空间微波交会雷达总体构想

结合我国载人航天工程未来发展的需要,分析了国外微波交会雷达技术的发展方向,提出了我国微波交会雷达的总体实施方案构想.

空间微波交会雷达综述

本文综述了空间微波交会雷达的发展情况 ,比较了连续波雷达、脉冲雷达、电扫描雷达 3种体制的优缺点 ,归纳出了空间微波交会雷达的发展趋势。

基于陀螺星光加激光交会雷达的相对姿态确定

针对编队飞行中从飞行器与主飞行器的相对姿态确定问题,提出了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的相对姿态确定方法.采用修正罗德里格参数(MRPs)作为姿态描述参数避免奇异点.姿态敏感器采用陀螺+星敏感器+激光交会雷达的配置模式,并且结合相对姿态动力学方程得到相对姿态确定的状态方程,建立起相对姿态确定的EKF模型.仿真实例表明,EKF状态能在最慢300 s内收敛,MRPs的估计误差在10-5范围以内,该方法正确有效.

交会对接中雷达测量信息的最优估计

基于目标飞行器与追踪飞行器交会对接这一应用背景,对于追踪飞行器上交会雷达对目标飞行器的原始测量信息(斜距、方位角、俯仰角,甚至径向速度),通过建立适当的目标模型以及观测方程,很好地对2个飞行器的非线性相对运动规律、追踪飞行器绕地球高动态旋转特性、追踪飞行器姿态偏差进行了补偿或修正,实现了最优估计,并通过仿真进行了验证。

伪码连续波交会对接雷达信号处理机设计

介绍了某伪码连续波交会对接雷达信号处理机设计。在测距中,提出用噪声较小的载波相位Δ伪距测量值对伪距进行处理,得到高精度测距值。在测角中,提出了一种干涉仪天线阵结构和干涉仪解模糊算法,针对通道载波相位误差可能引起的解模糊错误,又提出了一种纠正方法,仿真显示,在发生解模糊错误的概率高达0.42的情况下,该方法仍然可以识别并纠正所有解模糊错误。实验表明,该信号处理机可以满足空间航天器交会对接的要求。

微波交会对接雷达目标跟踪的卡尔曼滤波器设计

针对空间交会对接应用中追踪航天器对目标航天器的精密跟踪,采用三阶修正卡尔曼滤波器直接在球坐标系下对径向距离和径向速度进行联合跟踪,采用2个结构一致的二阶修正卡尔曼滤波器分别对俯仰角和俯仰角速度、方位角和方位角速度进行联合跟踪。提出一种状态噪声的实时估计算法,有效地解决了卡尔曼滤波应用中状态噪声的参数设计问题。仿真结果表明,本文设计的卡尔曼滤波器能够精确地跟踪目标航天器,同时具有较强的动态适应能力。

苏/俄交会对接技术研究

苏/俄交会对接技术的研发,最初是为20世纪60年代初苏联月球使命服务的,后来主要用于空间站的运输使命。因此,最初的"联盟"飞船逐步演变发展为联盟号载人飞船系列与进步号货运飞船系列。联盟号和进步号飞船应用"指针"或"航向"交会雷达系统,基本采用自动轨道交会方法。对应急运作,联盟号航天员可使用手控器;对于不载人的进步号使命,空间站内的乘员可应用"遥控操作交会单元"系统,进行手控操作。联盟号和进步号飞船采用双共椭圆逼近与绕飞技术到达目标器对接轴线,沿对接轴线向目标器对接口作最后逼近。对未来空间规划,"新一代有人操作的运输飞行器"将取代历史悠久的联盟号系列载人飞船,除用于地球轨道使命外,还将在载人月球使命与火星使命中得到应用。

基于容积滤波的自适应相对导航算法

针对激光交会雷达测量方程的非线性问题,将容积滤波算法应用于航天器相对导航中;并考虑测量噪声统计特性不准确以及测量信息偏差等工程因素,针对激光交会雷达测量参数类型不同的特点,提出了一种基于容积滤波的自适应相对导航算法。该算法通过自适应调整量测协方差阵,能有效降低统计特性不准确等测量异常给导航系统造成的不利影响。仿真结果表明该自适应导航算法在激光交会雷达测量值存在噪声统计特性不准确等情况下时仍可保持较高的导航精度。

国外新一代载人飞船研制概况

几十年来,世界载人航天共经历了五个阶段。目前新一代载人飞船正在蓬勃发展,它们将开辟载人航天的新局面。一、国外新一代载人飞船研制概况1.美国＂猎户座＂（Orion）飞船美国十分注重飞船的先进性,载人飞船至今已经发展了3代,其中登月式飞船达到了很高的先进水平。

一种环月交会对接航天器的自主导航方法

我国正在进行月球采样返回工程,月球轨道交会对接是采样返回任务中关键环节之一.本文提出了一种新交会过程中目标航天器和追踪航天器自主航方法.该方法综合利用成像敏感器、交会雷达和激光高度计测量信息,结合绝对轨道动力学模型,利用UKF滤波算法设计航滤波器,能够同时估算交会对接过程中追踪航天器和目标航天器绝对轨道参数.在月球阳照区,采用成像敏感器和交会雷达测量信息进行自主航;在月球阴区,则采用交会雷达和激光高度计测量信息进行自主航.通过理论分析和数学仿真,验证了所提出自主航方法有效性.本文所提出方法为月球轨道交会对接工程实现提供了理论参考.