利用星敏感器的卫星自主导航 被引量：19

1

作者 董云峰 章仁为 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第4期36-41,共6页

本课题对利用星敏感器进行卫星自主导航问题作了初步的研究。研究表明，当已知地球大气的星光折射模型，则可利用星光折射的测量或掩星时刻的测量来实现卫星的自主导航，在导航过程中不需要精确的姿态确定。研究报告提出了相应的基本导... 本课题对利用星敏感器进行卫星自主导航问题作了初步的研究。研究表明，当已知地球大气的星光折射模型，则可利用星光折射的测量或掩星时刻的测量来实现卫星的自主导航，在导航过程中不需要精确的姿态确定。研究报告提出了相应的基本导航算法，讨论了误差的影响。通过数学仿真模拟计算，给出了数值结果，揭示了这类导航的若干特点。 展开更多

关键词 卫星 自主导航 星敏感器 姿态敏感器

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航天器姿态自抗扰控制 被引量：21

2

作者 吴忠 黄丽雅 +1 位作者 魏孔明 郭雷 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1617-1622,共6页

为抑制航天器自身结构参数变化和内外扰动对姿态控制精度和姿态稳定度的影响,设计了航天器姿态自抗扰控制器.自抗扰控制器(ADRC)由跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)和姿态反馈控制器(AFC)3部分组成.跟踪微分器负责安排姿态指令过渡... 为抑制航天器自身结构参数变化和内外扰动对姿态控制精度和姿态稳定度的影响,设计了航天器姿态自抗扰控制器.自抗扰控制器(ADRC)由跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)和姿态反馈控制器(AFC)3部分组成.跟踪微分器负责安排姿态指令过渡过程,并提取其微分信号.扩张状态观测器(ESO)充分利用姿态敏感器与速率陀螺的量测信息,可对航天器姿态及内部和外部干扰进行观测.姿态反馈控制器则在补偿ESO估计的干扰的同时,实现航天器的姿态控制.与已有研究相比,扩张状态观测器采用复合量测信息对状态估计进行校正,性能较好.而自抗扰控制器只采用一个环路即可实现姿态控制及干扰补偿,结构简单.对某航天器姿态控制系统的仿真结果表明,以上自抗扰控制器是可行的. 展开更多

关键词 航天器 姿态控制 自抗扰控制器 姿态敏感器 速率陀螺

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大量程高精度三维姿态角测量系统设计 被引量：14

3

作者 江洁 王英雷 王昊予 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1247-1252,共6页

基于针孔成像和双矢量定姿原理,设计一种使用单图像传感器实现大量程高精度三维姿态角测量的方法。根据系统要求设计双基准平行光源,采用FPGA单芯片实时实现图像传感器的驱动成像、光斑的分割与质心定位及与USB之间的快速通信,通过光斑... 基于针孔成像和双矢量定姿原理,设计一种使用单图像传感器实现大量程高精度三维姿态角测量的方法。根据系统要求设计双基准平行光源,采用FPGA单芯片实时实现图像传感器的驱动成像、光斑的分割与质心定位及与USB之间的快速通信,通过光斑质心坐标计算得到双基准平行光源的方向矢量,根据双矢量定姿原理计算姿态敏感器的旋转矩阵,得到三维姿态角;根据针孔成像模型,建立姿态敏感器的内外参数统一标定模型,对测量系统进行标定,标定结果和测量实验表明,三维姿态角测量系统的视场范围达到19.6°×19.6°,俯仰角、偏航角、滚动角的精度达到9.9″、9.3″、80.2″。 展开更多

关键词 姿态敏感器 视场 姿态角 三轴姿态确定

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飞行器三轴姿态测量方法 被引量：2

4

作者 海涛 徐嫣 高翔 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2004年第z1期60-62,共3页

介绍了到目前为止常用飞行器三轴姿态测量敏感器 .详述了这些姿态敏感器的工作原理 .根据这些原理分析了它们的优缺点 ,并比较了它们的性能指标 .

