陆地探测一号卫星严格回归轨道控制实践

陆地探测一号卫星搭载了L波段多极化SAR进行对地观测,为保证高精度、高频次的地面时空重访,卫星在轨进行了严格回归轨道控制。针对双星分批部署的任务约束问题,基于严格回归轨道特性,分析了发射窗口差异对轨控的影响,初期组网捕获采用了摄动补偿控制策略,能够有效减少燃料消耗。针对严格回归轨道的长期面内外控制在轨实践情况进行了分析研究,在轨飞行结果表明,卫星真实轨迹维持在参考轨迹附近百米级管径内,满足了预期的管径控制要求。

升力式航天器太阳同步冻结回归轨道保持策略

针对超低轨道升力式航天器对地观察的优势及其高机动特性,设计了一种近地点位于临近空间的太阳同步冻结回归轨道,并对气动力辅助与发动机推力相结合的轨道保持策略进行了研究。策略将轨道保持过程分为3个阶段:第1阶段自远地点飞向大气层,不施加控制;第2阶段在大气层内飞行,通过控制攻角和倾侧角调整航天器所受气动力,小幅改变轨道的升交点赤经;第3阶段自跃出大气层到远地点,利用轨控发动机调整轨道参数,回到远地点时除升交点赤经其他轨道参数不变。以燃料最省为性能指标,对轨道保持策略进行了仿真分析,结果表明可以实现14.7天太阳同步冻结回归轨道的在轨运行。

陆探一号卫星严格回归轨道管道导航在轨应用与验证

严格回归轨道的设计基于高阶次的地球非球形引力场模型,属于太阳同步回归、冻结轨道,回归周期始末的地固系空间轨迹高度重合.卫星在轨的自主管道导航以地面设计的严格回归轨道作为参考轨道,卫星与参考轨道形成一个虚拟编队.严格回归轨道的设计未考虑大气阻力,卫星在轨由于大气阻力导致的轨道衰减可由自主定轨与参考轨道的偏差进行估算.为了实现参考轨道的重复使用,严格回归轨道的设计也未考虑历元相关的日月三体引力等摄动影响,轨道倾角的长期运动和周期运动规律需要结合在轨数据进行辨识.本文应用陆探一号的在轨遥测数据,对上述轨道运动特性进行了分析.

中长期轨道预报中大气阻力系数补偿算法的研究

利用地磁平静期的CHAMP卫星精密星历对多个弧段的大气阻力系数进行解算,找到了适用于轨道预报的最优系数,分析了最优阻力系数与地磁指数、迹向残差的关系,利用线性回归分析建立了大气阻力系数补偿算法。针对中长期轨道预报的需求,该算法能够降低定轨弧段较短条件下阻力系数的解算误差。将该补偿算法应用于不同时期CHAMP卫星和天宫一号的轨道预报,验证了该算法的正确性和普遍适用性,结果表明预报精度能够提高20%以上。

基于半参数回归的联合定轨误差估计仿真算法

通过对联合定轨非线性影响因素特征的分析,提出了一种参数建模与非参数分量表示相结合的联合定轨非线性半参数回归建模方法。首先讨论了联合定轨模型及常值系统误差估计算法,在此基础上建立了一种广义非线性半参数回归联合定轨模型,设计了相应的卫星轨道参数、系统误差参数及模型误差估计算法,并从理论上证明了半参数模型轨道估计精度优于经典最小二乘轨道估计精度。仿真计算结果表明,广义非线性半参数回归联合估计方法能将模型误差和随机误差有效分离,同时联合定轨精度也得到了进一步的改善,从实际应用角度验证了半参数回归联合定轨建模方法的合理性和可行性。

基于严格残差选择的非视距定位算法

无线传感器网络的移动定位近年来受到越来越多的关注.影响精确定位的一个很重要因素是非视距传播信号的存在,非视距误差使得定位精度严重下降.通过分析非视距测量值残差的特性,提出了一种严格残差选择方法来鉴别距离测量值的状态.首先利用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的线性回归模型获得距离测量值的残差,然后利用严格残差选择来对残差进行筛选,最后利用并行变节点EKF算法完成定位.仿真结果表明提出的算法在非视距情况下的定位效果要优于其他算法,在不同环境下该算法具有更好的鲁棒性和更高的定位精度.

