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空间飞行器的姿态识别

研究不变矢量在固联和轨道坐标系下的表达,得出了一个坐标系在另一个坐标系中旋转的变  (本文共4页) 阅读全文>>

国防科学技术大学
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基于星敏感器的星模式识别算法及空间飞行器姿态确定技术研究

星敏感器(又称为星跟踪器)是一种极高精度的姿态确定仪器。在过去大约30年里,已经研制了两代CCD星敏感器。第二代CCD星敏感器由于无姿态累计误差、指向精度高、快速的故障恢复能力和具有完全自主的导航能力而受到人们的关注,成为当前和未来空间飞行器的首选姿态测量仪器。星敏感器在实际的应用中,需要解决两大关键技术问题,其一是星模式的识别问题,其二是基于CCD星敏感器的空间飞行器姿态确定(估计)问题。论文以星敏感器在军事上应用为背景,系统地研究并解决了星敏感器在实用中面临的两大关键技术问题。论文包括三部分。第一部分的包括以下内容:课题的来源、研究背景及选题依据、国内外在该领域的研究现状、论文所做的主要工作及贡献、论文的总体结构、有关的天文常识、CCD器件简介和CCD星敏感器坐标系的定义。论文的第二部分研究了两大关键技术问题之一—星模式的识别问题。包括以下内容:扼要介绍了星图的预处理;给出了星模式的识别特征的选取准则;归纳并研究了现有的星模...  (本文共153页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

CCD星敏感器星图识别算法研究

星敏感器是现行确定飞行器姿态姿态测量仪器中精度最高的。跟其他姿态敏感器相比,星敏感器还具有自主性强、无姿态积累误差等优点。星图识别是星敏感器研制过程的关键技术之一。本论文从提高星敏感器的数据更新率和星图误匹配等问题出发,对星图识别算法进行了深入研究,取得了一些成果,完成了以下工作:对星敏感器的总体硬件结构方案进行了描述。星敏感器的硬件主要分为两大部分:星图采集和预处理部分、星图识别部分。对现有的经典星图识别算法和相应的导航星库的建立方式进行了深入的分析和对比,采用了KMP(Knuth-Morris-Pratt)算法实现了星图识别,一方面提高了识别率,一方面缩短了识别的时间。但是,原始的0-1字符串包含了大量的无用信息,在导航星库中占用了绝大部分空间;而且在拍摄星图和导航库星图不重合时不能正确识别。为此,采用一种改进后的快速字符匹配算法。该方法选取一定的主星和副星作定位,避免了星图的旋转和平移带来的影响,并且对原始的0-1导航星库...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

变结构微小空间飞行器释放与运动特性研究

变结构微小空间飞行器是一类具有伸展结构,在发射过程中从折叠状态展开至规定工作形态的飞行器,展开成型后空间飞行器将保持固定结构进入自由飞行阶段。本文针对其结构和工作特点,应用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的手段,对变结构微小空间飞行器的释放发射、自由飞行过程进行了系统研究,获得了该飞行器运动特点和动力学特性,主要研究内容包括以下几方面:1.对变结构微小空间飞行器的主要工作系统,包括动力装置、轴向展开机构和径向展开机构等,完成了结构设计,并对各分系统的结构组成和工作原理进行了分析;对变结构微小空间飞行器系统的任务要求和主要计算参数进行了说明:建立了空间飞行器的时序工作流程方案,系统分析了各时序工作任务,得到了变结构微小空间飞行器在整个运行过程中的时序工作特点。2.设计了固体火箭发动机内弹道性能测试试验和变结构微小空间飞行器地面释放发射试验,对动力装置的工作性能和飞行器的释放发射过程进行了研究。采用高速摄像及多通道瞬态信号记录仪等...  (本文共136页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

星图识别算法及空间飞行器姿态确定研究

星敏感器是一种矢量姿态敏感器,它以恒星位置为参考矢量进行姿态的测量和确定,由于其指向精度高、无姿态积累误差等优点而受到人们的青睐。在星敏感器应用过程中,需要解决两大关键技术:一个是星图识别问题,另外一个是基于星敏感器的姿态确定问题。本文针对星敏感器应用过程中涉及的星图识别算法理论,以及基于星敏感器矢量观测的姿态计算方法作了以下几个方面的工作:1.分析了星图识别算法以及姿态计算中需要的坐标系理论和四元数理论。详细推导了四元数坐标变换公式和运动方程,为四元数理论在姿态解算中的应用提供了理论依据。2.研究了恒星在视场内的统计分布规律,提出了导航星的选取和导航星库构造方法的参考准则。在此基础上,研究了三种传统经典星图识别算法,从理论上进行对比研究,分析了各自的优缺点。3.从理论上推导了TRIAD、q-方法、QUEST等三种基于星敏感器矢量观测的姿态确定算法。同时给出了具体的算例,详细分析了三种算法的适用范围和计算精度。4.在传统扩展卡尔...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

厦门大学
厦门大学

非线性模型预测控制(NMPC)在微型飞行器自适应控制中的应用

随着空间事业的发展,飞行器的规模越来越大,对姿态控制性能的要求也越来越高。飞行器是在一定的空间环境中飞行,而空间环境中充满着各种物理介质,对飞行器的姿态运动产生不同程度的影响,所以空间飞行器的姿态控制相当复杂,它受到如下因素的制约:(ⅰ)带时延的非线性动态特性(ⅱ)模型和参数的不确定性(ⅲ)燃料的激荡性以及燃料消耗所引起飞行器的质量变化(ⅳ)推力和输入力矩的约束性(ⅴ)额定角速度约束和姿态约束(ⅵ)在故障发生的情况下自动重新配置的必要性。当前飞行器主要的控制方法是基于近似时不变线性系统的频域分析法(如PID控制),这种方法的优点是简单且易于稳定性和鲁棒性分析,但它所达到的低性能和低效率却转化成了飞行器控制过程的附加载荷,还远不够满足当前飞行器控制的要求。非线性模型预测控制NMPC(Nonlinear Model Predictive Control)是求解多变量非线性系统的一种有效方法,目前已成功地应用于包括复杂的非线性并带有高...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>