高精度空间飞行器姿态算法研究

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作者 宋科颖 朱汉青 《长江信息通信》 2025年第1期53-56,共4页

随着科学技术的飞速发展和人类太空探索的不断深入,空间飞行器越来越广泛地应用于科研、遥感和国防安全等领域。在这些应用中,轨道规划和优化以及高精度姿态控制技术越来越重要,是确保太空任务取得成功的关键因素。但由于空间飞行器动... 随着科学技术的飞速发展和人类太空探索的不断深入,空间飞行器越来越广泛地应用于科研、遥感和国防安全等领域。在这些应用中,轨道规划和优化以及高精度姿态控制技术越来越重要,是确保太空任务取得成功的关键因素。但由于空间飞行器动力学和运动学方程的深度非线性和强耦合特性,传统求解方法难以有效应对如此高复杂度的计算,还可能导致解的不稳定性和误差累积,因此,直接采用传统方法求解此类问题显得尤为艰巨。针对这一问题,该文通过建立可靠的空间绕飞飞行器间相对运动模型,针对非线性非高斯滤波问题,采用扩展卡尔曼滤波改进空间绕飞飞行器的姿态估计,聚焦于扩展卡尔曼滤波算法的深入探究上,旨在通过理论分析剖析其在空间绕飞飞行器实现高精度姿态确定方面的应用潜力与优势。并通过对空间飞行器绕飞运动的建模和仿真分析,验证了算法的有效性,该算法的姿态估计精度相比传统算法有大幅度提高,为研究人员制定有效的空间飞行器姿态控制策略提供了重要的参考依据。 展开更多

关键词 空间飞行器姿态估计 扩展卡尔曼滤波 仿真 四元数 星敏感器

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基于CCD星跟踪器的飞行器姿态估计算法研究 被引量：15

2

作者 李立宏 曹泉 +1 位作者 张福恩 林涛 《光电工程》 CAS CSCD 2000年第1期20-24,共5页

第二代 CCD星跟踪器作为飞行器姿态测量仪器 ,因其指向精度高、无姿态累积误差、快速的故障恢复能力和智能化而受到人们的青睐。介绍了根据 CCD星跟踪器的视场来确定飞行器姿态的原理及如何运用改进遗传算法来求解这一问题 ,仿真结果表... 第二代 CCD星跟踪器作为飞行器姿态测量仪器 ,因其指向精度高、无姿态累积误差、快速的故障恢复能力和智能化而受到人们的青睐。介绍了根据 CCD星跟踪器的视场来确定飞行器姿态的原理及如何运用改进遗传算法来求解这一问题 ,仿真结果表明效果良好。 展开更多

关键词 CCD星跟踪器 飞行器姿态 遗传算法 姿态测量系统

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飞行器姿态的一种鲁棒自适应模糊解耦控制 被引量：9

3

作者 于占东 王庆超 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期368-373,共6页

飞行器姿态系统具有非线性、强耦合、多输入多输出 ( MIMO)的特点。本文针对飞行器姿态模型的非线性和不确定性 ,提出鲁棒自适应模糊解耦控制方法 ,对飞行姿态进行机动控制。首先 ,设计基于精确反馈线性化的模糊解耦控制环节。针对模糊... 飞行器姿态系统具有非线性、强耦合、多输入多输出 ( MIMO)的特点。本文针对飞行器姿态模型的非线性和不确定性 ,提出鲁棒自适应模糊解耦控制方法 ,对飞行姿态进行机动控制。首先 ,设计基于精确反馈线性化的模糊解耦控制环节。针对模糊逼近所带来的误差以及外部干扰项 ,采用 H∞ 鲁棒补偿控制方法 ,使误差干扰项对系统的影响最小。为充分利用有限的模糊规则 ,采用非线性可调参数模糊模型。模糊参数的自适应调节律由李雅普诺夫综合法得到。数学仿真表明 。 展开更多

关键词 飞行器姿态 MIM0非线性系统 鲁棒自适应控制 模糊解耦控制 不确定性

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一种改进Fuzzy-PID技术的飞行器姿态控制系统设计 被引量：7

