空间控制技术与应用

王天舒, 苗楠, 李俊峰

2015, 41(3): 1-7. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.03.001

摘要 ( 348 )

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以航天器交会对接过程中的平移靠拢段作为背景，研究适用于零重力和微重力环境下液体运动的等效力学模型.以欧空局无人货运飞船(ATV，automatic transfer vehicle)中建立的等效模型为参考，提出一种适用于零/微重力球形贮箱中液体晃动的弹簧质量等效力学模型.该模型的各个参数通过将基于CFD计算的参数辨识方法和用于常重力液体晃动的传统建模方法结合运用来获取.对该模型进行介绍，然后描述等效模型参数的获取方法，并利用虚功率原理推导了晃动力和力矩的求解方程.通过与CFD软件Flow3d的结果进行对比，对这种建模方法的可行性和准确性进行了分析.

Select 基于几何特征的非合作目标相对位置和姿态估计

李宜鹏, 赵春晖, 王立

2015, 41(3): 8-13. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.03.002

摘要 ( 430 )

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针对几何参数未知的非合作目标，提出一种基于双目视觉的非合作目标相对位置和姿态估计算法. 对目标图像进行滤波去噪、Canny边缘提取并将每条边缘段保存至链表,将边缘段分为直线段和圆弧段; 并从直线段和圆弧段中检测出矩形特征和圆形特征; 根据平行直线在同一像平面投影具有相同湮灭点的性质设计矩形特征相对位置和姿态估计算法; 根据圆在像平面对偶投影几何,设计圆形特征的相对位置和姿态及半径的估计算法; 对实际模型图像进行处理验证,结果表明该算法能够很好地识别帆板和对接环,并有效地估计出相对位置和姿态及对接环半径.

Select 航天器轨道交会迭代制导算法

李学锋, 李超兵, 王志刚

2015, 41(3): 14-17. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.03.003

摘要 ( 426 )

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摘要：针对航天器轨道交会的脉冲推力模型与实际发动机连续推力模型不相符的问题，研究一种脉冲变轨策略的工程实现方法，使脉冲变轨策略可应用于工程实际.基于Lambert飞行时间定理和遗传算法，研究航天器最优脉冲变轨策略.根据脉冲变轨优化的结果，采用迭代制导算法研究脉冲变轨工程化问题.仿真结果验证了迭代制导算法在航天器轨道交会中的有效性.

Select RTS平滑滤波在事后姿态确定中的应用

鲍雨波, 宗红, 张春青

2015, 41(3): 18-22. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.03.004

摘要 ( 774 )

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为了进一步提高卫星事后姿态确定的精度，基于EKF引入RTS后向平滑滤波.针对目前广泛使用的以误差作为状态变量的EKF姿态确定方法，不改变原有的EKF方法，通过对EKF过程中得到的数据做相应处理，在保证不出现协方差阵奇异的情况下，成功地将RTS平滑滤波算法应用到事后姿态确定中，并用RTS平滑滤波算法进行了仿真.仿真结果表明，RTS平滑滤波的姿态确定精度明显优于EKF.

Select 基于星间测距的编队卫星一致性导航算法

张艾, 李勇

2015, 41(3): 23-27.

摘要 ( 375 )

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针对多航天器编队飞行的自主导航问题，利用高精度的相对距离测量手段，结合较少的参考卫星位置信息，对未知卫星的相对和绝对位置进行估计.针对扩展卡尔曼滤波算法的局部不稳定性，采用了一种误差补偿算法，使在系统可观度较低时仍有较稳定的输出.并将编队系统视为一个无线网络，提出了一种分布式一致性卡尔曼滤波算法，该算法结合一致性理论和分布式卡尔曼滤波器，可明显提高解算精度并消除高频噪声干扰，仿真结果验证了该方法的有效性与可靠性.

