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近地卫星自主轨道确定和控制系统研究

卫星的完全自主导航是我国航天控制发展的挑战性课题。本文主要研究了卫星导航滤波器的设计及其在自主导航中的应用;对姿态敏感器用于卫星自主导航进行了有益的尝试;研究了一种轨道机动的解析方法。本文主要的研究工作如下:1.通过一个新变量的引入,研究了一种全新的位置矢量和速度矢量的表达式,并推导了基于这种表达方式的状态偏微分,得到了计算卫星任意时刻位置矢量和速度矢量相对于初始位置与速度矢量偏导数的统一闭形算法。研究了近地轨道卫星需要考虑的三种形式的摄动,建立了对地观测卫星的轨道动力学模型。2.对推广卡尔曼滤波器的线性化误差和计算量进行了分析。以推广卡尔曼滤波算法为基础,为提高滤波新息的修正能力,在一般情况下从理论上研究了一种改进的推广卡尔曼滤波修正算法,并且证明了此算法所具有的两个基本定理。分析表明,该算法能够提高精度,防止滤波发散,但计算量有所增加。3.本文对离散周期线性系统的自适应滤波器进行了研究,给出了滤波算法,接着把此算法推广到具有  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

近地小行星近距离卫星编队自主导航与构形控制技术研究

近地小行星探测是为揭示太阳系起源、演化及组成而开展的深空探测活动。由于近地小行星中存在着一类对地球安全具有潜在威胁的小行星,近地小行星探测和轨道偏转技术成为近年来的研究热点。在执行近地小行星探测及偏转任务时,目标小行星的轨道确定和探测卫星的自主导航与控制是其技术关键。由于小行星的物理特性无法精确获取,导致小行星附近的动力学环境无法确定,从而给卫星的导航和控制带来挑战,精确的自主导航方法与控制策略对任务成败起着至关重要的作用。本文针对近地小行星近距离卫星编队的自主导航与构形控制问题开展研究,主要研究成果如下:提出一种融合星间相对观测信息的卫星编队多传感器组合自主导航方法。建立小行星-卫星编队相对运动的动力学模型。构建一种改进的“小行星成像/距离+星间距离”观测模型,将星间距离观测信息与卫星观测小行星的导航信息组合。基于EKF滤波算法,估计编队中卫星相对于小行星的位置和速度。研究结果表明,加入星间距离测量信息可以提高导航精度,改善导...  (本文共176页) 本文目录 | 阅读全文>>

《农机化研究》2018年01期
农机化研究

基于NFS云存储网关的自主导航远程控制拖拉机设计

远程控制是自主导航拖拉机设计的核心技术,在脱离人工操作的作业条件下,必须对拖拉机进行准确的实时和远程控制。在远距离大面积作业时,为了使远程操作人员可以共享管理资源,提出了一种基于NFS的云存储网关,并将其应用在拖拉机的远程操作上,从而有效提高了采摘机器人的...  (本文共5页) 阅读全文>>

中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)
中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)

多波束少光子探测激光雷达关键技术研究

空间自主导航是计算和控制航天器飞行轨迹的过程,使其达到预定的目标,主要依赖于自身携带的高精度传感器系统所实时提供的目标相对位置和姿态信息。激光雷达是其中的一种传感器,具有分辨率高、体积小、精度高等优点,结合计算机视觉技术,可以在大范围内实现对动态目标的相对位置、速度、方位角以及相对角速度的测量,成为空间自主导航系统的重要组成部分。激光雷达是以激光测距技术为基础,通过将激光足印覆盖目标表面时,获取的所有激光光斑对应的角度-角度-距离等信息进行反演与融合,从而实现三维成像。对应用在空间自主导航中的激光雷达而言,为了减小由于相对运动所引起的图像畸变与失真,对单次成像速率以及图像分辨率提出了极高的要求。而激光雷达的成像速率主要取决于激光足印完全覆盖目标表面所占用的时间,单元扫描型激光雷达使用单束激光发射,覆盖目标表面时间较久,因而成像速率较慢。大面阵凝视型激光雷达虽然单次激光发射便可将目标完全覆盖,但其分辨率有限。而采用多束激光并扫的方...  (本文共121页) 本文目录 | 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

基于拓扑图节点递推的自主导航方法研究

本文针对无卫星条件下地面移动机器人在未知环境中的自主导航问题,重点开展了基于双目视觉/微惯性/偏振光传感器组合的自主导航方法研究,主要的研究工作和创新点如下:研究了如何将图论的相关理论在自主导航中的应用问题,给出了一种基于图节点和图边的导航信息表示方法。该方法将载体的位置和航向信息与图论的节点相关联,由图边对图节点形成约束,约束边分为相对约束边和绝对约束边两种,分别用普通图边和环边表示。据此,给出了一种适用于相对约束边和绝对约束边的图优化算法,仿真分析表明,该算法具有比现有算法更好的优化效果。深入分析了偏振光传感器的误差模型,提出了一种基于迭代最小二乘的标定算法,以及一种三通道任意角度安装的偏振角优化算法。仿真和实验结果表明,该标定和优化算法具有比较高的解算精度。针对双目视觉/微惯性组合导航中联合标定问题,提出了一种基于多个静态位置测量铅垂方向矢量的联合标定方法,并进行了误差分析,可为视觉/微惯性组合导航提供精确的相对姿态安装关...  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京农业大学
南京农业大学

农业车辆自主导航控制算法研究

在农业机械化快速发展的大好形势下,以农业机械为载体,发展智能化农业机械能够有效地提高农业生产的质量和效率、较少环境污染,高效利用农业资源,取得经济效益与环境效益。本文以实现农业车辆精确导航为目的,搭建了智能化农业车辆试验平台,采用 RTK-DGPS(Real time kinematics Differential GPS,实时动态差分 GPS)导航方式,深入研究了 PID(Proportion Integration Differentiation,比例积分微分)、FOPID(Fractional order PID,分数阶 PID)以及 ADRC(Active Disturbances Rejection Controller,自抗扰控制器)控制算法。主要研究内容与结论如下:1、搭建了智能化农业车辆试验平台。以稳定可靠、精度高、响应快、易于控制为目标设计试验平台,试验平台包括传感器系统、执行机构与CAN-Bus通信网络。传感...  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
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非线性滤波技术研究及其在深空探测自主导航中的应用

随着国家火星探测任务的正式立项,中国的火星探测正在大踏步的向前迈进。火星距离地球0.5-4亿千米。如此远的距离意味着巨大的通信时延,导致探测器必须能够自主修正巡航过程中的各种误差才能完成这项艰巨的任务,而滤波算法在修正导航位置和速度的偏差中起关键作用。深空环境复杂多变,探测器的轨道动力学模型和导航系统量测模型必然都是非线性的,只能使用非线性滤波算法来处理以上模型。因此本文的研究重点是非线性滤波算法,尤其是粒子滤波(Particle Filter,PF),目标是对粒子滤波进行改进。同时,本文的应用场景是火星探测巡航段,为了将非线性滤波算法应用于探测器巡航的过程中,必须先建立一个有效的探测器自主导航系统。下面是本文的几点主要工作。1、针对探测器巡航段的导航需求,分析各种导航方式的利弊,最终选定光学自主导航作为本文的自主导航方式。在仿真条件下,建立光学自主导航系统最重要的四个步骤是:建立系统的状态方程和量测方程、建立巡航段探测器标称轨...  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>