关键词 姿态敏感器 太阳敏感器 红外地平仪 射频敏感器 惯性陀螺 磁强计 星敏感器

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GPS/陀螺组合对小卫星姿态的最优估计 被引量：8

5

作者 王志胜 周 军 周凤歧 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期121-124,共4页

小型和微小型卫星可采用陀螺和GPS姿态敏感器组成最小定姿系统。分析了利用GPS姿态敏感器输出的姿态信息作为观测值的级联滤波结构，提出了一种以减少GPS姿态敏感器输出的姿态滤波值作为组合推广卡尔曼滤波器观测值的频率与在线识别噪... 小型和微小型卫星可采用陀螺和GPS姿态敏感器组成最小定姿系统。分析了利用GPS姿态敏感器输出的姿态信息作为观测值的级联滤波结构，提出了一种以减少GPS姿态敏感器输出的姿态滤波值作为组合推广卡尔曼滤波器观测值的频率与在线识别噪声相结合的滤波算法，并通过仿真验证了该定姿算法的有效性。 展开更多

关键词 全球定位系统 在线噪声识别 推广卡尔曼滤波 GPS 陀螺 姿态敏感器 小卫星 最小定姿系统 最优估计

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采用光学非线性补偿的两轴微型太阳敏感器 被引量：6

6

作者 陈非凡 陈益峰 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期197-200,共4页

卫星的小型化发展趋势相应地要求姿态敏感器件必须小型化。该文介绍了一种采用光学非线性补偿方法的两轴微型太阳敏感器技术。该敏感器在两个轴上的测量范围可以同时达到120°(±60°),测量精度优于0.1°,而其外结构尺... 卫星的小型化发展趋势相应地要求姿态敏感器件必须小型化。该文介绍了一种采用光学非线性补偿方法的两轴微型太阳敏感器技术。该敏感器在两个轴上的测量范围可以同时达到120°(±60°),测量精度优于0.1°,而其外结构尺寸只有50mm×50mm×25mm,总质量只有78g,总功耗小于24mW。其体积小、质量小、功耗低等特点可以满足微小卫星等航天系统对姿态测量敏感器部件的要求。该文给出了这种微型太阳敏感器的理论工作原理与实验测试结果。 展开更多

关键词 光学非线性补偿 两轴微型太阳敏感器 微小卫星 姿态测量 航天器 姿态敏感器

原文传递

大视场三维姿态角光学测量系统设计

7

作者 张永胜 刘海珂 +1 位作者 赫海涛 张亚军 《计算机测量与控制》 2024年第8期20-26,共7页

三维姿态角光学测量通过对物体表面的光学图像处理,实现对物体的角度姿态测量;为提高目标三维姿态角光学检测的准确性,提出基于立体视觉的大视场三维姿态角光学测量系统设计方法;利用双基准平行准直光源与姿态敏感器,通过图像传感器、US... 三维姿态角光学测量通过对物体表面的光学图像处理,实现对物体的角度姿态测量;为提高目标三维姿态角光学检测的准确性,提出基于立体视觉的大视场三维姿态角光学测量系统设计方法;利用双基准平行准直光源与姿态敏感器,通过图像传感器、USB接口芯片等部件实现分割光斑、质心定位等功能;在Linux内核基础上设计信号收集、数据移植、串口通信、姿态角分析4个软件模块,同时引入立体视觉算法探究靶标点和图像像点对应关联,运用视差定理确立空间角度的三维坐标,实现大视场三维姿态角测量;实验结果证明:所建系统姿态角标定误差小、时间同步性强,测量累计时间低于15 s,具有较高的测量精度和鲁棒性,为机械设备精密部件尺寸测量提供了一种有效的技术手段。 展开更多

关键词 立体视觉 三维姿态角 光学测量 系统构建 姿态敏感器 视差定理

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应用于姿态敏感器的SORNN微小故障诊断方法

8

作者 龙弟之 闻新 +1 位作者 王戬 战泓廷 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期31-41,共11页

