基于优化粒子群算法的微纳卫星电机参数整定 被引量：1

1

作者 周航 王昊 金仲和 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期13-23,共11页

针对传统PID控制器控制无刷电机时系统响应慢、速度波动大的问题,以及手动整定大规模电机参数繁琐重复的问题,采用了一种基于粒子群优化算法的无刷直流电机PID参数整定方法,用于确定电机闭环控制系统中PI控制器的参数。首先建立磁场定... 针对传统PID控制器控制无刷电机时系统响应慢、速度波动大的问题,以及手动整定大规模电机参数繁琐重复的问题,采用了一种基于粒子群优化算法的无刷直流电机PID参数整定方法,用于确定电机闭环控制系统中PI控制器的参数。首先建立磁场定向控制技术驱动的无刷直流电机控制系统仿真模型,然后在此模型上应用优化粒子群算法进行参数整定优化的迭代过程,得到整定后的控制器参数结果。分析优化粒子群算法整定后的电机速度响应和力矩输出情况,并与传统手动整定结果和其他算法的整定结果进行对比。实验结果表明,提出的优化粒子群算法整定的控制器速度响应更快并且输出力矩更稳定,并且对电机参数的小幅度变化有鲁棒性,该方法可以适用于大规模同类别同批次的电机控制器参数标定。 展开更多

关键词 微纳卫星 控制系统 无刷直流电机 PID控制 参数整定 粒子群算法

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用于低轨卫星扩频通信系统的高动态快捕算法

2

作者 徐兆斌 谢志强 +2 位作者 袁新博 金小军 金仲和 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第8期1727-1737,共11页

针对低轨卫星扩频通信系统信噪比较低且多普勒频偏较大的问题,提出改进的FFT-IFFT捕获算法.利用扫频区间的边带信息估计捕获区间,在高灵敏度高动态条件下减少FFT次数并缩短捕获时间.结合数字自动增益控制(AGC)辅助的捕获机制降低误捕概... 针对低轨卫星扩频通信系统信噪比较低且多普勒频偏较大的问题,提出改进的FFT-IFFT捕获算法.利用扫频区间的边带信息估计捕获区间,在高灵敏度高动态条件下减少FFT次数并缩短捕获时间.结合数字自动增益控制(AGC)辅助的捕获机制降低误捕概率,提升了算法的可靠性.理论分析与实验表明,改进算法比传统算法更有优势,在满足检测概率大于99%、最小载噪比为34.66 dB、最小信噪比为16 dB的情况下,极限灵敏度可达-130 dBm,总多普勒频偏捕获范围可达140 kHz,捕获时间低至0.8 s,满足实际应用的需求,已应用于浙江大学自主研制的某大规模低轨卫星星座中. 展开更多

关键词 低轨卫星 捕获算法 多普勒频偏 高灵敏度 高动态

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微纳卫星星座的Kuhn-Munkres匹配部署优化方法 被引量：2

3

作者 刘思阳 蒙涛 +1 位作者 雷家坤 金仲和 《宇航学报》 CSCD 北大核心 2021年第7期895-906,共12页

针对将半长轴、升交点赤经、纬度辐角均不同的低轨微纳卫星群部署到同一轨道面不同目标相位的星座部署问题,提出一种基于Kuhn-Munkres(KM)匹配的星座部署优化方法。通过KM算法实现卫星和目标纬度辐角的优化匹配,充分利用J 2摄动,使升交... 针对将半长轴、升交点赤经、纬度辐角均不同的低轨微纳卫星群部署到同一轨道面不同目标相位的星座部署问题,提出一种基于Kuhn-Munkres(KM)匹配的星座部署优化方法。通过KM算法实现卫星和目标纬度辐角的优化匹配,充分利用J 2摄动,使升交点赤经借助半长轴和纬度辐角的部署而得到同步修正,从而节约燃料。仿真结果表明,相比于传统部署方法,在相同约束下,优化后的部署方法使各星平均燃耗减少,各星燃耗量均衡性提高。弥补了传统同轨星座部署中将各星初始位置简化为空间一点且忽略部署过程中的升交点赤经漂移的不足。采用有限常值推力实现轨道机动,适用于携带微推力推进系统的微纳卫星。 展开更多

关键词 微纳卫星星座 星座部署 相位分离 J_(2)摄动 Kuhn-Munkres(KM)算法 燃料优化

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大规模卫星星座组网的码分多址干扰分析 被引量：2

4

作者 徐可笛 徐兆斌 +3 位作者 郭晓旭 杨嘉 成恒飞 金仲和 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2885-2892,共8页