基于半参数回归模型的批处理确定卫星轨道方法

由于卫星轨道观测数据中含有非线性影响因素,必然会降低定轨精度。在半参数回归模型的基础上,应用小波阈值去噪算法估计并消除观测数据中存在的非线性影响因素,提出了基于半参数回归模型的批处理确定卫星轨道的方法,以提高定轨精度;然后,在理论上证明了在测量数据存在非线性影响因素的情形下,基于半参数回归模型的批处理确定卫星轨道方法的定轨精度高于经典的批处理定轨精度;最后,对中低轨卫星应用批处理定轨进行了仿真。结果表明:基于半参数回归模型的批处理确定卫星轨道方法分离出观测数据中的白噪声和非线性影响因素,从而可以在观测数据中消除非线性影响因素,提高定轨的精度。

航天器转动惯量参数在轨辨识的最优激励

根据矩阵分析理论研究了转动惯量参数的可辨识性问题,从姿态动力学方程导出关于未知参数的线性回归模型,将回归矩阵的条件数作为参数可辨识度的定量指标,以可辨识度最大为目标函数建立最优控制模型;应用解最优控制问题的伪谱法,计算控制力矩陀螺的指令轨线,使得惯量参数的辨识精度和收敛速度显著提高;在仿真中采用双无迹卡尔曼滤波算法进行参数辨识,结果验证了所提出的最优激励设计方法可以改善参数辨识性能,同时该方法对先验信息误差具有鲁棒性。

SVRM辅助的北斗GEO卫星反射信号土壤湿度反演方法

提出了一种支持向量回归机(SVRM)辅助的北斗地球静止轨道(GEO)卫星反射信号土壤湿度反演方法。使用全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)右旋圆极化(RHCP)天线和左旋圆极化(LHCP)天线接收体制进行了地基实验,采集了北斗GEO卫星直射、反射信号原始数据,并从中提取直射、反射信号的相关功率,结合北斗GEO卫星的高度角与方位角信息作为输入,烘干称重法获取的土壤湿度作为输出对使用径向基(RBF)核函数的ε-SVRM进行了训练。独立测试集上的结果表明,SVRM辅助的北斗GEO卫星反射信号土壤湿度反演方法获取的土壤湿度结果与烘干称重法获取的土壤湿度参考值误差控制在3%以内,线性回归方程决定系数为0.8979,均方根误差RMSE为1.4926%,证明了该方法具有良好的泛化特性,实际应用中效果良好。

改进Twisting算法的相对位姿耦合控制

为实现对非合作目标航天器进行在轨服务,将Twisting算法与线性补偿项相结合,设计相对位置与姿态耦合的二阶滑模控制器.以航天器对接端口间耦合相对运动模型为基础,设计两种滑模平面的改进Twisting控制器.选取严格李雅普诺夫函数,证明所设计的改进Twisting控制器对有界干扰具有有限时间收敛的特性,并估计出收敛时间的上界.设计数学仿真,将其与标准Twisting算法进行对比,验证所设计的二阶滑模控制器对模型不确定性及有界干扰具有较强的鲁棒性,并能够有效抑制执行机构的震颤.

电离层参数行为的相轨道表示及其新的预测模型

以不同时间尺度的电离层参数时间序列重构的相轨道，表征了该参数的复杂行为，并由此提出了参量预测的相空间相似及回归模型。两模型用于海口（２０°２＇Ｎ，１０２°２０＇Ｅ）ｆ０Ｆ２和Ｍ（３０００）Ｆ２的预测，取得了满意的结果。

基于补偿最小二乘估计法的卫星精密定轨方法

由于卫星轨道观测数据中含有非线性影响因素,必然会降低定轨精度。将半参数回归模型引入卫星批处理定轨方法中,基于半参数回归模型补偿最小二乘估计法,提出了一种卫星事后轨道改进方法,以降低非线性影响并提高定轨精度。当测量数据存在非线性影响因素时,在理论上证明了半参数回归模型补偿最小二乘估计法优于经典最小二乘估计法。最后,对中低轨卫星定轨进行了仿真,结果表明基于半参数回归模型补偿最小二乘估计法的卫星事后轨道改进方法分离出观测数据中的非线性影响因素,从而提高定轨精度。

一种区域覆盖遥感卫星椭圆轨道设计方法

在航天遥感任务分析与设计过程中,特殊类型轨道(太阳同步轨道、回归轨道等)是卫星轨道设计的重要选择。当前遥感卫星轨道设计研究主要集中于太阳同步、回归的圆轨道设计方面,此类轨道具有全球覆盖、固定重访周期等独特优势,但是,面向热点区域侦察与监控等区域覆盖任务时,太阳同步轨道难以保证对特定目标的高分辨率成像和快速重访。本文针对区域覆盖任务需求,在介绍临界轨道、回归轨道特点基础上,提出了一种椭圆临界回归轨道遥感卫星轨道设计方法,通过引入回归特性定量描述参数,分析了回归系数的影响因素,提出了具有拱线静止特性椭圆轨道的设计流程,并根据区域覆盖要求给出了轨道设计算例,最后椭圆临界回归轨道的特性、适用任务类型进行了分析,算例表明该种轨道可对局部目标实施高分辨率成像,缩短轨道的回归周期,还保证了对同一纬度目标成像时分辨率一致。