为实现空间外部干扰和测量噪声存在情况下,航天器姿态敏感器微小故障的有效检测,以及方位敏感器和惯性敏感器之间的故障隔离,提出了一种基于自组织循环神经网络(self-organizing recurrent neural network,SORNN)的微小故障诊断方法。首... 为实现空间外部干扰和测量噪声存在情况下,航天器姿态敏感器微小故障的有效检测,以及方位敏感器和惯性敏感器之间的故障隔离,提出了一种基于自组织循环神经网络(self-organizing recurrent neural network,SORNN)的微小故障诊断方法。首先,设计了SORNN模型,包括网络结构自组织算法、终止条件和调整条件,实现对网络隐藏层神经元数量和循环记忆深度的自适应调节,用以提升网络的拟合性能。然后,针对姿态运动学子系统设计了基于SORNN的干扰观测器,给出网络权值更新算法并证明了状态估计误差的收敛性。将系统输出估计误差通过低通滤波器以抑制星敏感器测量噪声,推导更严格的残差和检测阈值进而提高对微小故障的检测能力。最后,针对姿态动力学子系统设计了故障隔离观测器,通过干扰解耦和干扰观测器的补偿消除未知扰动和噪声对残差的影响,利用动力学和运动学的冗余关系解决了两类敏感器故障的隔离问题。仿真结果表明,验证了所提方法对扰动和噪声掩盖下的星敏感器和陀螺微小故障检测与隔离的有效性。 展开更多

关键词 故障诊断 姿态敏感器 微小故障 循环神经网络 干扰观测器

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基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航研究 被引量：2

9

作者 郭建新 解永春 《航天控制》 CSCD 北大核心 2003年第4期1-6,共6页

本文提出了一种基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航方法,作为解决未来高轨道卫星自主运行的先决条件。在整个系统中,以包含摄动项的HILL 方程作为状态方程,根据由姿态敏感器给出的卫星本体相对于地球和另外两个空间天体的方位,... 本文提出了一种基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航方法,作为解决未来高轨道卫星自主运行的先决条件。在整个系统中,以包含摄动项的HILL 方程作为状态方程,根据由姿态敏感器给出的卫星本体相对于地球和另外两个空间天体的方位,推导出测量方程,进而用简化的推广 Kalman 滤波算法进行状态估计。仿真表明,该方法收敛速度快,精度较高,是一种可行的地球同步轨道卫星自主导航方法。 展开更多

关键词 姿态敏感器 地球同步轨道卫星 自主导航方法 地面测控站 状态方程 滤波算法 数学仿真

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航天器高精度姿态敏感器冗余测量信息智能融合技术 被引量：3

10

作者 定光成 潘科炎 胡军 《航天控制》 CSCD 北大核心 2000年第3期56-63,共8页

航天器在某些姿态敏感器故障的情况下 ,经多种组合进行自主故障判断、故障定位及重组后融合定姿 ,仍能保证姿测精度 ,或者在稍降低定姿精度的情况下 ,使航天器降级工作 。

关键词 自主故障判断 信息融合 航天器 姿态敏感器 冗余测量

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利用星敏感器的卫星姿态确定的信息滤波 被引量：2

11

作者 李捷 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 1995年第2期15-21,共7页

针对利用星敏感器矢量测量的卫星姿态滤波的问题给出了一种矢量测量的信息滤波器。分析结果表明该滤波器可以统一的形式处理单矢量测量和多矢量测量的结果，简化了计算机程序，并且相对于经典的卡尔曼滤波器简化了计算量。仿真研究的结... 针对利用星敏感器矢量测量的卫星姿态滤波的问题给出了一种矢量测量的信息滤波器。分析结果表明该滤波器可以统一的形式处理单矢量测量和多矢量测量的结果，简化了计算机程序，并且相对于经典的卡尔曼滤波器简化了计算量。仿真研究的结果验证了该滤波器应用于卫星姿态确定的可行性。 展开更多

