基于状态转移张量的LEO目标短期误差传播及碰撞概率计算

目前低轨区域空间目标数量不断增加且航天器轨道机动能力越来越强。结合LEO机动目标快速碰撞预警对于计算效率和计算精度的需求,在J2模型假设下,提出了一种基于状态转移张量的短期状态误差传播方法。该方法从航天器相对运动的角度,引入二阶状态转移张量来描述误差传播的非线性特征,给出了误差传播的近似解析表达式,在此基础上完成了碰撞概率计算。仿真结果表明:提出的方法对于LEO目标短期误差传播及碰撞概率计算具有良好的计算效率和计算精度。

数控机床主轴径向运动误差在线高精度检测

数控机床加工工件时 ,在切削力的作用下 ,用“以被加工工件为测量基准”的测量方案 ,实时测量机床主轴的径向运动误差。为了提高信噪比 ,采用基于精确重构的小波变换算法去除加工时存在的噪声。这种新算法成功地应用于自行开发的在线检测装置中。为了掌握测量系统频域特征 ,还从谐波抑制和总体频域特性两方面做了分析。通过实验验证了该方法的正确性。

抑制闭环光纤陀螺高动态角运动测量误差的校正回路设计

闭环光纤陀螺控制回路存在固有延迟,若通过约束回路增益来抑制回路超调和振动零偏效应,会在一定程度上限制光纤陀螺带宽。这导致陀螺在高动态条件应用时会产生较大的角速率跟踪误差,进而影响系统的动态性能。为此,提出了一种回路校正技术,以减小大动态角速率跟踪误差及瞬态角误差。对校正后的回路稳定裕度及频率特性进行了分析,对特征角速率跟踪误差及瞬态角误差进行了仿真。仿真结果表明,对于某型光纤陀螺,采用所提出的回路校正技术和设计参数,在100°/s^(2)的角加速度输入条件下,角速率跟踪误差和最大瞬态角误差分别为13.1μrad/s和6.99μrad,比未经校正前降低了一个数量级以上,带宽提高为原来的4倍且依然保证了光纤陀螺的稳定性能,满足特定车载冲击振动条件下的角运动测量精度要求。

不完全齿轮传动机构传动误差分析及消除方法

根据齿轮啮合原理 ,分析了不完全齿轮传动机构传动误差产生的原因 。

结构动力响应数值分析的新的广义-α方法的频率域分析

介绍了一族用于结构动力响应数值计算的新的广义-α方法。用这族算法将结构动力学方程离散得到关于位移的差分方程,然后做Z-变换得到算法传递函数、算法频率响应函数。通过算法离散的频率响应和系统真实频率响应的比较,在频率域内分析了这族算法的性能,并与常用的Newmark平均加速度方法进行了比较。在分析中,以激励力频率为自变量分析了算法的Bode图,以系统固有频率和激励力频率与时间步长的乘积为自变量在三维空间内分析了算法频率响应幅值绝对误差,又以算法自由参数、阻尼比为自变量在三维空间内分析了算法频率响应幅值2-范数意义下的相对误差。结果表明,新算法的性能得到了更深刻的认识。

基于MTF的时间延迟积分CCD成像系统同步误差分析

通过像移调制传递函数MTF分析了TD I-CCD行扫速率与运动像不同步时对相机成像质量的影响。为验证速度失配对TD I-CCD相机成像质量的影响,针对应用环境,利用高对比度靶标对TD I-CCD动态成像进行了仿真实验和动态测试,结果表明,在奈奎斯特频率范围内,只要将相机动态成像系统的同步误差控制在±2%的范围内,并使图像时钟处于连续多相的工作方式,就可以基本上消除同步误差对成像质量的影响。

空间探测中动态运动对双向时间交换测距的影响

为了提高动态运动条件下双向时间交换测距(TWSTT)的精度,满足航天器间高精度自主测量的需要,在传统相对静止模式的基础上,分析了空间探测中目标间动态运动对双向时间交换测距的影响,针对两种典型的运动场景,分析了相对运动影响测距的机理,推导了动态运动条件下的距离解算公式。分析和仿真结果表明:相比传统静止模式,动态条件下的距离解算增加了目标间的相对速度、运动方向及相对距离等影响因素,如果在距离解算时忽略了上述因素,则将引入相应的测距误差,而且相对运动速度越大、相对距离越远,引入的测距误差越大。

