国家自然科学基金(60874094)
- 作品数：32 被引量：158H指数：8
- 相关作者：崔平远崔祜涛朱圣英常晓华邵巍更多>>
- 相关机构：哈尔滨工业大学北京理工大学教育部更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术自动化与计算机技术理学更多>>
- 基于条件数的能观性度量方法及在自主导航系统中的应用被引量：7
- 2010年
- 由于状态方程和观测方程的非线性,给自主导航系统的能观性分析带来了挑战。首先分析了条件数在线性系统能观度定义中的合理性;然后,利用李导数求解出非线性系统的能观性矩阵,并基于条件数给出了一种非线性系统的能观性度量方法;将其应用于地月转移轨道,分别研究了地心视线矢量和月心视线矢量两种观测模型下自主导航系统的能观度;进而,利用系统的能观度动态确定信息分配因子,结合扩展卡尔曼滤波建立信息融合自主导航算法。仿真结果表明,本文提出的能观性度量方法能够反映不同观测模型下系统能观性的变化情况,基于能观度的信息融合自主导航算法的轨道参数估计结果完全满足地月转移轨道段的精度要求。
- 常晓华崔平远王晓明崔祜涛
- 关键词：条件数能观性非线性系统自主导航
- 深空着陆器对偶控制策略被引量：3
- 2012年
- 以深空着陆任务为背景,针对视觉导航过程中由于有限观测能力引起的估计性能不佳问题,研究了一种深空着陆器对偶控制策略.该策略将导航估计不确定性引入系统状态,给出包含与估计方差相关的二次型性能指标评价方法,利用着陆状态可观测性与着陆轨迹之间的耦合特性,合理优化观测轨迹,克服着陆过程中可观测性缺乏问题,大幅度提高系统的导航估计性能,使深空着陆器导航制导控制整体性能得到保障.
- 高艾崔平远崔祜涛
- 关键词：对偶控制
- 绕飞过程中小天体三维模型重构及探测器运动估计研究被引量：5
- 2010年
- 提出了一种利用绕飞段拍摄序列图像对小天体三维模型进行重构,同时估计探测器位置姿态的方法。利用PCA-SIFT算法对探测器绕飞小天体过程中拍摄的序列图像进行特征点提取及匹配,得到稳定的特征点序列。在窄视场拍摄条件下,通过弱透视投影变换简化成像模型,并利用SVD因式分解算法重构了小天体的三维模型,同时估计出探测器的位置和姿态。通过实际拍摄的图像以及人工数据分析了距离远近、特征点个数、图像帧数以及视场角等因素对三维重构精度以及探测器位姿估计的影响。仿真结果表明该算法可以有效的用于小天体模型重构以及探测器的运动估计。
- 崔平远邵巍崔祜涛
- 基于太阳观测的深空巡航段自主导航方法研究被引量：8
- 2010年
- 针对基于小行星观测的自主光学导航在深空巡航段应用中存在的问题,提出了两种基于太阳观测的自主导航方法。以太阳视线矢量为基本观测量,分别利用分光计和星载导航相机测量探测器相对于太阳的径向速度和导航天体相对于探测器的视线矢量,进而构建了基于太阳信息和视线信息的两种观测方案。对两种观测方案的原理和观测方程进行了详细分析和推导,并采用扩展卡尔曼滤波算法实时估计探测器轨道。最后,以深度撞击任务的实际飞行数据对本文提出的两种自主导航方法进行仿真验证。结果表明,两种自主导航方法的轨道估计精度满足深空巡航段的要求。
- 常晓华崔平远崔祜涛
- 关键词：太阳观测径向速度自主导航
- 深空着陆器随机优化制导律设计被引量：4
- 2011年
- 针对导航估计误差对制导精度的不利影响,提出了一种随机优化制导设计方法。该方法将导航估计性能作为优化项引入制导设计过程中,通过对观测轨迹的优化设计,使视觉导航估计精度得到提高,进而改善了制导性能;同时,引入单步超前优化方法减少迭代运算量。将其应用于深空探测着陆任务,仿真结果表明与传统估计最优制导方法相比,该随机优化制导律有效降低了估计误差给制导系统带来的不利影响,使着陆器导航与制导系统整体性能得到改善提高。