Select 一种带大挠性附件卫星的低阶鲁棒控制方法

胡萌, 汤亮

2015, 41(3): 28-32. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.03.006

摘要 ( 353 )

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针对带有大挠性附件卫星存在参数不确定性和外部扰动的问题，提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒H∞反馈控制方法.在卫星动力学模型中考虑了太阳帆板对日定向转动及天线展开过程中参数的摄动问题，进一步设计适用于线性参数时变(LPV)系统的多输入多输出(MIMO)反馈控制器，证明闭环系统在参数大范围摄动下的鲁棒稳定性.相比经典控制方法，当结构参数变化较大且三轴姿态为动态时变时，在满足期望性能指标的同时，可以有效地抑制挠性附件的振动且具有较强的抗扰能力.最后通过仿真验证了所提方法的有效性. 关键词：挠性卫星；姿态控制；H∞控制；线性参数时变系统；线性矩阵不等式(LMI)

Select 资源三号卫星高精度控制分系统地面试验验证系统

丁建钊, 刘祥, 刘彤, 傅秀涛, 陈琳娜, 王晋鹏, 王淑一, 陈超

2015, 41(3): 33-37. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.03.007

摘要 ( 370 )

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针对资源三号（ZY3）卫星高精度控制分系统地面试验验证需求，设计一整套完备的验证系统，通过对控制分系统各外接口、部件级故障诊断和切换、系统功能、姿态控制精度指标实现情况及在轨故障预案的试验验证等几个方面完成地面试验验证.ZY3卫星发射后，控制分系统在轨稳定运行且姿态控制精度和时统精度满足整星指标要求.

Select 基于视线矢量测量的火星接近段自主导航算法

唐青原, 王晓磊

2015, 41(3): 38-41. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.03.008

摘要 ( 380 )

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为了实现中国首次火星探测接近段的自主导航，设计一种基于视线矢量测量的自主导航算法，以测量火星视线单位矢量为唯一观测量，在轨道动力学及星火间几何关系的基础上，详细推导出了探测器位置矢量模的表达式，并进一步推导出探测器位置及速度矢量的表达式，建立自主导航算法.通过仿真验证，分别对闭合轨道和双曲线轨道下基于三视线测量自主导航算法的表现进行比较分析.

Select 星间测距对小卫星编队相对轨道状态的修正

张晓磊, 郑建华, 高东, 钱航

2015, 41(3): 42-47. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.03.009

摘要 ( 415 )

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相对轨道状态确定是小卫星编队正常工作的基础和重要保障.针对小型化、低成本的星载GPS接收机定轨精度较低的情况，提出一种利用单纯星间测距信息对卫星编队相对轨道进行修正的方法.引入星间测距信息，采用扩展卡尔曼滤波算法提高编队的相对轨道估计精度.通过仿真验证，证实了该方案的有效性.

Select 一种面向星载计算机的功能级功耗估计方法

姜宏, 杨孟飞, 于广良, 魏梦捷

2015, 41(3): 48-52. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.03.010

摘要 ( 309 )

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在星载计算机的软硬件协同设计过程中需要解决处理器功耗估计问题.现有的工具和方法主要面向ARM或DSP处理器，缺乏可用于LEON3处理器的软件功耗估计方法.针对这一不足，基于功能级功耗分析方法进行功耗估计，重点解决LEON3处理器的功耗建模问题.提出了从C代码中提取模型参数的方法，并且对序贯最小优化支持向量回归算法进行了改进，提高模型的精度.在数值试验部分，通过常用的C语言算法试验对估计方法进行了验证.结果表明功耗估计误差小于3%，能够满足星载计算机软硬件协同设计的需要.

Select 永磁无刷直流陀螺电机锁相稳速控制研究

朱梦如, 陈小娟, 马官营

2015, 41(3): 53-57. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.03.011

摘要 ( 428 )

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为满足航天液浮陀螺用无位置传感器永磁无刷直流电机作为驱动电机的新需求，提出一种新的基于可编程逻辑器件和专用驱动芯片ML4411的永磁无刷直流陀螺电机稳速控制系统.采用芯片ML4411实现陀螺电机控制系统的反电势检测、换相和功率驱动，并使用复杂可编程逻辑器件作为控制处理器，实现电机的启动、转速给定.为保证系统稳定可靠，设计了两级锁相环路控制方案.该控制系统在陀螺电机调速控制试验中满足了陀螺的性能要求，为液浮陀螺性能的提高提供了一种有效手段.

Select 基于ZigBee的星内无线通信网络研究与设计

孙赫婕, 华更新, 吴军, 梁洁玫

2015, 41(3): 58-62. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.03.012

摘要 ( 315 )

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摘要：为研究星内网络从有线线缆到无线网络的可行性，分析星内无线通信的需求，针对卫星通信特点设计并实现了一个典型的星型ZigBee无线通信网络，对星内无线通信协议和传输性能进行了测试.实验结果表明所设计的无线通信网络能够满足星内无线通信对于低数据率、近距离的敏感器和部分执行机构的组网需求，并且网络性能稳定.