码分多址(CDMA)的通信体制是大规模卫星星座组网的主要部分,针对星间多通道通信存在多址干扰的情况,对其接收链路建立模型,描述灵敏度与比特能量噪声密度比(BENR)、设备采样信噪比(SNR)的关系,并分析多址干扰和加性白噪声对SNR的影响。... 码分多址(CDMA)的通信体制是大规模卫星星座组网的主要部分,针对星间多通道通信存在多址干扰的情况,对其接收链路建立模型,描述灵敏度与比特能量噪声密度比(BENR)、设备采样信噪比(SNR)的关系,并分析多址干扰和加性白噪声对SNR的影响。在MATLAB仿真不同接收、干扰功率时的BENR与灵敏度,仿真结果表明,信干比(SIR)大于0 dB时,干扰信号对灵敏度影响较小,而维持高灵敏度时可抵抗−6 dB干扰。建立3个发射器和1个接收器的实验平台,由Chipscope、MATLAB软件处理数据,得到符合实际应用需求的接收灵敏度,实验结果表明,SIR大于0 dB时,接收灵敏度可达−107 dBm,高灵敏度下可抵抗−9 dB干扰,误差影响因素为电路噪声。理论分析与实测相符,为实际低轨卫星星座组网的设计奠定了基础。 展开更多

关键词 星座 卫星通信 码分多址 多址干扰 灵敏度

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高精度测量装置大气环境参数校准深度学习混合代理模型

5

作者 袁新博 徐兆斌 +3 位作者 李自茹 潘健 金小军 金仲和 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第7期1547-1556,共10页

为了提高测量装置在野外校准时的大气折射率补偿精度,提出基于深度学习理论的高精度物理场混合代理拟合模型.正逆向时间序列预测扩充传感器阵列,获取高精度的环境参数优化大气折射补偿系统,增加同一时刻传感器阵列观测点位的分布密集程... 为了提高测量装置在野外校准时的大气折射率补偿精度,提出基于深度学习理论的高精度物理场混合代理拟合模型.正逆向时间序列预测扩充传感器阵列,获取高精度的环境参数优化大气折射补偿系统,增加同一时刻传感器阵列观测点位的分布密集程度.以气象参数中的温度场为例,仿真结果表明,所提模型相较于传统多点法补偿模型具有更高的精度,所提模型使环境参数的精度提高了71.8%,标准差降低了73.1%.蒙特卡洛仿真分析的结果证明,所提模型相较于传统多点法具有更强的稳定性. 展开更多

关键词 测量装置 环境参数 传感器阵列 时间序列分析 径向基函数插值

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基于改进指针网络的卫星对地观测任务规划方法 被引量：4

6

作者 马一凡 赵凡宇 +1 位作者 王鑫 金仲和 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期395-401,共7页

针对卫星观测任务规划问题约束复杂、求解空间大和输入任务序列长度不固定的特点,使用深度强化学习(DRL)方法对卫星观测任务规划问题进行求解.综合考虑时间窗口约束、任务间转移机动时间和卫星电量、存储约束,对卫星观测任务规划问题进... 针对卫星观测任务规划问题约束复杂、求解空间大和输入任务序列长度不固定的特点,使用深度强化学习(DRL)方法对卫星观测任务规划问题进行求解.综合考虑时间窗口约束、任务间转移机动时间和卫星电量、存储约束,对卫星观测任务规划问题进行建模.基于指针网络(PN)的运行机制建立序列决策算法模型,使用Mask向量来考虑卫星观测任务规划问题中的各类约束,并通过Actor Critic强化学习算法对模型进行训练,以获得最大的收益率.借鉴多头注意力(MHA)机制的思想对PN进行改进,提出多头注意力指针网络(MHA-PN)算法.根据实验结果可以看出,MHA-PN算法显著提高了模型的训练速度和泛化性能,训练好的MHA-PN算法模型可以直接对输入序列进行端到端的推理,避免传统启发式算法迭代求解的过程,具有较高的求解效率. 展开更多

关键词 卫星观测任务规划 组合优化问题 深度强化学习 指针网络(PN) Actor Critic 多头注意力指针网络(MHA-PN)

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密集观测场景下的敏捷成像卫星任务规划方法 被引量：4

7

作者 马一凡 赵凡宇 +1 位作者 王鑫 金仲和 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1215-1224,共10页

针对密集观测场景下敏捷成像卫星任务规划问题求解空间大、输入任务序列较长的特点,综合考虑时间窗口约束、任务转移时卫星姿态调整时间、存储约束和电量约束,对敏捷成像卫星任务规划问题进行建模.提出融合IndRNN和Pointer Networks的... 针对密集观测场景下敏捷成像卫星任务规划问题求解空间大、输入任务序列较长的特点,综合考虑时间窗口约束、任务转移时卫星姿态调整时间、存储约束和电量约束,对敏捷成像卫星任务规划问题进行建模.提出融合IndRNN和Pointer Networks的算法模型(Ind-PN)对敏捷成像卫星任务规划问题进行求解,使用多层的IndRNN结构作为算法模型的解码器.基于Pointer Networks机制对输入任务序列进行选择,使用Mask向量考虑敏捷成像卫星任务规划问题中的各类约束.基于Actor Critic强化学习算法对算法模型进行训练,以获得最大的观测收益率.实验结果表明,对于密集观测场景下的任务规划,Ind-PN算法的收敛速度更快,可以获得更高的观测收益率. 展开更多

