星点质心亚像元定位的高精度误差补偿法

在CCD星敏感器设计过程中,星点坐标的提取精度不仅影响星图识别的正确性,也直接影响星敏感器的最终姿态输出精度。本文通过分析传统质心法亚像元提取算法误差模型,证明该模型存在系统误差和随机误差。针对系统误差,提出了用最小二乘拟合法来估计质心位置和系统误差大小的对应关系,利用这个关系对系统误差进行补偿;针对随机误差,提出用边缘阈值法和星图整体相消法来消除。本文还分析了CCD成像数学模型,星光成像的能量分布近似服从二维高斯分布,星点高斯分布弥散半径不同,用于误差补偿的曲线方程也不一样,根据不同的高斯弥散半径,设计了误差补偿模板,用于补偿质心法的系统误差。实验表明,采用误差补偿模板,可以将质心法精度从1/20pixel提高到1/200pix-el,满足了星敏感器高精度星点质心提取的要求。

全天球地面动态星模拟器算法研究

为了对星敏感器的软件开发以及自身性能进行地面测试,提出了一种动态的全天球星图模拟算法。该算法可以为星敏感器提供任一时刻,任一惯性坐标系指向下的模拟星图。提出了一种新的天区划分方法,采用分区检索的方法选取导航星,可以大大提高星模拟器星图更新频率。分析了星点成像模型,使得仿真出来的星图更接近真实情况。充分考虑了星云星团、月光、太阳光等干扰进入星敏感器视场的情况,并采用蒙特卡罗方法,让这些干扰情况随机出现在模拟星图中,可以更好的测试星敏感器软件的鲁棒性。

基于星敏感器的卫星姿态确定方法研究

介绍了基于星敏感器的卫星姿态确定算法,包括静态确定性算法和动态状态估计方法。从理论上推导了静态算法的TRIAD方法、Euler-q方法、QUEST方法以及SVD和FORM方法;对比分析了几种常见的动态估计方法,它们是EKF方法、UKF方法、预测卡尔曼滤波;并讨论了一些最新的方法,例如粒子滤波等。最后进行了仿真分析,并给出了一些有用的结论。

飞行管理系统实时仿真研究

介绍了一种使用Simulink/RTW(Real-Time Workshop)建模工具和Tornado/VxWorks嵌入式实时操作系统进行飞行管理系统快速原型的方法。首先介绍了飞行管理系统的主要功能以及飞行管理系统的主要工作方式。然后介绍了基于RTW/VxWorks的实时仿真方法,并对实时仿真平台的配置作了详细的说明。最后设计了飞行管理系统实时仿真的框架,并在RTW/VxWorks实时仿真平台上对飞行管理系统部分核心功能进行了实时分布式仿真。

基于VxWorks的卫星实时数学仿真平台

介绍了一种卫星数学实时仿真平台。详细说明了仿真平台四台工控机的软硬件配置和作用。仿真平台将星载机模型和卫星其他模型分开,模拟了敏感器和执行机构与星载机之间的通信。使用了VxWorks实时操作系统和CAN总线,保证了仿真的实时性。合理地使用CAN总线、网络通信和串口通信,用于不同的通信任务,模拟了卫星的遥测遥控功能,实现了对仿真平台的监控功能。根据仿真平台的设计理念,提出了一种可以经过转换用半物理仿真的数学仿真平台。

面向多时延多频率测量信息的预测显示算法

提出了一套能处理多时延、多频率的测量信息和数据缺失问题的预测显示算法,从而充分利用测量信息和提高预测精度.首先通过把部分下传通道时延"移动"到上传通道,把预测显示问题转化为一个标准的滤波问题和一个预测问题,并采用"观测器-预测器"的串联结构解决这2个问题.在观测器中通过重组织新息分析法把多时延的测量信息重组成不包含时延的形式,并借助标记函数来处理异频和缺失的测量信息.仿真实验结果证明了本文预测显示算法的有效性.