81例眼眶海绵状血管瘤住院费用分析

目的进行住院费用分析有助于降低医疗成本,文中研究上海某医院2002年1月至2007年7月间眼眶海绵状血管瘤手术患者住院费用及其影响因素。方法从临床诊治及社会经济学角度出发,对6年间眼眶海绵状血管瘤手术患者住院费用的影响因素进行单因素分析和逐步回归的多因素分析。结果6年间平均住院费用7071.4元,住院费用中位数7038.7元,住院费用构成中所占比例居前3位的是手术材料费、西药费、化验费分别占54.3%、13.3%和8.1%。以住院费用为因变量,先进行单因素回归分析,在此基础上进行多元逐步回归分析。结果发现,婚姻状况、患者来源、并发症情况、前路开眶术、既往治疗情况、眼球移位情况、住院年份、术前天数8项因素对海绵状血管瘤手术患者住院费用的影响有统计学意义(P<0.05)。结论影响眼眶海绵状血管瘤手术患者住院费用的因素众多,眼眶海绵状血管瘤手术患者住院费用的降低应采用综合性措施。

基于轨道能量模型的步行机器人平衡恢复方法

针对步行机器人在正常运动过程中突然遭遇外力作用引发翻倒危险的问题,提出一种基于轨道能量模型的步行机器人平衡控制方法:根据机器人自身加速度等状态信息建立回归模型预测翻倒状态,采用"身体姿态补偿"和"迈单步策略"两种控制策略实现机器人的平衡控制.同时,采用离线学习方法建立身体状态与最佳落脚点的关系模型,对理论落脚点进行优化.实验使用AIBO机器人进行测试,机器人实际的翻倒次数减少了一半以上,有效提高了行动效率,证明了该方法的有效性和可行性.

太阳同步卫星的轨道设计

在轨道六要素的基础上,分析了卫星太阳同步轨道设计时降(升)交点地方时、升交点赤经,以及冻结轨道参数等的确定方法。并给出了在轨道交点周期、回归圈数、回归周期、重复周期和其他因素等约束条件下的轨道设计要点。最后给出了一个轨道高度750～800km,卫星太阳同步轨道、冻结轨道和回归轨道的算例。

一种基于非线性回归的载人航天器密封舱内在轨噪声分析方法

文章提出一种载人航天器密封舱内噪声非线性回归通用分析方法,可基于地面噪声试验测得的数量较多的数据样本和在轨噪声测试获取的少量数据样本,建立密封舱内位置–在轨噪声的数学模型。经验证该模型能够较为准确地拟合密封舱内在轨噪声水平,从而为开展载人航天器的降噪设计、优化噪声仿真模型和验证降噪措施效果提供数据支持。

连续波雷达多站跟踪数据的时间对齐与轨道解算

连续波雷达是目前外火箭轨道测量的主要高精度设备。由于各种原因，各测站的时间不能完全一致，导致轨道解算的误差。文章对测量机理和时间不对齐量进行分析，利用轨道参数可以用多项式表述的特点，建立了一个估计时间不对齐量和轨道多项式系数的非线性回归模型，给出了参数估计方法和估计的误差。理论分析和模拟计算表明，用该方法可以给出轨道参数和各站时间不对齐量较高精度的估计。

一类回归轨道随机生成算法实现

不同的卫星应用系统对轨道设计提出了不同的要求。文中提出的算法,能够自动生成卫星轨道参数,保证回归轨道卫星过顶地面某指定区域时,位于轨道的近地点,以满足卫星近地探测、侦察的一类仿真应用需求。该算法通过已知的近地点星下点坐标和随机的升交点经度确定出轨道面的空间位置;通过回归周期和近地点卫星高度确定出轨道形状和大小,进而求得满足条件的轨道方程。该算法在VC++中得到实现。文章最后给出了一个验证算法,通过输出数据和卫星星下点轨迹图验证了原算法。实践表明,文中提出的算法有效地支持了整体系统的仿真。

混沌系统设计中的基频变换及不可预测性估计算法

文中基于混沌吸引子周期轨道理论的频域分析概念和矩阵分析原理,提出了一种混沌系统基波频率变换方法.基于该方法对Lorenz和Chua系统分别进行了不同基频的硬件电路参数设计,并对其产生的信号频谱进行了测试,实验结果验证了此基频变换方法的正确性.文中还讨论了混沌系统不可预测性的估计算法,提出了回归频度的改进计算式,并对所设计的3 kHz基频的Lorenz和Chua电路的不可预测性强弱进行了比较分析,结果表明所提出的改进计算式提高了不同混沌系统不可预测性强弱的评估准确度.