TDI-CCD光靶相机动态成像同步误差分析

TDI-CCD相机在对运动目标成像时,由于在光积分时间内成像目标的快速变化,导致目标图像与CCD像元之间存在着相对运动,由此造成不同步采集而产生的像移。针对上述问题,采用像移调制传递函数(MTF)分析了TDI-CCD行扫速率与运动像不同步时对相机成像质量的影响,并利用矩形靶标对TDI-CCD动态成像进行了实验测试。结果表明,在奈奎斯特频率范围内,只要将TDI-CCD推帚成像过程中的同步误差控制在一定的范围内,并使TDI-CCD的驱动时钟处于连续多相的工作方式,就可以明显地减少像移对成像质量的影响。

考虑运动补偿的机载SAR定位误差传递模型及航迹标定方法

机载合成孔径雷达(SAR)定位误差不仅受载机位置/速度测量误差、系统时间误差等的影响,还与运动补偿残余误差有关。然而现有机载SAR定位模型很少考虑运动补偿误差的影响。该文针对实际中普遍存在的含运动误差和载机航迹测量误差的情况,结合运动补偿和频域成像算法,推导了机载SAR图像定位误差传递模型,阐明了运动补偿残余误差影响下航迹测量误差对定位偏差的影响方式,并基于该模型给出了载机航迹测量误差的标定方法。仿真实验验证了该定位误差传递模型的正确性,相比于不考虑运动补偿残余误差的定位模型,得到了更高精度的航迹测量误差标定结果,证明了该方法的优越性。

卫星双向时间传递中的卫星运动误差研究

对转发卫星运动引入误差进行了研究。推导了卫星双向时间传递中的卫星运动误差模型,用两行轨道根数(TLE)对目前在轨的多颗地球同步轨道卫星(GEO)的运动进行计算。仿真结果显示:GEO卫星的受摄运动导致的卫星运动误差达数百皮秒,卫星运动规律呈现周日特性,导致1d中不同时刻进行的卫星双向时间传递操作产生不同大小的卫星运动误差。

航空摆扫成像像移计算与误差分配

航空摆扫成像时,曝光时间内像点的移动是影响成像质量的重要因素。为了研究三面镜各项误差对像移量的影响,利用齐次坐标变换法建立了像点位移计算模型,准确地引入了摆扫镜轴系误差等常见误差项。在此基础上,分析了三面镜加工装调误差对像点位移量的影响,并比较了像点位移量对各误差项变化的灵敏度。接着,根据系统调制传递函数的指标对像点位移量的范围进行了限定,确定了高图像质量允许的像点位移量。最后,对分配后的三面镜误差进行了蒙特卡罗法仿真。仿真结果表明,像点位移量在10^-5 m量级,像移的MTF因子为0.97,满足指标要求。该结论对摆扫相机的结构设计与加工装调有重要的参考价值。

基于点云的非合作航天器位姿测量方法研究

针对已有基于二维影像的非合作航天器定位定姿方法在目标适应性和稳定性方面的不足,研究了一种基于三维点云的位姿测量方法。提出一种考虑累积误差的参数传递法进行序列点云的配准,用参数传递法获得初始值,在初始值的引导下与基准模型进行快速精确配准,实现了基于实时三维点云的相对运动跟踪,获得了较高的解算精度,方法利用目标的几何形状信息,有更好的普适性和稳健性。分别以仿真模型和现场模型作为测量对象进行位姿跟踪实验,用扫描仪获取动态卫星模型的三维点云并进行位姿解算,测量的运动轨迹与设计值吻合度较好,表明所提方法有较好的稳健性和较高的精度。

无人车/行人动态杆臂估计与协同导航方法

针对复杂动态环境下微惯导自身存在较大的器件噪声导致的定位误差随时间快速累积的问题,充分发挥了无人车/行人相对运动学的模型作用,研究了无人车/行人惯性基协同导航方法,实现了复杂运动条件下惯导系统误差抑制与精度提升。首先,建立了无人车/行人“速度+姿态”匹配模型;然后,充分考虑了行人的运动特点,建立了无人车/行人相对运动模型,并进行了两者间动态杆臂估计;最后,提出了无人车/行人协同导航方法,并开展了高可信的软件在环仿真实验。实验结果表明,在无人车/行人相对运动约束下,行人微惯导导航的定位精度大幅提升,支持不依赖卫星的无人车/行人相对导航与协同导航。

机床定位精度对磁流变抛光的影响分析

根据KDMRF-1000磁流变抛光机床的结构形式,建立机床坐标系。对机床进行运动求解,得到磁流变抛光机床后置处理算法模型。在此模型的基础上,分析了机床各轴定位精度对磁流变抛光加工的影响,进行仿真分析,得到了误差的影响规律和对机床的定位精度要求。