- 高艾崔平远崔祜涛
- 关键词：深空探测软着陆
- 惯导融合特征匹配的小天体着陆导航算法被引量：10
- 2010年
- 针对探测器着陆小天体的过程提出了一种基于特征匹配结合惯导信息的探测器自主着陆导航算法。采用PCA-SIFT算法提取绕飞段拍摄小天体图像的特征点,建立特征点数据库,在下降段初期利用特征匹配算法,结合小天体三维模型确定探测器在小天体固连坐标系中的位置。着陆末端,利用拼接图像作为虚拟导航地图,并选择合适的导航特征点,采用光学/惯性的组合导航方式估计探测器相对着陆点坐标系的6自由度位姿。通过仿真分析了导航的精度及误差影响,验证了该算法的有效性。
- 邵巍常晓华崔平远崔祜涛
- 关键词：小天体探测特征点匹配
- 小天体撞击器GNC系统设计与仿真被引量：1
- 2011年
- 撞击器在接近目标小天体过程中相对速度较快,这要求撞击器的导航、制导与控制(GNC)系统要具有较高的自主性和实时性。对撞击器GNC系统进行了研究,采用深空环境中常用的传感器及执行机构,对撞击器自主GNC系统进行了构建,并分别设计了自主光学导航算法与轨道修正制导律。最后为了验证所设计GNC系统的可行性和可靠性,进行了严格的六自由度蒙特卡罗数学仿真,同时对机动时刻、撞击目标点等关键参数对最终撞击性能的影响进行了分析。
- 朱圣英崔祜涛崔平远
- 关键词：导航自主光学导航蒙特卡罗仿真
- 一种深空自主导航系统可观测性分析方法被引量：5
- 2010年
- 针对非线性系统的可观测性,本文结合微分几何相关理论通过李导数求解系统的可观测矩阵,利用条件数给出了一种衡量系统可观测度的分析方法;将其应用于基于太阳视线矢量的深空自主导航系统的可观测性分析,研究了不同轨道参数对系统可观测性能的影响;为进一步验证导航系统可观测度与状态估计精度之间的关系,结合非线性扩展卡尔曼滤波建立导航算法,对不同可观测度条件下的自主导航系统分别进行仿真分析.从仿真结果可以看出,本文提出的可观测性分析方法是可行的。
- 常晓华崔平远崔祜涛
- 关键词：非线性系统可观测性自主导航
- 基于矢量测量和UKBF的飞越小天体自主导航方法研究
- 2010年
- 以估计航天器和小天体在日心惯性系中的位置和速度为目的,提出了基于视线矢量测量的飞越小天体自主导航方法。该方法利用导航相机和激光高度计构建航天器到目标天体的视线矢量,同时为避免系统方程线性化和离散化所带来的模型误差,采用UKBF(Unscented Kalman-Bucy Filter)算法对相应位置和速度进行估计。分析了导航系统的能观性,并以坦普尔一号为目标天体进行仿真验证,理论分析和仿真结果皆表明了方法的有效性和可行性。
- 王晓明崔平远崔祜涛
- 关键词：航天器小天体绕飞自主导航能观性
- 基于Lyapunov函数的小天体软着陆障碍规避控制方法被引量：5
- 2015年
- 针对姿轨耦合型探测器控制方法存在工程实现难、计算效率低的问题,提出一种基于Lyapunov函数的小天体自主软着陆障碍规避控制方法。首先,建立了小天体着陆过程姿态和轨道的动力学模型;其次,考虑探测器当前的势能与障碍地形对探测器的威胁选取Lyapunov函数,并根据Lyapunov稳定性原理推导了推力器的开关控制逻辑,能够实现到达目标着陆点的同时进行障碍规避,且该过程不需事先设计参考模型。同时,该控制逻辑具有解析形式,能够实现实时障碍规避。仿真结果表明,该方法能够有效实现规避障碍且满足姿态稳定的要求。
- 胡海静朱圣英崔平远
- 关键词：小天体LYAPUNOV跟踪控制
