主星带辅星群干涉SAR编队设计的约束条件

针对主星带辅星群干涉SAR的星载双站、斜视、空间基线等特点,从系统工作过程和测高性能分析角度出发,分别对主星带辅星编队干涉SAR编队设计的几个变量(主星与辅星群的距离、基线的长度和指向角)提出设计约束条件。对辅星回波时序、信噪比进行分析,得到主、辅星间距离设计的约束条件;对干涉测高精度进行分析,重点考虑空间基线去相关对干涉相位误差进而对测高精度的影响,给出基线长度和指向角与干涉测高精度的关系,得到基线长度和指向角设计的约束条件。仿真分析表明,由于干涉车轮和干涉钟摆编队是基于正侧视干涉几何提出的,它们的测高性能不是最优的。

HEO轨道卫星相对运动建模与编队构形设计

随着全球卫星组网编队飞行技术成熟应用,通过卫星之间基本运动方程进行相对运动求解,各种编队构型设计已经成为一种发展趋势.建立了基于相对轨道根数偏差的相对运动模型,理论推导了二阶近似条件下的适用于大偏心率椭圆轨道的相对运动方程,并进一步分析了二阶项的精度.在二体假设下,使用近地点真近点角差取代平近点角差作为编队构型设计输入,对多种不同初始轨道根数差条件下的典型编队构型进行了设计以及构型特征分析.对编队构型设计的正确性进行了仿真验证,并分析了从二体假设推广到含摄动情况的适用性,结果表明本文推导的椭圆轨道相对运动方程和编队构型设计正确有效.

基于二阶CW方程的引力波探测编队构形设计

针对基于CW(Clohessy-Wiltshire)方程所设计的空间引力波探测编队在二体非线性引力场下的臂长发散问题,提出了一种基于二阶CW方程的编队构形设计方法。推导了二阶CW方程的微分形式,利用摄动法得到了二阶CW方程的近似解析解,并以此为基础证明了完美空间圆形绕飞轨道的不存在性,分析了基于CW方程所设计的标称构形的发散原因;基于二阶CW方程与能量匹配周期条件以航天器相位角为优化变量构建了编队构形优化模型,建立了基于全局优化算法和模式搜索算法的多约束构形优化方法;以“太极”任务为背景对优化结果进行了仿真验证。仿真表明:所提出的优化方法能够将编队臂长的平均误差降低至0.32%、最大误差降低至0.44%。

基于测高精度最优值的星载分布式InSAR编队构形设计方法

编队构形设计是分布式干涉SAR系统总体设计的关键问题,它必须紧密结合系统性能评价和编队运动规律进行。针对星载分布式干涉SAR的双站、斜视、空间基线等特点,以主星带辅星群分布式InSAR为例,建立干涉测高精度与基线矢量的关系;以直角坐标过渡,建立基线矢量与卫星间轨道根数差的关系,从而建立了测高精度与卫星轨道根数差的关系;以雷达工作的中间时刻达到测高精度最优值为设计准则,得到双星和多星编队设计方法;仿真分析表明根据上述设计方法得到的优化编队构形,其测高性能要优于干涉车轮和干涉钟摆编队。

大椭圆轨道航天器四面体编队运动分析与设计

若干正处于计划或实施中的空间物理测量任务较多采用运行于大椭圆轨道上的四面体航天器编队协同完成任务轨道段内地球磁层结构和动力学现象的分布式测量与分析。采用基于轨道根数的相对运动模型,分析了参考轨道根数对四面体性能指标——质量因子和平均边长的影响;假设某一航天器运行于参考轨道,提出了以其他三个航天器的15个相对轨道根数为设计变量,目标函数兼顾质量因子和平均边长的四面体优化设计方案,并将其应用于第一阶段MMS任务的四面体构形设计中。仿真结果表明,在不考虑摄动和控制的前提下,通过优化可以得到任务轨道段内四面体性能保持较优的轨道设计方案。

面向任务要求的编队轨道设计及基线性能分析

为了满足编队系统空间基线稳定性要求,在考虑J2摄动基础上提出了一种面向任务要求的编队轨道设计方法.在初步确定编队轨道参数后对从卫星平均半长轴进行了小量修正,从而使得系统满足稳定性要求,检验了编队系统空间基线性能.研究结果表明,该方法设计的编队初始轨道参数能使空间基线保持基本稳定,能够满足地面高程测量(DEM)和慢动目标检测(GMTI)的任务要求.