4

作者 马晓爽 石征锦 《电子技术应用》 北大核心 2016年第10期21-23,28,共4页

为了克服飞行器模型不精确以及在飞行过程中各种随机因素带来的干扰,提高飞行器姿态控制精度和稳定性能,提出了一种改进的Fuzzy-PID技术飞行器姿态控制系统,并进行数学仿真。根据姿态角大小决定采用Fuzzy控制或PID控制。同时,在Fuzzy控... 为了克服飞行器模型不精确以及在飞行过程中各种随机因素带来的干扰,提高飞行器姿态控制精度和稳定性能,提出了一种改进的Fuzzy-PID技术飞行器姿态控制系统,并进行数学仿真。根据姿态角大小决定采用Fuzzy控制或PID控制。同时,在Fuzzy控制器中引入自动修正因子n对模糊控制器的参数进行在线修改,增强参数在线自调整能力。实验仿真结果表明该方法能够迅速减小姿态角偏差,改善系统的动态响应特性,提高飞行器自适应能力。 展开更多

关键词 模糊控制 PID控制 飞行器姿态 修正因子

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基于OpenGL成像机理的飞行器姿态模拟 被引量：2

5

作者 赵澄东 高昂 《现代电子技术》 北大核心 2017年第7期24-27,共4页

针对当前块匹配方法进行飞行器姿态视景模拟的拟合度不高的问题,提出一种基于OpenGL成像机理的飞行器姿态模拟方法,进行飞行器姿态的3D模型建模和纹理映射处理,采用模板匹配技术进行飞行器姿态模型的状态信息特征分析和渲染,实现飞行器... 针对当前块匹配方法进行飞行器姿态视景模拟的拟合度不高的问题,提出一种基于OpenGL成像机理的飞行器姿态模拟方法,进行飞行器姿态的3D模型建模和纹理映射处理,采用模板匹配技术进行飞行器姿态模型的状态信息特征分析和渲染,实现飞行器姿态的实体模型三维重构。在OpenGL环境中进行实体建模,仿真结果表明,采用该方法进行飞行器姿态模拟的拟合精度高,图像渲染的输出信噪比高于传统方法,具有较好的视景仿真效果。 展开更多

关键词 视景仿真 OpenGL成像 飞行器姿态模拟 模板匹配技术

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空间飞行器姿态网络控制系统的模糊变结构控制 被引量：7

6

作者 徐利杰 董朝阳 王青 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期590-595,共6页

应对空间飞行器网络化的趋势,针对空间飞行器姿态网络控制系统模型的网络诱导时延、非线性和不确定性提出了分散模糊变结构控制方法。利用模糊系统对不确定性函数进行逼近,针对模糊逼近所带来的误差以及外部干扰项,采用补偿方法,使其对... 应对空间飞行器网络化的趋势,针对空间飞行器姿态网络控制系统模型的网络诱导时延、非线性和不确定性提出了分散模糊变结构控制方法。利用模糊系统对不确定性函数进行逼近,针对模糊逼近所带来的误差以及外部干扰项,采用补偿方法,使其对系统的影响最小。通过滑动模态面的设计,降低了网络诱导时延对姿控系统的影响。理论分析和仿真研究表明,提出的控制方法具有姿态跟踪精度高,实时计算量小,对网络诱导时延鲁棒性好,便于工程实现等优点。 展开更多

关键词 网络控制系统 空间飞行器姿态控制 变结构控制 模糊万能逼近器

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基于极化电磁波的飞行器姿态角估计新方法 被引量：2

7

作者 李成珠 陈广东 宁泽阳 《电讯技术》 北大核心 2012年第3期310-313,共4页

提出使用单矢量传感器进行飞行器姿态角估计的新方法,安装在飞行器平台的单电磁矢量传感器接收来自基站的极化电磁波信号,用MUSIC算法进行信号DOA和极化参数估计,得到机体坐标系到地理坐标系的转换矩阵即飞行器姿态矩阵,最终估计飞行器... 提出使用单矢量传感器进行飞行器姿态角估计的新方法,安装在飞行器平台的单电磁矢量传感器接收来自基站的极化电磁波信号,用MUSIC算法进行信号DOA和极化参数估计,得到机体坐标系到地理坐标系的转换矩阵即飞行器姿态矩阵,最终估计飞行器姿态角。Matlab仿真验证了该方法的有效性,姿态角估计误差在1.5°内,满足飞行器控制的要求。 展开更多