关键词 人造卫星 传感器 姿态控制 姿态敏感器 星敏感器

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基于EKF的航天器姿态确定算法及精度分析 被引量：3

12

作者 王谦 李新洪 +2 位作者 贺广松 张治彬 安继萍 《计算机测量与控制》 2018年第6期155-159,共5页

采用陀螺和星敏感器组合的方式来进行航天器姿态确定;首先建立了陀螺和星敏感器的测量模型,选择以四元数作为描述航天器姿态的参数,详细推导了在小偏差下以误差姿态角和陀螺常值漂移误差为状态量的滤波状态方程,并且以星敏感器的测量残... 采用陀螺和星敏感器组合的方式来进行航天器姿态确定;首先建立了陀螺和星敏感器的测量模型,选择以四元数作为描述航天器姿态的参数,详细推导了在小偏差下以误差姿态角和陀螺常值漂移误差为状态量的滤波状态方程,并且以星敏感器的测量残差作为量测量,采用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)算法进行姿态确定;然后进行了仿真分析,仿真结果表明:该算法可以达到较高的姿态确定精度;最后对影响姿态确定精度的硬件因素和软件因素进行了定量的数据分析,得出了有一定意义的结论,从而为工程实践提供理论支持。 展开更多

关键词 航天器姿态确定 姿态敏感器 EKF滤波 精度分析

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姿态敏感器地面标定精密调整机构设计 被引量：3

13

作者 陈启梦 张国玉 +1 位作者 王哲 张健 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1926-1932,共7页

为了满足光学姿态敏感器地面标定更高精度的应用需求,针对当前敏感器地面测试设备的标定精度与设计值不一致的实际问题,提出了一种分辨率高、稳定性好的五自由度精密调整机构设计方案。分析了光轴一致性误差对星点位置误差的影响,结合... 为了满足光学姿态敏感器地面标定更高精度的应用需求,针对当前敏感器地面测试设备的标定精度与设计值不一致的实际问题,提出了一种分辨率高、稳定性好的五自由度精密调整机构设计方案。分析了光轴一致性误差对星点位置误差的影响,结合姿态敏感器技术指标,采用搭积的调整层结构形式及合理的消隙方法,设计符合敏感器标定要求的调整架机械结构并进行力学分析。仿真结果与测试数据表明:调整机构的实测位移分辨率优于0.1μm,角分辨达到0.1″,在对星图的反复测试中,降低了光轴一致性误差对测试结果的影响,星点位置误差比使用常规调整机构时提高了5″以上,达到了敏感器地面标定的精度要求。 展开更多

关键词 姿态敏感器 光轴一致性 精密调整 高分辨率 星点位置误差

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近地卫星利用光学敏感器的自主导航方法 被引量：1

14

作者 杜耀珂 彭仁军 《空间控制技术与应用》 2008年第4期55-59,共5页

基于光学敏感器的卫星自主导航技术是利用红外地球敏感器(IRES)和星敏感器(ST)等姿态测量部件提供的测量信息,通过计算含有轨道信息的星光角距和地球视半径角,修正由轨道动力学模型递推得到的轨道参数。通过系统状态模型和观测模型的离... 基于光学敏感器的卫星自主导航技术是利用红外地球敏感器(IRES)和星敏感器(ST)等姿态测量部件提供的测量信息,通过计算含有轨道信息的星光角距和地球视半径角,修正由轨道动力学模型递推得到的轨道参数。通过系统状态模型和观测模型的离散化和线性化,得到扩展卡尔曼滤波算法的递推关系,并在此基础上进行数学仿真。仿真结果表明,该方法的收敛速度和收敛精度都比较好。由于该方法不需要增加额外的星载敏感器,因此具有很好的应用前景。 展开更多

关键词 自主导航 扩展卡尔曼滤波 星敏感器 姿态敏感器

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小卫星应用的新型低成本姿态敏感器 被引量：1

15

作者 Jean-Pierre Krebs Christian Pezant +2 位作者 Philippe Landiech Rino Navont 郑克隆 《控制工程（北京）》 2002年第1期32-41,共10页

