基于线性协方差分析的接近天体在轨导航方法研究

针对深空探测接近段自主导航高精度、高可靠性和实时性的要求,提出在轨融合光学测量信息和无线电测量信息的接近段自主导航方法.为选择合适的光学测量信息和无线电信息在轨融合,结合线性协方差分析方法和基于B平面参数的误差分析方法,分析了不同光学观测信息和无线电测量信息在轨融合的导航方案,说明了提出的自主导航方法可有效提高导航精度,并对光学观测信息的选择给出了合理的建议.基于蒙特卡罗打靶的仿真分析验证了所提出分析方法的有效性.

基于线性协方差的月球上升器主动段误差分析

提出一种线性协方差误差分析方法用于月球上升器主动段多种误差源影响分析.给出了动力上升段动力显式制导(PEG,powered explicit guidance)制导律线性化解析方法,得到了PEG 3个制导参数的线性化显式表达.在此基础上用于分析月球上升器主动段在存在初始状态偏差、参数不确定等情况下,终端时刻的高度偏差、速度大小偏差以及飞行路径角偏差.通过和蒙特卡洛的仿真对比,验证了上述线性化方法的有效性.

基于线性协方差分析法的轨道机动精度分析

研究航天器轨道优化控制问题,航天器进行轨道机动时由于各类误差因素的影响,实际轨迹会偏离标称轨迹。为分析机动时存在误差的主要因素,提出建立轨道机动精度的非线性分析模型,给出了协方差的传播方程。采用一个近地点施加脉冲速度的算例,利用线性协方差分析法研究了初始状态误差、脉冲时间误差和脉冲大小误差对轨道机动精度的影响,并利用Monte Carlo仿真验证正确性。最后设计了正交试验来分析各误差因素对精度影响的大小,证明脉冲速度误差的影响较大。仿真结果为轨道优化控制提供了依据。

具有一般协方差结构线性模型的局部影响评价

该文讨论了具有一般协方差结构线性模型的局部影响分析问题．通过对广义Cook统计量中M／c的适当选取,文章给出了一种对扰动的参数变换具有不变性质的局部影响度量,在具协方差扰动模式下,该文给出了回归系数和方差系数估计、最佳线性预测的局部影响诊断统计量．该结果与数据删除法进行了比较,并通过实例进行了分析和说明．

基于数值轨道模型的轨道协方差演化分析

空间碎片编目中的无法编目物体的再次关联及航天器与碎片碰撞预警过程中都可能用到碎片的协方差信息。碎片协方差信息包括轨道初始误差、测量设备误差以及摄动运动方程的模型误差等。如何科学合理地对空间碎片的协方差做出演化估计,对提高空间目标编目效率以及改善空间碎片预警精度有重要作用。分析线性协方差演化方法在低轨道空间目标国际空间站和AJISAI卫星上的应用,并把卡尔曼滤波方法应用到空间碎片协方差演化过程中。通过无迹卡尔曼滤波(Unscent Kalman Filter,UKF)中的UT转换来对未来协方差进行sigma点估计。仿真分析表明200 min演化时间,UKF协方差演化方法可以提高国际空间站协方差演化精度,而对于AJISAI卫星线性方法和UKF方法协方差演化结果基本相等。最后通过蒙特卡洛方法统计分析了10个采样点的预报协方差,验证了两种方法的准确性。

航天器轨道机动的闭环控制精度分析

利用线性协方差分析法对航天器在闭环控制作用下轨道机动的精度问题进行了研究。首先,分析了存在的主要误差,给出了误差影响下航天器轨道机动闭环控制的系统框图。然后建立了开环和闭环控制系统协方差分析的数学模型,并根据轨道方程线性化给出了脉冲速度修正算法。对赤道大椭圆轨道卫星开环和闭环控制下轨道机动的精度问题进行了分析,与Monte Carlo仿真结果与一致,校验了方法的有效性与正确性。

不确定条件下高超声速俯冲弹道鲁棒优化

针对俯冲段不确定性因素导致的弹道偏差和落点精度问题,研究了一种增强弹道抗干扰能力的高超声速滑翔飞行器俯冲攻击鲁棒弹道优化方法。首先,建立了考虑模型偏差、阵风干扰等不确定性因素的滑翔飞行器俯冲段运动数学模型;其次,推导了不确定条件下滑翔飞行器运动模型的雅可比矩阵解析表达式,得到了基于线性协方差分析法的系统误差传播方程;最后,建立了不确定性条件下的俯冲段弹道优化模型,并应用高斯伪谱法对该弹道优化问题进行求解。仿真结果表明,与不考虑不确定性因素影响的弹道优化方法相比,该方法可有效提高高超声速滑翔飞行器俯冲弹道的抗干扰能力,且抗干扰能力随着权重系数值的增大而增强。

不确定飞行环境下的滑翔制导炮弹方案弹道优化

滑翔制导炮弹因体积和成本所限存在控制能力有限的问题,有必要对其方案弹道加以合理的设计,为此提出一种不确定飞行环境下的弹道优化方法以降低方案弹道对各类随机干扰的敏感度。建立了模型偏差、滑翔启控点参数偏差、气动参数偏差及气象偏差等不确定性因素的数学模型,推导出计及随机干扰的滑翔弹动力学系统雅可比矩阵的解析表达式,利用线性协方差分析法,得到了系统误差传播方程,进而建立了不确定飞行环境下的弹道优化模型。利用Chebyshev伪谱法将弹道优化问题转换为非线性规划问题,在此基础上采用内点算法(Ipopt)获得了方案弹道的最优解。仿真结果表明,与不考虑不确定因素的设计方法相比,采用本文方法设计出的方案弹道,纵向和侧向位移散布方差明显减小,显示出对随机干扰更好的抑制效果。