关键词 飞行器控制 矢量传感器 飞行器姿态角 极化电磁波

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飞行器姿态对GPS信号仿真的影响分析

8

作者 刘子令 姚志成 +1 位作者 范志良 王海洋 《电光与控制》 北大核心 2015年第7期57-60,74,共5页

现代飞行器运动特性复杂,其姿态变化引起的天线对空覆盖特性改变,使得天线前端接收的信号增益变化。传统GPS信号仿真,在处理其信号增益上没有考虑上述影响。为此,综合天线波瓣图、坐标系转换以及飞行器的姿态,导出GPS信号增益模型,实现... 现代飞行器运动特性复杂,其姿态变化引起的天线对空覆盖特性改变,使得天线前端接收的信号增益变化。传统GPS信号仿真,在处理其信号增益上没有考虑上述影响。为此,综合天线波瓣图、坐标系转换以及飞行器的姿态,导出GPS信号增益模型,实现飞行器姿态在GPS信号仿真上的体现,对于深化卫星信号仿真技术具有工程上的指导意义。 展开更多

关键词 飞行器姿态 GPS信号 天线波瓣图 信号增益 信号仿真

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隧道波导环境中旋翼飞行器姿态控制方法研究

9

作者 何光华 黄薛凌 +2 位作者 徐雅惠 齐金龙 周宇丰 《电子设计工程》 2023年第9期59-62,67,共5页

目前研究的旋翼飞行器姿态控制方法在隧道波导环境下控制精度较低,鲁棒性较差。为了解决上述问题,针对隧道波导环境研究了一种新的旋翼飞行器姿态控制方法。分析狭窄隧道环境下旋翼飞行器湍流的形成,研究飞机在飞行器湍流形成过程中的... 目前研究的旋翼飞行器姿态控制方法在隧道波导环境下控制精度较低,鲁棒性较差。为了解决上述问题,针对隧道波导环境研究了一种新的旋翼飞行器姿态控制方法。分析狭窄隧道环境下旋翼飞行器湍流的形成,研究飞机在飞行器湍流形成过程中的层流失稳、转捩与进入湍流发展状态。确定雷诺数,计算旋翼飞行器转捩位置,根据紊流尺度得到雷诺数。采用PCS对偏航通道、俯仰、滚转进行姿态控制,使旋翼飞行器可稳定、安全飞行。实验结果表明,研究的旋翼飞行器姿态控制方法具有较强的分析系统动态性能的能力,可以在隧道波导环境中保持良好的控制性能的能力,提高了鲁棒性。 展开更多

关键词 隧道波导环境 旋翼飞行器 姿态控制 控制方法 飞行器姿态

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西欧空间飞行器姿态与轨道控制技术 国际学术讨论会情况介绍之(二) 三、姿态控制和轨道控制执行元件

10

作者 屠善澄 《中国航天》 1978年第7期19-37,共19页

荷兰会议上关于姿态和轨道控制执行元件方面的论文有18篇,包括磁控技术、飞轮、单组元肼推进、双组元化学推进、固体推进和电推进等内容,基本上反映了欧洲当前技术水平和下阶段打算。 (一)

关键词 轨道控制 姿态控制 飞行器姿态 电推进 化学推进 燃烧室压力 敏感器 执行元件 干扰力矩 国际学术讨论会

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西欧空间飞行器姿态与轨道控制技术 国际学术讨论会情况介绍之(二) 四、轨道测量和控制以及其它问题

11

作者 屠善澄 《中国航天》 1978年第7期37-47,共11页

(一)关于卫星轨道测量和控制关于卫星的轨道设计、控制程序的提出、轨道测控的实施以及数据处理等方面的工作,主要由设在西德的欧洲空间控制中心(ESOC)完成。在这次荷兰会议上。

关键词 轨道控制 飞行器姿态 变轨 转移轨道 轨道测量 远地点发动机 国际学术讨论会 多体问题 空间控制 卫星跟踪

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西欧空间飞行器姿态与轨道控制技术 国际学术讨论会情况介绍之(二) 说明

12

《中国航天》 1978年第7期2-,共1页

欧洲空间局(ESA)于1977年10月3日至10月6日在荷兰阿姆斯特丹附近的诺德魏克主办召开了空间飞行器姿态及轨道控制系统国际学术讨论会。参加这次会议的有来自荷兰、法国、西德、英国、意大利、美国、加拿大、日本、巴西、印度等十三个国家... 欧洲空间局(ESA)于1977年10月3日至10月6日在荷兰阿姆斯特丹附近的诺德魏克主办召开了空间飞行器姿态及轨道控制系统国际学术讨论会。参加这次会议的有来自荷兰、法国、西德、英国、意大利、美国、加拿大、日本、巴西、印度等十三个国家的180多名代表。会上宣读了下列8个专题方面的论文,共54篇: 展开更多

关键词 国际学术讨论会 飞行器姿态 轨道控制系统 欧洲空间局 远地点发动机 诺德 情况介绍 日至 中国航空学会 章动阻尼器

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光学测量的飞行器空间姿态测量方法 被引量：5

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作者 李喆 丁振良 袁峰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期232-236,共5页

