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

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.     

DWS19微型捷联惯性波浪传感器

惯性波浪传感器在动态波浪环境中的姿态保持,以往多通过机械/电式等稳定结构实现。本文创新性采用捷联姿态解算/补偿的方法实现"数字稳定平台"的功能,可消除波浪传感器对机械/电稳定结构的依赖,实现独立捷联工作,是波浪传感器向小型化、低功耗、低成本方向发展的关键技术突破。文中介绍了DWS19微型捷联惯性波浪传感器的系统硬件组成、捷联姿态解算/补偿、频域数值积分、谱波浪特征反演等关键技术、标准转台及海上测试情况。研究结果表明:(1)捷联姿态校正后的垂直方向加速度和位移均有明显改变;(2)频域数值积分比时域数值积分的精度更高;(3)谱波浪特征反演结果与时域跨零结果基本吻合。经国家海洋标准计量中心波浪转台测试表明,DWS19高度、周期实测精度均达到目前惯性波浪传感器的优秀指标等级。长时间的海上观测应用也验证了DWS19在海洋环境下的可靠性和稳定性,满足工程使用。     

一种利用BDS/INS的杆塔姿态测量算法

基于姿态信息是状态监测的关键参数这一特征,提出一种北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite sys-tem,BDS)和惯性导航系统(inertial navigation system,INS)融合的杆塔姿态测量算法.由惯性传感器解算输出姿态信息得出基线向量搜索范围,提高了整周模糊度的求...     

基于BP神经网络的固定翼航空电磁线圈姿态校正

固定翼航空电磁系统在测量过程中受风向、飞机飞行颠簸等影响,线圈姿态会发生变化,使接收到的电磁响应产生偏差。本文基于法拉第电磁感应定律,利用线圈坐标系和系统坐标系之间的转换关系,推导了线圈姿态变化时的电磁响应计算公式,得出电磁响应由线圈姿态变化过程中切割地磁场所产生的动态响应以及线圈处于倾斜状态下所感生的静态响应组成。并研究了基于BP神经网络的线圈姿态校正算法,首先利用地磁场和线圈姿态角度计算去除动态响应,然后构建BP神经网络模型,用该网络得出静态响应系数,实现静态响应校正。仿真结果表明,经过校正后的电磁响应数据质量得到很大改善。     

一种基于北斗导航系统的多天线定向测姿方法研究

随着我国北斗导航系统的不断完善,北斗产业新兴发展,多种基于北斗系统的卫星导航技术应用于军民各个方面。本文提出了阻尼LAMBDA算法流程,利用北斗数据实现超短基线的单频单历元解算用于平台的多天线姿态解算,并利用仿真数据和实地测试验证了本文所提出的多天线姿态解算算法。     

直立式水下驻留平台座底稳定性分析

建立了适用于大攻角状态的水下平台六自由度数学模型,使用四元数替代欧拉角描述平台姿态,以消除某些特殊情况下因平台姿态变化或个别欧拉角不确定性导致的运动方程奇异现象。 基于弹性力学相关理论建立符合海底真实物理特性的弹塑性数值模型,将座底平台-海底间交互作用与平台空间运动模型相结合,预报直立式平台座底驻留后对海流作用的运动响应,分析平台座底稳定性,为后续设计提供参考。     

“世越号”沉船打捞中综合海洋测绘技术的应用

韩国"世越号"沉船打捞于2015年8月开展,打捞方案的制定和实施均需要海洋测绘技术的支持,尤其是水下穿钢梁施工,对水下定位精度要求极高。详细介绍了整个打捞施工过程中应用的海洋测绘技术,主要包括沉船水下三维姿态探测、沉船周边地形地貌地质调查、海洋环境监测、水上水下导航定位以及沉船起浮姿态监测等。通过一系列的技术创新,促进了打捞施工的顺利进行,为"世越号"打捞出水提供了重要的技术保证,开创了综合海洋测绘技术在重大救助打捞领域的系统作业模式。     

全姿态水下移动平台模式切换姿态控制研究

为了适应复杂海洋环境中多样性的观探测任务需求,本文提出了一种融合Argo浮标、水下滑翔机（Glider）和自治式水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,AUV） 3种工作模式的全姿态水下移动平台（All-attitude Multimode Underwater Vehicle,AMUV）。首先,基于3种水下移动平台的工作原理,建立了AMUV的六自由度动力学模型;然后,针对动力学模型中的非线性耦合特性及模式切换过程中的驱动位形变化等问题,基于比例、积分、微分控制器（Proportional Integral Derivative,PID）与模糊控制概念,设计了不依赖于数学模型的自适应模糊PID姿态控制器,实现了AMUV多模式切换过程中的姿态控制;最后,开展多模式切换控制仿真实验,将自适应模糊PID控制器与传统PID控制器仿真结果进行对比,并设计了全模式任务工况,仿真结果表明,本文提出的控制器能够精确和稳定地控制AMUV进行多种工作模式的相互切换。     

可见光通信平板光源高精度视觉室内定位方法

基于可见光通信与矩形平板LED光源,提出一种室内视觉高精度定位方法,为室内移动机器人提供一种精度高、速度快、成本低的室内定位系统方案.该方法首先利用可见光通信技术获取LED光源的坐标信息,利用单个视觉传感器对矩形LED光源进行成像测量,同时使用IMU传感器记录成像测量的倾斜姿态角辅助单像空间后方交会解算;然后设计并仿真...