加速度反馈到伺服系统电流环的前端对谐振进行补偿,并分析了噪声对观测器性能的影响与限制;最后的仿真结果表明,相比于采用陷波滤波器抑制谐振的方法,采用加速度观测器能更为有效地抑制三轴稳定卫星中扫描镜伺服控制系统中的机械谐振,并提高系统的控制性能,且设计的观测器对噪声具有良好的鲁棒性. 展开更多

关键词 三轴稳定卫星 扫描镜 伺服系统 机械谐振 加速度观测器 大惯量负载

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三轴磁强计姿态确定 被引量：8

9

作者 田菁 吴美平 胡小平 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期17-21,共5页

卫星的发展趋向于微小型化 ,研究小型化、廉价和中等精度的自主导航系统是非常必要的。利用三轴磁强计量测的地磁场矢量在仪表坐标系中的分量 ,通过卡尔曼滤波器可以确定低轨道卫星的姿态。根据卫星姿态动力学模型和地磁场模型可推导卫... 卫星的发展趋向于微小型化 ,研究小型化、廉价和中等精度的自主导航系统是非常必要的。利用三轴磁强计量测的地磁场矢量在仪表坐标系中的分量 ,通过卡尔曼滤波器可以确定低轨道卫星的姿态。根据卫星姿态动力学模型和地磁场模型可推导卫星姿态确定滤波模型 ,进一步提出低轨道卫星姿态确定的滤波算法。仿真算例结果表明 ,三轴磁强计定姿方案可以满足中等姿态精度要求 ,在低轨道卫星自主导航中具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 三轴磁强计 自主定姿 卡尔曼滤波器 卫星 自主导航系统 姿态控制

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气动力矩和重力梯度矩实现微小卫星三轴姿态控制 被引量：5

10

作者 李太玉 张育林 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期64-70,共7页

提出运用低轨道两个主要环境力矩 (重力梯度矩和气动力矩 )实现微小卫星三轴姿态被动控制方案。重力梯度矩提供俯仰和滚转恢复力矩 ,气动力矩提供偏航和俯仰恢复力矩 ;通过姿态稳定性分析和姿控过程动态仿真 ,结果表明此卫星具有结构简... 提出运用低轨道两个主要环境力矩 (重力梯度矩和气动力矩 )实现微小卫星三轴姿态被动控制方案。重力梯度矩提供俯仰和滚转恢复力矩 ,气动力矩提供偏航和俯仰恢复力矩 ;通过姿态稳定性分析和姿控过程动态仿真 ,结果表明此卫星具有结构简单、姿态稳定精度高的优点。 展开更多

关键词 姿态控制 三轴稳定 重力梯度矩 气动力矩 微小卫星

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圆饼卫星三轴姿态控制

11

作者 李太玉 张育林 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期37-38,122,共3页

利用卫星低轨道两个主要环境力矩 (重力梯度矩和地磁力矩 )对卫星三轴姿态进行控制。卫星的形状为圆饼状 ,用以获得所需的重力梯度矩。卫星上的永久磁棒获取所需的地磁力矩。为了提高卫星的姿态精度 ,沿永久磁铁方向安装一反作用飞轮。... 利用卫星低轨道两个主要环境力矩 (重力梯度矩和地磁力矩 )对卫星三轴姿态进行控制。卫星的形状为圆饼状 ,用以获得所需的重力梯度矩。卫星上的永久磁棒获取所需的地磁力矩。为了提高卫星的姿态精度 ,沿永久磁铁方向安装一反作用飞轮。对卫星在圆轨道的姿态进行了分析 ,并给出仿真结果。从分析和仿真结果可以看出 ,此卫星具有结构简单、姿态稳定、精度高等优点。 展开更多

关键词 圆饼卫星 姿态控制 三轴稳定 地磁力矩 重力梯度矩

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机载LiDAR姿态角稳定装置的神经网络逆系统解耦控制研究

12

作者 李旭辉 李旭东 +3 位作者 王建军 程霄霄 聂栋栋 王光彬 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第1期104-109,116,共7页

机载激光雷达(LiDAR)工作过程中,机载平台姿态角波动会造成激光扫描点云的密度分布不均匀,导致后续数字表面模型重建时精度降低,因此设计了一种推转式姿态角稳定装置,可实现机载平台姿态角波动的实时补偿。设计的姿态角稳定装置具有非... 机载激光雷达(LiDAR)工作过程中,机载平台姿态角波动会造成激光扫描点云的密度分布不均匀,导致后续数字表面模型重建时精度降低,因此设计了一种推转式姿态角稳定装置,可实现机载平台姿态角波动的实时补偿。设计的姿态角稳定装置具有非线性和强耦合的运动控制特点,为消除其运动耦合关系、提高运动控制精度,基于神经网络逆系统解耦控制策略对姿态角稳定装置进行解耦处理,取得了满意的控制效果。首先,建立了姿态角稳定装置动力学系统的多变量神经网络逆系统模型;其次,采用PID闭环反馈控制器与神经网络逆系统前馈补偿器组合的前馈-反馈复合控制器,实现控制系统的实时解耦,改善动态控制性能;最后,进行了实验验证。结果表明,设计的神经网络逆系统解耦控制方法可有效提高姿态角稳定装置控制精度,并对误差干扰具有优良鲁棒性。 展开更多

关键词 机载激光雷达 姿态角稳定装置 三轴转台 解耦控制 神经网络逆系统

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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

13

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

14

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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ASO-S卫星基于太阳导行镜的高精度高稳定度姿态控制系统 被引量：6

15

作者 陈炳龙 方禹鑫 +1 位作者 邓雷 杨文哲 《天文学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期4-13,共10页