针对飞行器近景实验中的三维运动姿态参数测量,提出了一种基于序列图像的屏幕光斑成像法的数学模型.通过安装在飞行器表面的激光发射装置向屏幕上投射激光光斑的方法,首先用激光跟踪仪对实验场地内的多方位高速摄像机和固定屏幕进行全... 针对飞行器近景实验中的三维运动姿态参数测量,提出了一种基于序列图像的屏幕光斑成像法的数学模型.通过安装在飞行器表面的激光发射装置向屏幕上投射激光光斑的方法,首先用激光跟踪仪对实验场地内的多方位高速摄像机和固定屏幕进行全局标定并建立各坐标系间的转换关系,利用高速相机同步拍摄记录下屏幕上随飞行器姿态变化而变化的光斑位置,并对拍摄下来的光斑序列图像进行分析以确定飞行器的姿态参数.该方法避开了飞行器运动过程中因喷火等特性对拍摄图像的影响,同时将飞行器的姿态变化进行有效放大,从而使整体测量精度得到提高.实验数据表明,在一定转动范围内,该方法的测量精度不超过0.03°. 展开更多

关键词 光学测量 飞行器姿态测量 全局标定 激光跟踪仪

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空间飞行器大角度机动递阶饱和控制律设计 被引量：6

14

作者 董朝阳 华莹 +1 位作者 陈宇 王青 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期974-978,共5页

针对以飞轮为执行机构的空间飞行器进行姿态大角度机动递阶饱和控制。在初始状态任意,反作用轮输出力矩受限、速率饱和约束条件下,提出递阶饱和的变结构机动策略,即针对飞行器的运动学模型,利用飞行器的误差四元数和角速度,通过绕瞬时... 针对以飞轮为执行机构的空间飞行器进行姿态大角度机动递阶饱和控制。在初始状态任意,反作用轮输出力矩受限、速率饱和约束条件下,提出递阶饱和的变结构机动策略,即针对飞行器的运动学模型,利用飞行器的误差四元数和角速度,通过绕瞬时欧拉轴旋转,引入误差四元数限幅器,对姿态偏差进行逐次消除,提出了不需事先规划轨迹的绕欧拉轴逐次逼近控制算法。并且引入模糊推理规则来改进递阶饱和变结构控制设计,使得系统轨迹既能快速趋近滑动面又能降低抖振,有效减弱了一般变结构控制律中抖振问题,从而提高了变结构控制律的品质。 展开更多

关键词 空间飞行器姿态控制 变结构控制 模糊控制 LYAPUNOV稳定性

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基于积分滑模控制的飞行器主动容错控制技术研究 被引量：5

15

作者 李丽荣 刘春生 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第3期16-20,共5页

基于容错控制和积分滑模控制理论的研究,对飞行器姿态进行控制,使其具有容错性能。飞行器模型考虑一类具有不确定性以及可能存在执行器故障的非线性系统,针对该系统设计积分滑模控制器,使系统即使在执行器故障情况下也能保持较理想的控... 基于容错控制和积分滑模控制理论的研究,对飞行器姿态进行控制,使其具有容错性能。飞行器模型考虑一类具有不确定性以及可能存在执行器故障的非线性系统,针对该系统设计积分滑模控制器,使系统即使在执行器故障情况下也能保持较理想的控制特性。同时也对该系统分别设计基于Lyapunov直接法和常规滑模理论的控制器,便于仿真验证中作为比较。在有无执行器故障的情况下,观察3种控制对状态变量的影响效果,比较常规滑模和积分滑模控制下的抖振情况,结果表明积分滑模控制在控制效果和减弱抖振方面表现更好。 展开更多