关键词 敏捷成像卫星 任务规划问题 密集观测场景 Ind-PN 强化学习

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基于圆周相关扩频信号的快速捕获改进方法

8

作者 刘洁 张朝杰 +1 位作者 金小军 金仲和 《中国空间科学技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第2期109-117,共9页

针对大多普勒频偏、低信噪比条件下长周期伪码的扩频信号捕获问题,提出了一种基于圆周相关扩频信号的快速捕获改进方法。该算法对圆周相关后的结果利用快速傅里叶变换(FFT)进行频率估计,扩大了传统圆周相关法的扫频步进,使扫频步进不再... 针对大多普勒频偏、低信噪比条件下长周期伪码的扩频信号捕获问题,提出了一种基于圆周相关扩频信号的快速捕获改进方法。该算法对圆周相关后的结果利用快速傅里叶变换(FFT)进行频率估计,扩大了传统圆周相关法的扫频步进,使扫频步进不再受跟踪环路带宽的限制。理论分析及仿真结果表明,在信噪比为-34 dB、多普勒频率为500 kHz条件下算法可以正确地估计出伪码相位和多普勒频偏。在达到相同的灵敏度条件下,所提算法的平均捕获时间与传统的圆周相关法相比缩短了约47%,与基于FFT的并行频率搜索法相比缩短了约88%。另外,用于频率估计的FFT点数仅占圆周相关点数的1%,故额外增加的硬件资源很少。算法逻辑控制简单,尤其适用于大多普勒频偏、低信噪比及长周期伪码的卫星通信系统。 展开更多

关键词 卫星通信系统 直接序列扩频 信号捕获 圆周相关 快速傅里叶变换

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四象限模拟太阳敏感器的高精度补偿标定方法 被引量：4

9

作者 邓华健 王昊 +1 位作者 王本冬 金仲和 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1993-2001,共9页

为了提高微纳卫星的定姿精度,针对四象限模拟太阳敏感器提出高精度误差补偿方法,设计完整的自动标定流程.分析四象限硅光电池片光生电流的测量过程,将太阳光入射后的投影关系进行建模,提取主要误差源.综合考虑各环节,对各路电流测量误... 为了提高微纳卫星的定姿精度,针对四象限模拟太阳敏感器提出高精度误差补偿方法,设计完整的自动标定流程.分析四象限硅光电池片光生电流的测量过程,将太阳光入射后的投影关系进行建模,提取主要误差源.综合考虑各环节,对各路电流测量误差进行单独矫正,对机械加工与安装误差和忽略遮光罩厚度导致误差进行补偿,形成了完备的补偿方法.实验结果表明,机械加工与安装误差为主要误差源,忽略遮光罩厚度导致误差的影响略大于电流测量误差的影响.应用该方法在±40°视场范围内补偿前平均精度为3.072°(1σ),补偿后平均精度为0.177°(1σ),现有其他方法标定后精度为0.5°(1σ),提出方法的精度提升了约3倍.针对标定测试工序,设计全流程自动化标定测试方法,效率明显提高,适合大批量应用. 展开更多

关键词 四象限 太阳敏感器 误差分析 补偿 标定

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用于星间通信的高灵敏度快捕算法 被引量：4

10

作者 郭晓旭 徐兆斌 +2 位作者 成恒飞 杨嘉 金仲和 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期43-50,共8页

为实现微小卫星快速协同工作,满足星间通信链路对扩频信号捕获算法提出的高灵敏度与快速捕获的要求,对常用捕获算法的原理进行分析,针对传统信号捕获方法存在的捕获灵敏度低、捕获时间长、信噪比要求高等缺陷,提出一种适用于星间链路的... 为实现微小卫星快速协同工作,满足星间通信链路对扩频信号捕获算法提出的高灵敏度与快速捕获的要求,对常用捕获算法的原理进行分析,针对传统信号捕获方法存在的捕获灵敏度低、捕获时间长、信噪比要求高等缺陷,提出一种适用于星间链路的FFT快速捕获算法,该算法在传统FFT码相位捕获法的基础上通过多路并行架构、特殊同步序列、降速率抽取、非相干累加等优化策略对传统算法的捕获灵敏度及捕获速度进行改善。基于对改进算法的可行性进行检验,首先通过理论公式推导了算法的极限灵敏度、抗干扰能力与理论捕获时间,其次,在MATLAB软件中设置典型任务环境对算法的各项性能进行仿真,最终通过搭建硬件测试平台对算法进行性能实测。仿真及硬件测试表明:该算法相对于传统捕获算法性能有明显提升,改进算法的极限捕获灵敏度可达-130 dBm,捕获时间小于100 ms,符合卫星通信环境设计需求,并已在自主研制的天平二号卫星的星间通信机中验证了其可行性;改进算法还可通过调节算法的并行路数、非相干累加次数等算法要素兼容不同应用环境需要。 展开更多

