基于对偶四元数的编队飞行卫星相对位姿描述及算法研究

针对编队飞行微小卫星,突破轨道姿态分而治之的传统模式,利用对偶四元数,提出了主从星间的相对位置和姿态统一描述方法,建立了对偶四元数卫星编队运动学模型。该方法区别于描述刚体纯旋转变换的四元数方法,将主从星的本体系之间坐标变换的旋转和平移过程进行融合、统一,并具有非常简洁的形式。同时,给出了求解模型的算法,解算出主从星间的相对位置和姿态。仿真结果表明该模型及算法科学合理,能够满足编队飞行的测控要求。

基于视觉的近距离编队对偶四元数相对位姿估计算法

针对近距离编队飞行中位姿估计问题,提出了一种新的点到区域匹配航天器间视觉相对位姿估计算法。给定主星表面上的点集及与之匹配的从星摄像机像平面图像凸区域,结合对偶四元数及凸优化数学工具,充分利用对偶四元数描述坐标系变换的简洁性,建立了对偶四元数凸优化位姿估计模型,估计出主星与从星之间的相对位姿参数。该算法不仅利用对偶四元数较传统四元数描述坐标系变换的优势,而且采用凸优化方法可大大降低传统位姿估计方法中需要精确的点到点匹配的要求。仿真结果证明,该算法能满足近距离编队相对位姿估计精度要求,具有较好的鲁棒性,对目前航天任务中航天器间视觉相对位姿估计具有重要参考价值。

多星测控中波达方向估计传播因子虚拟ESPRIT算法

针对多星测控中涉及的阵列天线信号波达方向估计问题,给出了一种新的基于传播因子的二维波达方向估计(2D-DOA)算法——传播因子虚拟ESPRIT算法(PMV-ESPRIT)。传统的虚拟ESPRIT算法需要对互相关矩阵进行特征值分解(EVD)或对数据接收矩阵进行奇异值分解(SVD),因此其运算量较大。而新算法基于传播因子方向向量分割的线性运算对传统算法做了进一步改进,其运算量明显降低,且具有更高的信号波达方向测向精度。仿真实验结果表明了PMV-ESPRIT算法的有效性和可行性。

基于全数字的航空机载软件验证平台研究

为解决机载软件验证与开发环境冲突、软件验证独立性及软件联合仿真验证的问题,提出了一套基于全数字仿真技术的航空机载软件验证平台设计方案;即基于企业内各专业已有的全数字仿真系统、多学科仿真模型,设计了一套以数据分发服务为基础的架构,实现系统之间的互联互通;考虑软件测试要求及测试用例的可读性、可维护性需求,提出了基于测试场景的测试用例设计方法,实现测试场景与测试用例数据的分离,对验证工作的分工安排、工作交接维护具有较大的意义;对已有的企业级测试管理系统进行扩展,打通软件需求、设计、测试项、测试场景、测试用例之间的关联关系,实现软件开发验证的协同管理。