先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)卫星姿控分系统的主要任务是实现高精度、高稳定度对日指向控制.ASO-S卫星的科学载荷中,白光望远镜(White-light Solar Telescope,WST)前端配置了太阳导行镜(Guide Te... 先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)卫星姿控分系统的主要任务是实现高精度、高稳定度对日指向控制.ASO-S卫星的科学载荷中,白光望远镜(White-light Solar Telescope,WST)前端配置了太阳导行镜(Guide Telescope,GT)稳像系统,利用正交分布光电二极管组成的边缘探测器测量导行镜光轴与太阳中心的偏差角.提出了一种将GT测量值引入姿态控制闭环的控制方法:利用星敏陀螺定姿算法获得卫星-太阳方向姿态偏差,GT测量值确定非卫星-太阳方向姿态偏差;以4斜装反作用轮组为执行机构,进行三轴零动量稳定姿态控制.通过数学仿真验证,基于GT测量值的姿态控制器在非卫星-太阳方向的绝对指向精度优于2′′、相对姿态稳定度优于1′′/60 s,满足ASO-S卫星高精度高稳定度的对日指向要求. 展开更多

关键词 高精度高稳定度:对日指向 太阳导行镜:闭环控制 零动量:三轴稳定控制 星敏陀螺:姿态确定

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基于改进陀螺漂移模型的卫星姿态确定算法 被引量：8

16

作者 钱山 李鹏奎 +1 位作者 张士峰 蔡洪 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期585-590,共6页

三轴稳定卫星的有陀螺姿态确定系统需要对陀螺漂移误差进行建模。针对目前采用的白噪声驱动陀螺漂移模型会引起陀螺漂移估计误差曲线不光滑,进而导致姿态角估计误差和姿态角速度估计误差曲线不光滑的问题,提出两种改进的陀螺漂移误差模... 三轴稳定卫星的有陀螺姿态确定系统需要对陀螺漂移误差进行建模。针对目前采用的白噪声驱动陀螺漂移模型会引起陀螺漂移估计误差曲线不光滑,进而导致姿态角估计误差和姿态角速度估计误差曲线不光滑的问题,提出两种改进的陀螺漂移误差模型,并从理论上分析了该方法的正确性和实用性。仿真实验表明,改进后的陀螺漂移模型可以有效降低漂移估计误差的稳态误差,提高姿态角和姿态角速度的估计精度。 展开更多

关键词 三轴稳定卫星 姿态确定 陀螺漂移 扩展卡尔曼滤波

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基于模型误差确定卫星姿态的预测滤波算法 被引量：12

17

作者 林玉荣 邓正隆 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期78-83,88,共7页

本文给出了一种高精度、鲁棒性强的实时姿态估计算法 ,即预测滤波算法。该算法利用星敏感器所提供的观测矢量 ,对运动学方程中由陀螺漂移造成的角速度模型误差进行一步预测 ,从而准确地估计卫星的运动姿态和角速度。预测滤波算法的良好... 本文给出了一种高精度、鲁棒性强的实时姿态估计算法 ,即预测滤波算法。该算法利用星敏感器所提供的观测矢量 ,对运动学方程中由陀螺漂移造成的角速度模型误差进行一步预测 ,从而准确地估计卫星的运动姿态和角速度。预测滤波算法的良好性能已通过仿真测试得到了验证。文中进一步提出的修正算法 ,使滤波器的预测性能得到了改进。 展开更多

关键词 预测滤液 姿态确定 观测矢量 四元数正交化 三轴稳定卫星 姿态控制

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GPS矢量观测确定载体的三轴姿态

18

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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零动量轮卫星姿态控制系统研究 被引量：3

19

作者 李鹏奎 钱山 +1 位作者 郭才发 蔡洪 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期25-32,共8页

针对零动量轮卫星控制系统解耦和进动抑制问题,提出了一种新的进动抑制方案。分析了仅靠飞轮控制的零动量轮卫星系统的稳定性。将偏置动量轮卫星的进动和章动抑制原理引入零动量控制系统,并针对零动量轮卫星自身特性,对磁控制规律进行改... 针对零动量轮卫星控制系统解耦和进动抑制问题,提出了一种新的进动抑制方案。分析了仅靠飞轮控制的零动量轮卫星系统的稳定性。将偏置动量轮卫星的进动和章动抑制原理引入零动量控制系统,并针对零动量轮卫星自身特性,对磁控制规律进行改进,解决了不解耦情况下零动量轮卫星的进动抑制问题。仿真结果验证了所提方案的可行性和有效性。 展开更多

关键词 消除进动 飞轮解耦 姿态控制 零动量轮 三轴稳定卫星

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FPGA在小卫星姿态控制系统中的应用 被引量：3

20

作者 戴彦 申彦春 王金红 《电光与控制》 北大核心 2009年第7期76-79,共4页

为了提高卫星姿态控制的运行速度,减轻星载计算机的负担,提出了一种基于FPGA实现卫星姿态控制器的硬件算法。在Matlab/Simulink环境下建立卫星的运动学和动力学方程,给出了经典PID的模拟控制算法。在此基础上推导了数字PID控制算法,并... 为了提高卫星姿态控制的运行速度,减轻星载计算机的负担,提出了一种基于FPGA实现卫星姿态控制器的硬件算法。在Matlab/Simulink环境下建立卫星的运动学和动力学方程,给出了经典PID的模拟控制算法。在此基础上推导了数字PID控制算法,并采用状态机的设计方法实现该控制器的设计,应用VHDL硬件语言进行编程。最后,通过调用Matlab的Serial串口对象,将模拟的卫星动力学姿态与FPGA开发板交换控制信息。基于FPGA的PID控制器对整个系统进行控制,最后的仿真结果证明了该方案的可行性和准确性。 展开更多

关键词 三轴稳定卫星 姿态控制 PID控制器 FPGA

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