空间控制技术与应用

Select 神舟八号飞船交会对接制导、导航与控制系统及其飞行结果评价

胡军[1], 解永春[2], 张昊[1], 于丹[1], 胡海霞[2], 张维瑾

2011, 37(6): 1-5.

摘要 ( 408 )

PDF (911KB) ( 453 )

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介绍神舟八号飞船交会对接制导、导航与控制系统的组成和工作原理,交会对接任务阶段划分,系统实现需关注的问题,以及神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器首次交会对接飞行试验的结果和评价.

Select 神舟八号飞船交会对接CCD光学成像敏感器

赵春晖, 高文文, 刘鲁, 龚德铸, 郭绍刚, 卢欣

2011, 37(6): 6-13.

摘要 ( 430 )

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介绍了CCD光学成像敏感器的功能和组成,以厦低噪声视频电路、高速数据处理平台、抗杂光干扰算法、杂光干扰地面试验验证方法等关键技术,并给出了相关测试结果.实际飞行结果表明,CCD光学成像敏感器相机各项指标满足任务书要求,在最后的对接段最远测量距离达164m,位置测量精度优于2mm,滚动轴姿态测量精度优于0.03°,横轴姿态精度优于0.1°,位置和姿态测量精度超过了世界先进水平.

Select 200Nms单框架控制力矩陀螺研制

魏大忠；张激扬；武登云；李刚；

2011, 37(6): 14-18.

摘要 ( 378 )

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介绍天宫一号目标飞行器采用的单框架控制力矩陀螺的总体结构、技术指标和验证试验.该单框架控制力矩陀螺的角动量为200Nms,最大可输出力矩为20Nm,响应带宽为2Hz,其中2个控制力矩陀螺高速转子已经进行了25000h的寿命试验.天宫一号目标飞行器姿态控制系统共采用了6个单框架控制力矩陀螺来输出姿态控制力矩,当1个或2个控制力矩陀螺失效时姿态控制系统仍能正常工作.

Select 粒子滤波及其在航天器交会对接相对导航中的应用

刘涛；解永春；胡海霞；

2011, 37(6): 19-27.

摘要 ( 408 )

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在全面分析粒子滤波原理的基础上,提出一种改进高斯粒子滤波方法.该方法利用确定性采样滤波算法进行时间更新,替代高斯粒子滤波算法中的随机采样过程;另外,针对厚尾噪声情况,利用鲁棒统计方法对确定性采样滤波方法进行鲁棒性改进,并将其应用于所提出的改进高斯粒子滤波.将粒子滤波算法应用于交会对接相对导航问题,仿真结果表明,在多种测量噪声情况下,改进高斯粒子滤波较其他粒子滤波,能够在不过多损失估计精度的同时有效降低计算量.文中的研究成果为将粒子滤波应用于航天器导航问题提供了理论参考.

Select 天宫一号目标飞行器控制计算机的设计与验证

刘波；林宇；彭飞；谢琼；王国良；

2011, 37(6): 28-33.

摘要 ( 347 )

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与载人航天一期"轨道舱"相比,载人航天二期天宫一号目标飞行器对控制计算机的功能、性能和环境适应性都提出了更高的要求.依据GNC分系统对控制计算机的功能与可靠度需求,介绍天宫一号目标飞行器控制计算机的容错方案、硬件设计、系统软件设计、可靠性分析和试验验证情况,地面验证结果表明:天宫一号目标飞行器控制计算机设计满足GNC分系统的需求.

Select 交会对接敏感器总体设计要点分析

李彬；任煜

2011, 37(6): 34-39.

摘要 ( 367 )

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相对测量技术是完成在轨航天器交会对接的重要技术之一,设计能够完成相对位置、速度,以及近距离的相对角度、角速度测量的交会对接敏感器,用于确定交会的轨迹和控制对接时的相对运动,不仅要考虑实现功能、性能方面,还要考虑在工程实现中外太空杂光干扰、热环境等因素的影响.本文不涉及到交会敏感器的具体设计,而是从分系统的任务和技术总体设计角度,总结交会对接敏感器设计时应注意的几个方面.

Select 天宫一号目标飞行器GNC分系统容错策略设计

蔡彪；林宇；刘波

2011, 37(6): 40-46.

摘要 ( 434 )

PDF (2246KB) ( 405 )

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天宫一号目标飞行器是中国研制的新一代专门用于交会对接的大型载人航天器.为保证其长期在轨安全可靠运行,顺利完成与载人飞船的交会对接任务,以及单体飞行和组合体飞行期间的姿态和轨道控制任务,要求GNC分系统设计充分的容错策略.对GNC分系统软硬件平台进行介绍,对敏感器、执行机构以及控制器的软硬件容错策略进行详述.该策略在实际应用中得到验证,结果表明设计合理,可以有效提高GNC分系统的系统性能和可靠性.

Select 交会对接自由漂移轨迹安全性判断研究

陈长青；解永春

2011, 37(6): 47-51.

摘要 ( 406 )

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针对长方形禁飞区下,近距离交会对接过程提出任意初始状态下轨迹安全的判断方法.先分析CW方程描述下相对运动轨迹的性质,通过分析轨迹与禁飞区最可能相交的特征点的分析和轨迹越过禁飞区相交问题的判断,判断轨迹是否安全.仿真结果表明所提出的安全判断方法能准确给出轨迹是否安全的结论,且算法简单、计算量小.

Select 控制力矩陀螺在天宫一号目标飞行器姿态控制上的应用

张志方；董文强；张锦江；何英姿

2011, 37(6): 52-59.

摘要 ( 457 )

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根据天宫一号目标飞行器的特点及交会对接任务需求,天宫一号目标飞行器选择单框架控制力矩陀螺作为姿态控制执行机构,这是控制力矩陀螺首次在国内航天器上应用.阐述了单框架控制力矩陀螺在天宫一号目标飞行器姿态控制上的应用,主要包括四个方面:构形选择、操纵律设计、角动量卸载、故障诊断与重构.天宫一号目标飞行器控制力矩陀螺系统采用五棱锥构形,其操纵律设计为带零运动的伪逆操纵律,控制力矩陀螺系统具备故障诊断和重构功能.

Select 基于黑盒测试环境的交会对接软件时序分析技术及应用

张国峰；王振华；陈朝晖

2011, 37(6): 60-65.

摘要 ( 396 )

PDF (2026KB) ( 520 )

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航天器空间交会对接难度大,GNC软件对任务的完成起到重要作用.由于交会对接控制软件功能复杂,时序要求严格,这对软件测试提出了很高的要求.基于黑盒测试环境,利用FPGA设计方法和时序分析技术,实现了对交会对接软件重要数据运行时序的捕获和对上下行信号相位关系的跟踪,完善了故障触发和上行注入手段.该测试环境在交会对接软件研制过程中起到重要作用.

Select 基于交会对接CCD光学成像敏感器的双目测量算法

张昊；石磊；涂俊峰；管乐鑫；解永春

2011, 37(6): 66-71.

摘要 ( 438 )

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在空间交会对接近距离逼近阶段,CCD光学成像敏感器作为相对导航信息获取的主要测量敏感器,其测量性能直接关系到空间交会对接能否成功.针对适用于空间交会对接过程中CCD光学成像敏感器的双目测量算法展开研究,推导了基于主像机坐标系的双目测量算法计算公式,并重点对其抗干扰能力进行研究,最后对该双目测量算法进行了仿真分析并给出了仿真结果.