分布式航天器应用系统编队构形优化设计一般方法

从系统性能优化角度出发，提出分布式航天器应用系统编队优化设计一般方法，将其概括为求解一个优化问题。根据系统任务要求，建立通用目标函数，用性能指标的加权和来表示；选取优化问题的决策变量，用编队设计变量的矢量组合表示；以基线矢量过渡，建立性能指标与编队卫星设计变量的关系，进而建立优化问题的目标函数与决策变量的关系，得到完整的优化问题描述；采用遗传算法求解。针对主星带辅星群体制分布式干涉合成孔径雷达（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）系统进行仿真编队优化设计，并与干涉车轮和钟摆进行仿真分析比较，仿真结果验证了优化设计方法的有效性和正确性。

基于高程测量误差的分布式卫星SAR编队构形设计

卫星编队构形是影响分布式卫星SAR系统性能的重要因素之一。该文主要研究满足绕飞轨道条件下的分布式卫星SAR编队构形设计问题,提出了基于高程测量误差最小的分布式卫星SAR编队构形设计方法。文中给出了分布式卫星SAR多组高程测量数据融合后的像素单元高程测量误差表示,并提出了给定观测区域的高程测量误差表达式。在此基础上,以观测区域的高程测量误差为优化目标,采用遗传算法对分布式卫星初始编队构形进行优化设计。仿真试验验证表明,通过该方法得到的初始卫星编队构形能够较好的降低给定观测区域内的分布式卫星SAR高程测量误差。

分布式GEO SAR:编队构型设计及性能分析

地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)具有短重访周期、大覆盖范围的优势,在防灾减灾方面具有重大潜力.本文提出包含远近编队的伴随分布式GEO SAR系统,在单星GEO SAR基础上,通过增加仅接收信号的从星伴随飞行,形成多个相位中心,具有功能丰富、成本低的优点;但不同功能对编队的空间基线要求不同.本文针对近距编队构型,提出基于坐标旋转的相对运动方程修正方法,可获得地球自转影响下空间基线解析计算方法;进一步提出基于半长轴修正的线性时变基线设计方法,可应用于SAR层析任务.针对远距编队,提出全局可测约束下最小定位精度系数准则,可实现具有最佳视角组合的远距编队设计,实现三维形变反演任务.最后,仿真并分析了伴随分布式GEO SAR编队各功能的系统性能,包括基线的日变化、高度向分辨率和典型观测区域的三维形变反演精度等.

分布式卫星干涉测高系统编队构形优化设计方法

分布式卫星干涉合成孔径雷达(InSAR)编队构形设计是系统总体设计的关键问题。从系统测高性能优化角度出发,提出分布式InSAR编队优化设计一般方法,将其概括为求解一个优化问题,以主星带辅星群体制分布式InSAR为例建立目标函数,针对其星载双站、斜视、空间基线等特点建立测高精度与辅星轨道根数的关系,基于近似的相对运动数学模型对该优化问题进行简化,并采用遗传算法求解。在此基础上,对多颗卫星组成编队以提高系统测高性能提出了一种多星编队设计方法。仿真分析表明,经优化得到的编队测高性能要优于干涉车轮和钟摆编队,该结果验证了优化设计方法的有效性和正确性。

LL-SST的重力场测量类空间圆编队构型设计

根据LL-SST重力场测量改进对编队构型设计的要求,基于平均轨道根数描述的编队运动学方程,对自然轨道的编队构型进行了地球扁率二阶摄动下的修正,设计了在J2长期项和J3长周期项影响下相对稳定的类空间圆编队构型,并得到卫星的初始轨道根数.仿真表明,30天的仿真时间内,设计所得构型满足重力场测量下编队的约束,且在J2长期项和J3长周期项摄动影响下,与考虑J2半长轴修正设计的空间圆构型相比,在径向和迹向上的漂移量分别减少了99.980%,99.976%,法向振幅发散减少了99.710%.

