针对中国首次自主火星探测任务——“天问一号”行星际转移及环绕飞行过程面临的器–地数据传输延时长、飞行过程指向约束多、自主可靠要求高等难题,提出了基于火星光学目标特性测量的自主导航、推力方向补偿的速度矢量控制以及多目标...针对中国首次自主火星探测任务——“天问一号”行星际转移及环绕飞行过程面临的器–地数据传输延时长、飞行过程指向约束多、自主可靠要求高等难题,提出了基于火星光学目标特性测量的自主导航、推力方向补偿的速度矢量控制以及多目标指向基准优化的角动量管理方法。通过对火星时变目标特性的自适应边缘提取和基于椭球模型的边缘精确拟合,获得目标高精度导航观测信息,实现近火导航精度优于100 km、环火导航精度优于2 km;采用基于加速度计测量的推力方向实时估计及姿态前馈补偿,使制动捕获控制精度达到mm/s量级;结合多目标指向约束,以干扰力矩全局最优为目标进行姿态基准优化设计,保障超过30天无地面支持下的自主飞行控制。将其应用于“天问一号”环绕器制导、导航与控制(Guidance,Navigation and Control,GNC)分系统中,“天问一号”在轨飞行结果表明,所提方法能够满足星际飞行自主控制和自主管理的约束,为后续深空探测型号任务提供重要参考。展开更多
基于TOF(time of flight)相机设计一种融合目标二维灰度信息与三维点云信息的位姿估计算法框架,解算追踪星与非合作目标之间的相对位姿.该算法框架使用TOF相机获取的目标的灰度图像和三维点云数据,采用基于弧段的椭圆提取方法和ICP(iter...基于TOF(time of flight)相机设计一种融合目标二维灰度信息与三维点云信息的位姿估计算法框架,解算追踪星与非合作目标之间的相对位姿.该算法框架使用TOF相机获取的目标的灰度图像和三维点云数据,采用基于弧段的椭圆提取方法和ICP(iterative closest point)点云迭代方法求解非合作目标的相对位姿信息.融合了基于灰度图像的图像处理算法与基于点云的位姿优化迭代算法提高了位姿解算算法的精度与鲁棒性,通过地面测试试验验证了所提算法框架的性能.在轨试验表明本文所提算法框架可以稳定有效地解算超近程空间非合作目标的相对位姿,为追踪星GNC分系统提供可靠导航信息且TOF相机输出相对位姿精度优于2°、5 cm.展开更多
The energy distribution model of motion blurred star point is analyzed.The distribution of the star point approximates to a two-dimensional(2 D) Gaussian distribution under degeneration.Two multi-parameter nonlinear G...The energy distribution model of motion blurred star point is analyzed.The distribution of the star point approximates to a two-dimensional(2 D) Gaussian distribution under degeneration.Two multi-parameter nonlinear Gaussian fitting methods(GFMs) are proposed,and the relationship between fitting parameters and motion blur parameters is analyzed.Estimation of the parameters of motion blur by fitting parameters is calculated to realize the error compensation of the motion blur.The simulation results show the effectiveness and accuracy.展开更多
文摘针对中国首次自主火星探测任务——“天问一号”行星际转移及环绕飞行过程面临的器–地数据传输延时长、飞行过程指向约束多、自主可靠要求高等难题,提出了基于火星光学目标特性测量的自主导航、推力方向补偿的速度矢量控制以及多目标指向基准优化的角动量管理方法。通过对火星时变目标特性的自适应边缘提取和基于椭球模型的边缘精确拟合,获得目标高精度导航观测信息,实现近火导航精度优于100 km、环火导航精度优于2 km;采用基于加速度计测量的推力方向实时估计及姿态前馈补偿,使制动捕获控制精度达到mm/s量级;结合多目标指向约束,以干扰力矩全局最优为目标进行姿态基准优化设计,保障超过30天无地面支持下的自主飞行控制。将其应用于“天问一号”环绕器制导、导航与控制(Guidance,Navigation and Control,GNC)分系统中,“天问一号”在轨飞行结果表明,所提方法能够满足星际飞行自主控制和自主管理的约束,为后续深空探测型号任务提供重要参考。
文摘基于TOF(time of flight)相机设计一种融合目标二维灰度信息与三维点云信息的位姿估计算法框架,解算追踪星与非合作目标之间的相对位姿.该算法框架使用TOF相机获取的目标的灰度图像和三维点云数据,采用基于弧段的椭圆提取方法和ICP(iterative closest point)点云迭代方法求解非合作目标的相对位姿信息.融合了基于灰度图像的图像处理算法与基于点云的位姿优化迭代算法提高了位姿解算算法的精度与鲁棒性,通过地面测试试验验证了所提算法框架的性能.在轨试验表明本文所提算法框架可以稳定有效地解算超近程空间非合作目标的相对位姿,为追踪星GNC分系统提供可靠导航信息且TOF相机输出相对位姿精度优于2°、5 cm.
文摘The energy distribution model of motion blurred star point is analyzed.The distribution of the star point approximates to a two-dimensional(2 D) Gaussian distribution under degeneration.Two multi-parameter nonlinear Gaussian fitting methods(GFMs) are proposed,and the relationship between fitting parameters and motion blur parameters is analyzed.Estimation of the parameters of motion blur by fitting parameters is calculated to realize the error compensation of the motion blur.The simulation results show the effectiveness and accuracy.