关键词 飞行器姿态控制 容错控制 积分滑模控制 执行器故障

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空间飞行器系统的故障检测、识别和重新组合

16

作者 王永平 《中国航天》 1983年第4期19-22,共4页

空间飞行器控制系统日臻完善的自动化趋向使故障的自动检测和识别(FDI)成为可能。本文旨在对飞行器系统的故障检测、识别和重新组合(FDIR)的方法作一简要的介绍。

关键词 空间飞行器 飞行器控制系统 故障检测 飞行器系统 敏感元件 飞行器姿态 捷联式 马尔柯夫模型 奇偶检验 识别系统

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基于逆动力学和在线参数辨识的飞机姿态控制 被引量：9

17

作者 柳嘉润 申功璋 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期111-115,共5页

传统的综合飞行 火力控制系统的设计使用了PID(Proportion Inte gral Differential)结构的飞行 火力耦合器 ,具有鲁棒性差、设计工作量大等缺点 .提出了一种基于逆动力学和在线参数辨识的方法 ,用于直接设计综合控制系统中的姿态控制... 传统的综合飞行 火力控制系统的设计使用了PID(Proportion Inte gral Differential)结构的飞行 火力耦合器 ,具有鲁棒性差、设计工作量大等缺点 .提出了一种基于逆动力学和在线参数辨识的方法 ,用于直接设计综合控制系统中的姿态控制器 .其中 ,对飞机的转动动力学方程 ,推导得到了其逆特性的解析形式 ;使用在线参数辨识方法 ,对飞机的气动特性进行估计并用于舵面分配 .以六自由度非线性飞机模型为对象进行了仿真 ,结果表明所设计的姿态控制系统具有快速性好、通道间解耦效果明显、对气动模型误差的鲁棒性强等优点 .本方法也可推广用于其他的飞行器姿态控制系统设计 . 展开更多

关键词 姿态控制系统 飞机模型 飞行器姿态 火力控制系统 气动模型 气动特性 参数辨识 逆动力学 在线 鲁棒性

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扫描激光位置和姿态测量算法及实验研究 被引量：2

18

作者 朱大勇 王莹 王伟 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期214-216,220,共4页

对空间飞行器交会对接过程中的扫描激光测量算法进行了系统的分析和研究 ,提出了一种利用四反射镜测量飞行器位置和姿态的算法。建立了一套原理性的扫描激光测量实验系统 ,通过测量反射镜返回光信号的时间差、模拟计算出飞行器之间的距... 对空间飞行器交会对接过程中的扫描激光测量算法进行了系统的分析和研究 ,提出了一种利用四反射镜测量飞行器位置和姿态的算法。建立了一套原理性的扫描激光测量实验系统 ,通过测量反射镜返回光信号的时间差、模拟计算出飞行器之间的距离和方位角 。 展开更多

关键词 扫描激光 飞行器姿态 反射镜 光信号时间差

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机载三维成像激光雷达实时探测精度分析 被引量：4

19

作者 郑秋贞 杨华军 +1 位作者 李东 朱颖 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期612-615,共4页

为了提高机载增益调制型三维成像激光雷达系统实时探测时的测距精度,推导了该激光雷达的测距公式,可以得出距离精度与探测器探测到的光强密切相关,机载实时探测时各种运动引起的像移会通过强度图来影响测距精度和成像质量。基于光学成... 为了提高机载增益调制型三维成像激光雷达系统实时探测时的测距精度,推导了该激光雷达的测距公式,可以得出距离精度与探测器探测到的光强密切相关,机载实时探测时各种运动引起的像移会通过强度图来影响测距精度和成像质量。基于光学成像原理和坐标变换矩阵原理,分析了该激光雷达实时探测时飞行器姿态变化对成像质量的影响,分析结果显示,飞行器姿态变化对z方向的位移影响最大为0.0298个像素,可以忽略不计,而对x,y方向像移影响比较大。研究了飞行器同一个姿态变化对地面点的像移影响,研究结果表明,像移会随着地面物点对光轴的夹角和飞行方向的夹角改变而改变。 展开更多

关键词 像移 增益调制 飞行器姿态 坐标变换矩阵

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固体火箭发动机推力向量控制系统评述

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作者 林飞 王根彬 《中国航天》 1980年第8期10-17,共8页

固体火箭发动机推力向量控制系统的功用是根据飞行器控制系统的指令,偏转发动机喷焰排出方向,使其与飞行器轴线偏斜一定角度θ,从而改变反作用推力F的方向,此时,发动机推力F的径向分量Fsinθ就是侧向控制力Fs,它围绕飞行器重心产生一个... 固体火箭发动机推力向量控制系统的功用是根据飞行器控制系统的指令,偏转发动机喷焰排出方向,使其与飞行器轴线偏斜一定角度θ,从而改变反作用推力F的方向,此时,发动机推力F的径向分量Fsinθ就是侧向控制力Fs,它围绕飞行器重心产生一个控制力矩,用于飞行器姿态的稳定与控制。推力向量控制系统按指令要求控制推力向量偏角θ的方向与大小。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 发动机推力 飞行器控制系统 飞行器姿态 径向分量 控制力矩 液体火箭发动机 柔性接头 二次喷射 固体发动机

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