关键词 卫星编队组网 星间通信 扩频通信 伪码捕获 高灵敏度

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大规模星座组网通信的多址接入方式优化 被引量：4

11

作者 郭晓旭 徐兆斌 +2 位作者 徐可笛 朱耀伟 金仲和 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期644-653,共10页

在大规模卫星星座技术中,卫星内部网络的建立是重中之重,而随着星座的网络容量不断扩大、卫星节点的不断增多,以往的卫星多址接入技术已经不能满足超大规模星座的网络容量需求。针对大规模星座中卫星节点的海量连接对组网通信新方式的需... 在大规模卫星星座技术中,卫星内部网络的建立是重中之重,而随着星座的网络容量不断扩大、卫星节点的不断增多,以往的卫星多址接入技术已经不能满足超大规模星座的网络容量需求。针对大规模星座中卫星节点的海量连接对组网通信新方式的需求,以稀疏码分多址技术(sparse code multiple access,SCMA)为基础建立星间稀疏扩频通信系统,提出了利用枚举遍历算法进行码本设计、迭代矫正算法完成接收端的信道估计等核心技术,同时对大规模星座的信道特点进行分析并在MATLAB中建立了对应星间信道模型,在该信道模型基础上对系统进行性能仿真。仿真结果表明在同等能噪比条件下,所建稀疏扩频星间通信系统与正交频分多址技术(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)、码分多址技术(code division multiple access,CDMA)相比取得了更优的误码率特性,并且,该系统相对于CDMA技术其门限能噪比有2 dB以上的性能优化,相对于OFDMA技术则有着50%的时频资源利用率提升。 展开更多

关键词 星座组网 信道模型 星间链路 网络容量 稀疏扩频

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基于信息共享的多智能体自主电子干扰系统 被引量：2

12

作者 张盼 丁华 +3 位作者 张颖而 李冰凝 皇甫江涛 金仲和 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期75-83,共9页

为了实现电子干扰机在复杂电磁环境中对辐射源的有效干扰,利用多智能体电子干扰机与信息共享机制,突破原有单传感器的有限信息感知能力,实现实时动态态势信息共享,增强电子干扰机的智能决策认知能力.基于信息共享的多智能体自主电子干... 为了实现电子干扰机在复杂电磁环境中对辐射源的有效干扰,利用多智能体电子干扰机与信息共享机制,突破原有单传感器的有限信息感知能力,实现实时动态态势信息共享,增强电子干扰机的智能决策认知能力.基于信息共享的多智能体自主电子干扰系统实现了μs级的干扰参数快速收敛,减小了单传感器的信息误差概率.通过仿真实验表明,基于该方法的干扰参数更新策略随着态势环境的动态变化而实时自主调整,实现了更加自主与智能的认知电子干扰系统. 展开更多

关键词 信息共享 多智能体电子干扰机 Q-LEARNING 态势感知

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基于扩频信号的数字广义线性自干扰消除器

13

作者 徐天晴 宋仁庭 +1 位作者 黄家骏 张朝杰 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1977-1986,共10页

针对带内全双工系统中的自干扰信号问题,设计有效的数字域消除方案.分析自干扰信号中各分量的功率量级,针对I/Q不平衡引起的镜像分量,设计基于广义线性模型的数字域LMS自干扰消除器.为了提高自干扰消除性能,引入扩频伪码,以加强自干扰... 针对带内全双工系统中的自干扰信号问题,设计有效的数字域消除方案.分析自干扰信号中各分量的功率量级,针对I/Q不平衡引起的镜像分量,设计基于广义线性模型的数字域LMS自干扰消除器.为了提高自干扰消除性能,引入扩频伪码,以加强自干扰信号和有用信号间的非相关性.仿真结果表明,设计的数字域消除器具备在不同镜像抑制比条件下对镜像分量的重建和抵消能力.引入扩频伪码,能够减小滤波器误差向量中因信号相关性导致的估计噪声,仿真中最高获得了7.5 dB的消除量提升.在不同输入信干比的条件下,采用广义线性模型和引入扩频伪码,均提升了数字域消除器的性能. 展开更多

关键词 带内全双工 自干扰消除 广义线性模型 扩频 自适应滤波器

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