星间相对测量在三星编队中的应用

以NASA新千年计划中的深空计划3为背景,使用星载类GPS的伪距和载波观测数据,研究利用编队卫星间相对测量,高精度自主确定三星编队星座相对状态的有关问题;研究星间相对测量各种可能的测量方案和可能达到的精度,验证这种星间相对测量技术是否能够满足深空计划3的系统要求。首先建立了三星编队星间相对测量系统的数学模型,然后利用星载高精度伪距和载波观测信息,对各种可能的测量方案进行仿真协方差分析;研究利用卫星姿态机动提供的几何信息,进行单差整周模糊度初始化的问题,讨论了卫星姿态机动方案;最后针对每一种测量方案给出了仿真结果和相关的结论。

“综合相对测量法”于介质损耗在线检测中的应用

针对目前介质损耗在线检测中存在的基准电压选取及环境因素影响等问题 ,提出了一种新的测量方法———“综合相对测量法”。经多年仿真研究和现场应用表明 ,这种方法确实能够有效地提高tanδ在线检测的准确度。

基于相对测量调轨的高速铁路有砟线路整道技术研究

高速铁路有砟轨道既有线整道的主要技术手段是基于绝对测量的坐标法及基于渐开线模型的绳正法,然而上述方法在高速铁路日常养护中或因效率或因精度都存在适用性的问题。在高速铁路无砟轨道成功应用相对测量调轨技术基础上,分析有砟轨道与无砟轨道在整道作业的差异性,相应给出该技术在工务施工中的要领,通过既有线的现场试验,表明该技术可适合于高速铁路有砟轨道的工务整道作业。

量值传递中绝对测量与相对测量转化实例的数理分析(一)

以检定热电阻的一个测量模型,按检定规程规定的两种检定方法进行分析。以假设的较理想条件下的参数代入测量模型,得到物理概念清晰、简单直观的数理表达式。从分析过程和结果可以看出:在同一个标准装置上检定,因采用的检定方法的一点不同,会导致被检样品检定结果误差的惊人差别。究其原因,是标准器一个参数的取值来源变化,把一个相对测量的检定过程不经意变成一次绝对测量,使测量系统测量结果的误差显著增大,差别之大超出想象。由此可见量值传递方法在检定工作中的重要性,如方法选用不当,使用再好的设备也达不到预期的目的。

用电容传感器进行相对测量的实验装置设计

电容测量技术具有非接触、稳定性好、测量微位移时具有高分辨率等特点,广泛应用于缓慢变化和微小位移的非接触测量。设计了一套用于教学的电容传感器进行相对测量的实验装置,系统介绍了电容传感器进行相对测量的原理及电路,给出了电容传感器的标定方法,并进行了标定实验。设计了容易操作的传感器现场标定和相对测量的软件。该装置旨在帮助学生深入理解电容传感器的工作原理、相对测量概念、仪器标定及数据处理方法。

量值传递中绝对测量与相对测量转化实例的数理分析(二)

在测量系统存在不同水平非线性误差使用不同名义Rtp值的标准铂电阻温度计时,以假设的较理想条件下的参数代入测量模型,同样得到物理概念清晰、简单直观的数理表达式。从分析过程和结果可以看出:在测量系统存在不同水平非线性误差下,方法一的检定结果误差依然比方法二的检定结果误差大得多,尤其是检定Pt100型热电阻,使用Rtp名义值为100Ω的标准铂电阻温度计,采用方法二时仪器测量误差对检定结果的影响仍然保持比方法一时小两个量级的水平。最后讨论该例中用绝对测量法实现高准确的量值复现或传递必须具备的设备条件及相对测量法在量值传递中的优势。

基于实时相对测量的航天器指向跟踪控制问题研究

针对大型挠性航天器指向跟踪控制问题,提出一种期望姿态估计方法和基于反步法的姿态跟踪控制方法。首先采用平方根容积卡尔曼滤波进行相对轨道估计,利用相对位置估计信息解算出追踪航天器观测轴指向目标航天器的期望姿态。然后基于修正Rodrigues参数描述的误差姿态动力学方程设计了姿态控制器,考虑系统惯量的不确定性设计了自适应控制律。最后将该方法应用到某空间观测任务中,仿真结果表明了方法的有效性。

联合CDGPS技术和星间相对测量进行编队星座状态确定

以空间圆3星编队星座为对象,建立了联合GPS载波相位差分(Carrier phase Differential GPS,CDGPS)和星间相对测量进行编队星座状态确定的数学模型;利用高精度的星间相对测量信息给星间公里级基线提供厘米级约束,极大地缩小了星间单差模糊度的搜索空间,进而在卫星无需机动的情况下采用Bayes最小二乘法快速解算出星间GPS载波相位单差整周模糊度;最后数学仿真证明了方法的有效性,结果表明卫星间相对位置确定精度达10-2m,卫星姿态确定精度达10-3rad.

地震记录的时间域反褶积、仿真及在地震计方位角相对测量中的应用

介绍了一种用冲击不变法从速度响应平坦地震计二阶传递函数设计得到的递归滤波方法,比用双线性变换得到的递归滤波系数少,因此使用更方便.作者用此方法作了反褶积与仿真的数值实验和实际地震记录的短周期仿真试验,仿真结果与实际仪器记录符合较好;并将此法应用于地震计方位角的相关分析法相对测量,结果与不仿真的相关分析测量相比更接近寻北仪的绝对测量结果.