基于GEO SAR编队飞行的动目标检测

地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)编队飞行,是指2个或2个以上的搭载了合成孔径雷达的地球同步轨道卫星协同工作,组成一颗大的“虚拟卫星”,进而完成多项任务并降低风险。GEO SAR编队飞行形成的多通道可以用来进行动目标检测。空时自适应处理(STAP)在空-时二维平面上抑制杂波,完成强杂波背景下的动目标检测。在传统STAP算法的基础上,提出了基于GEO SAR编队飞行的对地面运动目标检测的方法,并通过仿真分析了该方法的性能。

多约束条件分布式InSAR编队构形工程优化方法

卫星编队构形是影响分布式InSAR系统DEM性能的关键因素,本文针对天绘二号卫星系统需求提出了一种基于多个约束条件的分布式InSAR编队构形工程优化设计方法。该方法结合工程实际,首先分析并确定了构形设计的多约束条件;然后通过引入了编队相对运动学模型,实现了设计约束的数学描述;最后以构形被动安全性最优为目标,借助蚁群算法对相对运动构形参数进行优化设计。仿真试验表明,文中方法寻优得到的构形设计结果满足工程约束,具备良好的被动安全性,并且该方法的有效性已经过天绘二号卫星在轨飞行验证。

基于非数据通信的导弹编队制导律算法

针对无数据链支持的作战条件下,仅利用导弹主动雷达导引头量测的弹间相对位置和相对速度等参数,基于多智能体一致性理论,提出一种适用于解决领从结构导弹编队队形控制问题的制导律算法。该算法在实现过程中无需各弹之间进行数据通信,即无需弹间数据链传递编队成员的绝对位置信息,就可实现既定队形的收敛和速度一致。应用代数图论证明了闭环制导控制系统的渐进稳定性,并基于坐标变换和导弹运动学方程,建立了编队控制过程中所需的导弹控制力模型。仿真结果表明该算法有效,适用于导弹编队系统的总体设计。

远距离逆行轨道上的近距离自然及受控编队

远距离逆行轨道(DROs)是地月空间中一族稳定的周期轨道,适用于地月空间站等长期任务。为维持任务的长期存在,交会对接及编队飞行等任务是必要的。因此有必要分析远距离逆行轨道上的近距离相对运动解,并进行编队设计。首先,基于Floquet理论得到了远距离逆行轨道上的近距离线性化相对运动的基础解集,并对其解进行了分类与分析。其次,以基础解集中的自然周期解为基础设计了伴飞编队,并对其特性进行了全面分析。之后,针对圆形受控绕飞编队做了详细的分析,可用于指导后续受控编队的设计。最后,设计了两点之间的安全转移编队,可用于任意两点之间的转移,并保证转移过程中主星与副星之间具有足够的安全距离。

空军八一飞行表演队5次大换装

这一天将载入中国空军史册：2005年4月25日，八一飞行表演队顺利完成第5次大换装。

拒止环境下多弹协同导航及编队优化设计

针对拒止环境下的多弹编队协同导航问题,提出了一种基于协同导航的编队位置优化设计算法。建立编队协同导航框架和相对导航信息测量模型,并基于联邦式滤波算法进行协同导航解算;定义单弹和编队导航精度指标,建立编队位置分配优化模型,在给定高精度弹数量的前提下,利用遗传算法进行编队位置优化设计;在此基础上,在给定编队导航精度的前提下,对编队中高精度弹数量进行规划。仿真结果表明,该算法可以有效提高多弹编队的整体导航精度。

Team-oriented programming for multiple mobile robots

This paper presnts a team-oriented programming method specially designed for multiple mobile robots. The team, which is a typical constitution structure in multi-robot system, forms after the user selects suitable robots, assigns their roles and sets related parameters. Team behavior module are introduced for the team-level behavior description and the temporal chain of these modules, realized by finite state automata, partitions the team tasks into discrete operating states and triggers. A graphical programming tool is designed for the team task description with visual diagrams. The real robots experiment of adaptive formation shows the system＇s usability and effectivity.

L_1 adaptive controller design for hypersonic formation flight

The design of an L_1 adaptive controller for hypersonic formation flight is presented. The traditional leader/wingman formation control problem is considered, with focused attention on dealing with the input disturbance and parametric variations, both of which are intrinsic properties of the system that result in undesired control performance. A proportional-derivative control scheme based on nonlinear dynamic inversion is implemented as the baseline controller, and an L_1 adaptive controller is augmented to the baseline controller to attenuate the effects of input disturbance and parametric variations. Simulation results illustrate the effectiveness of the proposed control scheme.