本文介绍适应小卫星质量轻、成本低要求的新型敏感器方案。这些方案论述了 sTS01型地球敏感器和SED15P型星跟踪器,它们是根据法国工业部与国家航天研究中心(CNEs)的合同由SODERN公司设计的。根据地球敏感器的适用范围,对热探测器的几种... 本文介绍适应小卫星质量轻、成本低要求的新型敏感器方案。这些方案论述了 sTS01型地球敏感器和SED15P型星跟踪器,它们是根据法国工业部与国家航天研究中心(CNEs)的合同由SODERN公司设计的。根据地球敏感器的适用范围,对热探测器的几种现代技术进行具体比较,然后介绍保留器件,着重介绍其主要特性。文章还概要地介绍塑封商用器件中采用的一种新颖而独到的电子设备配置方法,这种方法适用于象SED15那样具有大视场结构的星跟踪器。 展开更多

关键词 星跟踪器 地球敏感器 小卫星 姿态敏感器

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航天器姿态敏感器的太阳干扰范围计算方法 被引量：2

16

作者 蔡建 宋利芳 蒋庆华 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期57-62,共6页

在轨航天器姿态敏感器数据发生跳变是由于故障原因还是受太阳干扰影响,通常需要在收到遥测数据后方能确定,存在不直观、不及时等问题。为此,提出了一种简单直观的航天器姿态敏感器受太阳干扰范围的计算方法,该方法仅依赖于太阳高度角和... 在轨航天器姿态敏感器数据发生跳变是由于故障原因还是受太阳干扰影响,通常需要在收到遥测数据后方能确定,存在不直观、不及时等问题。为此,提出了一种简单直观的航天器姿态敏感器受太阳干扰范围的计算方法,该方法仅依赖于太阳高度角和方位角两个变量,由于这两个变量仅与航天器轨道和太阳方位有关,具有特定的变化规律,因此可对姿态敏感器受太阳干扰的范围进行预先估算。该方法可为在轨航天器姿态敏感器数据变化和故障分析提供手段,也可为航天器姿态控制系统的设计、姿态敏感器的配置与安装提供帮助。对于某些敏感器来说,还可以进一步验证其在轨对阳光的抑制能力。仿真验证了该方法的正确性。 展开更多

关键词 航天器 姿态敏感器 太阳干扰 角度估算 阳光抑制

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用GPS确定小卫星的姿态

17

作者 Somphop Purivigraipong Martin J.Unwin 潘科炎 《控制工程（北京）》 2002年第5期23-30,共8页

引言1999年4月21日.在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场用改装后的SS-18洲际弹道导弹——第聂伯运载火箭发射了萨里空间中心研制的UoSAT-12小卫星,进行首次在轨飞行验证试验。这次发射将UoSAT卫星送入了高度为650km、倾角为64.5°的圆... 引言1999年4月21日.在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场用改装后的SS-18洲际弹道导弹——第聂伯运载火箭发射了萨里空间中心研制的UoSAT-12小卫星,进行首次在轨飞行验证试验。这次发射将UoSAT卫星送入了高度为650km、倾角为64.5°的圆轨道。该星是萨里空间中心研制的第一颗小卫星,质量约350kg。以前,萨里空间中心曾设计和制造了几颗50kg级别的小卫星。UoSAT-12是一颗科学研究卫星。 展开更多

关键词 姿态控制 GPS 航天器 运载火箭 姿态敏感器 星敏感器 小卫星

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卫星应用的自主广角星敏感器

18

作者 Paul Cope Martin Priestley 詹盛能 《控制工程（北京）》 1995年第4期56-61,共6页

星敏感器普遍用作姿态敏感器之前,必须完全不依赖于地面站的支持,即能自主工作。本文描述实现敏感器完全自主功能的一系列简单算法,并给出在面临预期的星统计数据和CCD缺陷条件下用于评估敏感器可靠性的蒙特—卡罗(M-C)仿真的结果。本... 星敏感器普遍用作姿态敏感器之前,必须完全不依赖于地面站的支持,即能自主工作。本文描述实现敏感器完全自主功能的一系列简单算法,并给出在面临预期的星统计数据和CCD缺陷条件下用于评估敏感器可靠性的蒙特—卡罗(M-C)仿真的结果。本文证实,虽然广角敏感器的精度降低,但其可靠性却大大提高。在位置保持要求特别低时,精度水平仍能完全符合通信卫星要求和电子噪声的范围。将斯特拉斯堡(Strasbourg)星目录表转换成硅星等,并在7.5星等时被截断。然后进行全天空观测,建立一个目录表子集,保证在每个视场内最少有4颗星出现。硅星等最小限度为3.6。该子集内的星则用于生成算法中应用的星角距目录表。 展开更多

