空间控制技术与应用

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2019, 45(2): 0.

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Select 深度学习在视觉SLAM中应用综述

李少朋, 张涛

2019, 45(2): 1.

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视觉SLAM一直是近年来火热的研究方向，其处理对象为视觉图像；深度学习在图像处理中展现出的愈加突出的优势，使二者的广泛结合成为了可能.总结了传统SLAM与基于深度学习的SLAM的特点、性质，重点介绍和总结了深度学习在视觉里程计、回环检测中的研究成果，展望了基于深度学习的视觉SLAM的研究发展方向.

Select 空间光学敏感器像素位置精确测量技术发展现状

张承钰, 袁利, 王立, 武延鹏, 王苗苗

2019, 45(2): 11.

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为提高空间指向测量仪器的精度，满足极高测量精度的任务需求，图像传感器像素位置偏差对星点质心定位精度的影响不容忽视.激光干涉法是目前国内外对像素位置偏差进行测量的主流方法.文章对图像传感器像素位置偏差的成因及影响进行说明，对国内外开展的激光干涉测量像素位置偏差技术进行介绍与整理，对像素位置偏差测量技术遇到的关键问题，技术难点及其未来发展趋势进行梳理和总结.

Select 一种适用于火星气动捕获的自适应预测制导算法

唐青原, 王晓磊

2019, 45(2): 18.

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火星探测捕获制动需要的速度增量大，制动消耗燃料多，因此针对火星大气密度低、大气不确定性强等问题，提出一种基于解析及自适应预测校正结合的分段式气动捕获制导算法，实现无人钝头体飞行器由双曲线接近段轨道到目标停泊椭圆轨道的轨道转移.考虑到多约束条件，将制导算法分为高度数值预测校正高度保持入轨控制3个阶段，其中第三阶段使用基于一阶特征模型的全系自适应预测校正算法.该方法利用施加控制量的时间与最终半长轴改变量的关系形成动态输入变换，以抵消该系统一阶特征模型输入输出间巨大的动态增益.仿真结果表明，该算法即可满足一定的多约束条件，同时能够克服较强的初始条件不确定性和环境不确定性，具有较强的鲁棒性.

Select 集群航天器球形边界控制

陈严波, 韩笑冬, 姜斌, 程月华

2019, 45(2): 28.

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集群航天器由于其独特的优势，在未来航天任务中将举足轻重，其边界控制也随即成为研究热点.针对近距离伴飞的圆轨道集群航天器，以集群航天器蜂拥控制模型为基础，通过集群航天器球形边界的定义，运用粒子群优化算法，实现了稳定状态下集群航天器的边界参数寻优.采用球形空腔势函数的控制方法，结合集群航天器边界参数反馈信息，实现了对集群航天器球形边界控制，并仿真验证了算法的可行性.

Select 一种基于模型预测控制的柔性关节空间机械臂的轨迹跟踪控制#br#

吴昊, 谭元, 郭小龙, 毛新涛

2019, 45(2): 35.

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柔性关节空间机械臂在太空中的操作问题与几个因素有关，其中最重要的因素之一是关节的弹性振动.为了克服这种弹性振动带来的影响，提出了一种基于模型预测控制方法的双连杆柔性关节空间机械臂对目标跟踪的控制策略.首先，利用欧拉拉格朗日公式进行动力学建模；然后，提出一种连续线性化模型预测控制方法，并将其应用于非线性柔性关节空间机械臂的模型中；最后，通过数值仿真来验证本文所提出方法的有效性.

Select 月球轨道交会对接任务辅助预报系统设计与验证

乔德治, 于丹, 王勇

2019, 45(2): 42.