纯引力轨道检验质量的相对测量技术

纯引力轨道是物体在太空仅受引力作用的运行轨道,通过构造纯引力轨道,可实现超高精度的空间引力探测,也可为科学实验提供超稳定卫星平台.作为纯引力轨道构造的核心,检验质量的相对测量不仅提供了部分任务科学数据,还为航天器平台的跟踪控制提供输入.首先,描述了纯引力轨道的概念内涵,总结了它在卫星重力测量、引力波探测等方面的应用情况.其次,综述了不同任务对相对测量的需求,给出了电容式测量、磁感应测量和光学测量的原理,总结了各自的优缺点.根据检验质量的姿态运动,将检验质量质心相对状态解算问题分为3类,给出了基于检验质量姿态动力学与表面建模的典型解算模型和质心速度估计方法.最后分析了非引力干扰的理论计算、地面实验验证和在轨实验验证问题.

关于星—星相对测量自主定轨中的亏秩问题

随着卫星的类型愈来愈多以及星际探测器的发射，相应的测轨手段也在不断改进，特别是如何利用星－星相对测量进行定轨更受到人们的关注。这一定轨方式也称为自主定轨，实质上它对应一个亏秩问题，本文将给出严格的证明，并以此揭示亏秩的内涵，从而为合理解决这一问题提供“线索”。

元素相对测量不确定度的评估

根据ISO17025的要求以及国家计量技术规范JJF1059-1999的指引,结合元素相对测量的特点,总结了一套检验实验室不确定度的评估方法。由于元素测量前处理过程中被测物的变化很难估计,所以直接以多次重复测量数据为依据,即以A类评定为主、B类评定为辅的方法,使得结果更为客观、准确,完全适合实际操作。

具有同时性综合相对测量法的应用

介绍并讨论了综合相对测量法在绝缘介损在线监测中的原理、处理过程及其应用。该法在环境因素不变条件下能减少测量扰动,提高准确性和稳定性,得到较好的结果。通过对环境因素变化瞬时性的研究,提出测量同时性观点以解决综合相对测量法在实际测量中存在的误判问题。现场试验表明:采用具有同时性的综合相对测量法能够很好地消除干扰带来的测量误差,准确判断设备运行状态。

综合相对测量法在介质损耗角在线测量中的分析与应用

综合相对测量法能克服绝对测量法的不足,有效提高介质损耗角的在线测量精度,目前研究仅限于2到3台同相电容型设备的综合相对测量法的应用,不具普遍性。本文介绍了综合相对测量法的基本原理,以3台和4台同相设备的综合相对测量法的应用为例,利用归纳方法,给出N(N≥3)台设备中任意i(1≤i≤N)台设备的故障诊断矩阵,为综合相对测量法的使用提供了依据。根据阈值诊断和模糊数学理论,提出了基于综合相对测量法的两种故障诊断方法及影响其正确诊断的几个因素,为综合相对测量法的实际使用提供了思路。

GPS定位相对测量方法及精度分析

讨论了使用ＧＰＳ接收机定位相对测量方法，并作了精度分析。在无基准站而无法采用差分ＧＰＳ定位的情况下，这是一种测量精度高。

针对射频相对测量敏感器的快速标定方法

在卫星编队飞行系统中,射频(radio frequency,RF)相对测量敏感器能够完成两颗卫星的相对位置和姿态的测量,为了验证其测量精度,提出了一种基于激光跟踪仪的快速标定方法.在标定过程中,针对拟合坐标原点和坐标轴产生误差较大的问题,提出了一种基于最小二乘拟合球体和圆的方法,分别确定坐标系的原点和坐标轴;利用坐标系间的固有关系设计了相对坐标系的快速转换方法.在飞行器模拟平台进行验证,实验结果表明,拟合坐标系原点均方根误差为0.120 764mm,拟合坐标轴轴向的均方根误差为0.157 138mm,坐标系转换误差的范围为0.30~0.75mm,能够满足敏感器毫米级定位精度的标定要求.

利用相对测量法检测汽车轴距差的原理及检测方法分析

分析了利用相对测量法检测汽车轴距差的原理,对比了现行的各种检测方法的优缺点。

一种星载相对测量设备的在轨标定方法

受主动段振动、在轨力热变形等因素影响,星载相对测量设备的测量坐标系相对于设备基准坐标系会产生一定偏移,引入测量误差,从而影响卫星的相对导航精度。为解决该问题,提出了一种基于全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)差分定位数据的星载相对测量设备在轨标定方法,通过分析确定了影响其在轨标定精度的主要因素和其可达到的在轨标定精度水平,并结合在轨数据验证了该方法的正确性和有效性。

一种基于紫外姿态敏感器和星间相对测量的星座组合导航方法

提出基于紫外姿态敏感器和星间相对测量的星座组合导航方法。采用扩展卡尔曼滤波算法来对观测数据进行融合,实现对星座中各颗卫星的位置矢量和速度矢量的精确估计。以低轨区域星座为例,基于Cramer-Rao下界分析组合导航系统的性能,并通过数学仿真验证了所提方法的有效性。

基于相对测量的电容器组故障诊断和定位

并联电容器作为一种重要的无功补偿装置,对于改善电力系统的结构和提高电能质量起着重要作用。目前,并联补偿电容器的检测通常为离线测试,出现故障主要依靠保护装置动作切除。依据相关标准,电容器电容量变化超过一定值时认为电容器故障。电容器运行电流的变化将反应电容器电容量的变化,本文基于相对测量原理对并联补偿电容器的故障定位方法进行研究,通过模拟不同形式的电容器故障,计算电容器中电流的变化,尝试实现对故障电容器的判断和定位,并对方法的可行性进行了分析。