关键词 姿态敏感器 星敏感器 自主功能 广角

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红外地球敏感器用高截止度新型红外滤光片的设计研究

19

作者 黄心耕 《控制工程（北京）》 2000年第6期13-13,6,共2页

高截止度的新型红外滤光片是三轴稳定卫星红外地球敏感器的关键件之一。文章介绍了用等效折射率概念设计这种滤光片的方法,讨论并给出了膜系设计和研制的结果,简介了镀膜的工艺技术,并与国内外同类滤光片的光学特性进行了比较,试验表明... 高截止度的新型红外滤光片是三轴稳定卫星红外地球敏感器的关键件之一。文章介绍了用等效折射率概念设计这种滤光片的方法,讨论并给出了膜系设计和研制的结果,简介了镀膜的工艺技术,并与国内外同类滤光片的光学特性进行了比较,试验表明新型红外滤光片的膜系设计是成功的。 展开更多

关键词 红外地球敏感器 高截止度膜系 设计 红外滤光片 光学特性 卫星 姿态敏感器

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利用GPS姿态敏感器和星敏感器测量值的组合确定航天器的姿态

20

作者 Christian Arbinger +2 位作者 Werner Enderle 潘科炎（译） 《控制工程（北京）》 2005年第4期39-46,共8页

GPS在航天领域的应用有几大优势，例如可在轨获得完全的导航信息，质量轻，体积小，功耗低等。 GPS定姿有许多重要的优点，可快速而可靠地实现初始姿态捕获，抗自旋速率，在执行任务期间始终有二颗GPS卫星在用户航天器视场之中可用于... GPS在航天领域的应用有几大优势，例如可在轨获得完全的导航信息，质量轻，体积小，功耗低等。 GPS定姿有许多重要的优点，可快速而可靠地实现初始姿态捕获，抗自旋速率，在执行任务期间始终有二颗GPS卫星在用户航天器视场之中可用于姿态确定。此外，GPS还可作为航天器的一种安全模式姿态敏感器。因此，GPS定姿技术看来是很有前途的。但由于GPS定姿受到基线长度和信号噪声的限制，可实现的定姿精度较低，因此，GPS姿态敏感器不能用于要求高精度姿态测量信息以及基线长度受结构限制的航天器任务上。对于这些航天任务，星敏感器将是合适的姿态敏感器。星敏感器安姿精度高，鲁棒性强，且星敏感器定姿算法业已完全成熟。利用星敏感器定姿的缺点是其视场受到限制，只能在较低的角速率下工作，敏感器性能随时间推移而降低，有时还会产生恒星识别问题。 考虑到GPS和星敏感器各有其优缺点，因此将GPS姿态敏感器和星敏感器组合，取长补短，看来这是极有前途的。这种敏感器组合可应用于广泛的飞行任务类型。满足高精度定姿要求。 目前在德国航空航天研究院（DLR）／德国航天测控中心（GSOC）已经上马了一个研究项目，着手开发GPS姿态敏感器和星敏感器的组合定姿新算法，探索研究两种敏感器互补和彼此支持的各种可能性，以提高姿态解的精度．拓宽这种定姿技术的应用范围。 本文发表的初步研究成果是在转台上进行的一次试验中获得的，试验转台上安装了一个配有4副接收天线的GPS定姿敏感器，在夜间的一次地面试验期间还在转台项上装了一个星敏感器。 展开更多

关键词 GPS卫星 姿态敏感器 星敏感器 航天器 测量值 试验转台 航天测控中心 基线长度 高精度 航天领域

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