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针对月球轨道自主交会对接制导、导航与控制(GNC)系统任务特点，设计一种基于人机协同框架的月球轨道自主交会对接过程辅助预报系统.该系统包括利用机器学习方法构建交会对接安全性规则知识库和安全性辅助预报两个部分.首先，在地面半物理仿真试验环境中，对导航监视相机拍摄的图像进行特征提取和匹配，利用图像特征与交会对接偏差组成训练样本对，用决策树方法构建安全性规则知识库.然后，利用安全性规则知识库，根据交会对接飞行过程中监视相机拍摄的当前状态的图像预报交会对接后续过程的安全性，给出成功的概率.通过地面半物理实验表明，该系统能够提升飞行控制过程中的智能化水平，有效协助地面飞行控制人员进行数据监视与任务决策.

Select 基于有限状态机的操作系统需求层形式化验证

张锦坤, 杨孟飞, 乔磊, 杨桦, 刘波

2019, 45(2): 48.

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操作系统是航天器必备的基本软件，操作系统的可靠性和安全性直接关系航天型号任务的成败.虽然目前已采用多种手段对操作系统进行可靠性和安全性保障，但仍存在不能完全排除缺陷的情况，因此对空间操作系统开展形式化验证研究势在必行.需求层验证是操作系统形式化验证的一部分，本文在分析操作系统需求的基础上，采用有限状态机在操作系统需求层进行形式化描述，并针对应用在某航天器上的SpaceOS2在需求层进行了建模，相应地在定理证明工具Coq中进行了描述建模；然后定义了六条操作系统应满足的全局性质并进行了形式化描述，给出了系统模型满足这些性质的机器可检查的证明.证明结果表明采用有限状态机方法对操作系统需求层进行形式化验证是可行的，为进一步全面形式化验证奠定了基础.

Select 飞行时间成像系统的数字仿真技术

卢纯青, 刘兴潭, 武延鹏, 杨孟飞

2019, 45(2): 56.

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飞行时间传感器的仿真主要用于评估基于光相位信息的深度数据的处理算法，现有的方法包括基于对场景三维模型生成的特定噪声模式的仿真模型和基于光信号传播的物理过程仿真模型两大类，为飞行时间成像系统建立了特定的仿真平台.但现有的工作并未考虑环境光干扰对测量数据间的非线性耦合关系，而这种关系是附着/着陆敏感器的重要设计要素之一.本文针对小行星附着任务的需求，研究并建立了包含环境光矢量的飞行时间成像仿真环境，验证了包括环境光模型的飞行时间成像仿真方法，对于飞行时间成像技术在光照条件下的成像性能的评估具有重要意义和应用前景.

Select 静电力平衡式石英挠性加速度计闭环控制系统的设计与分析#br#

刘燕锋, 刘吉利, 马官营

2019, 45(2): 67.

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针对一种静电力平衡式石英挠性加速度计，建立其表头系统模型并设计一种静电力平衡式闭环控制系统.建立表头摆片的刚度模型和挠度模型，摆片转动引起的电容间隙变化不均匀影响驱动、检测参数;建立驱动电容的静电力方程并分析了静电力负刚度对表头系统刚度的影响.表头的高真空度导致表头阻尼近似为0，因此在闭环控制系统中引入阻尼补偿环节，避免系统在表头谐振频率处振荡，并且在闭环控制系统中设计积分环节和校正环节来提高系统的快速性和稳定性.仿真分析结果表明：在闭环控制系统中引入阻尼补偿环节后可以有效减小系统振荡，静电力平衡式石英挠性加速度计闭环控制系统带宽为2 380 Hz，阶跃响应的超调量为3%，调节时间为0.5 ms，当系统静电力负刚度增大时，闭环系统也可以稳定工作.

Select 双组元统一推进系统气路动态特性分析

尹文娟, 魏延明, 王健

2019, 45(2): 72.

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针对双组元统一推进系统的气路建立了零维非线性数学模型，对气路系统从启动到额定工况直至关机阶段的工作全过程进行了数值仿真，仿真结果与试验数据一致，验证了模型的正确性.在此基础上，探讨了减压阀和单向阀的结构参数对于气路系统动态特性的影响规律，研究表明：单向阀的流量特性和开启特性使其充当了缓冲阀的作用，提高了气路系统的稳定性；同时减小反馈孔直径、增大阀芯阻尼可以提高减压阀的稳定性.