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大时延视觉/陀螺组合定姿技术

电光与控制 2024年

作者：马浩哲郁丰张杰甄子涵南京航空航天大学航天学院空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室

针对存在大时延问题的姿态确定系统具有实时性与精度欠佳的问题，提出一种针对单目视觉时延问题进行补偿的组合定姿算法。以气浮台为应用背景，首先设计了组合姿态测量器件“单目视觉+MEMS陀螺仪”的姿态确定系统用以采集姿态信息。然... 详细信息

针对存在大时延问题的姿态确定系统具有实时性与精度欠佳的问题，提出一种针对单目视觉时延问题进行补偿的组合定姿算法。以气浮台为应用背景，首先设计了组合姿态测量器件“单目视觉+MEMS陀螺仪”的姿态确定系统用以采集姿态信息。然后在对单目视觉大时延问题采用陀螺积分对姿态四元数进行补偿，对补偿模型建模并分析单目视觉大时延误差的主要组成。通过扩展卡尔曼滤波器（EKF）实时处理角速度、补偿后的姿态四元数信息，得到气浮台的姿态信息。最后通过全物理仿真验证姿态确定系统设计的合理性和优势。实验结果表明该系统设计合理，能够提供高精度的姿态信息，满足气浮台的需求。

关键词：大时延单目视觉+MEMS陀螺组合定姿气浮台扩展卡尔曼滤波器(EKF)

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基于星点关联和轨迹匹配的空间目标检测算法

光学与光电技术 2024年

作者：甄子涵郁丰刘佳鑫南京航空航天大学航天学院空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室

空间交会任务执行成功与否的关键在于目标检测的准确性。针对远距离异面交会过程中空间目标与恒星成像相似、特征少、成像轨迹随机、星点像移缓慢等特点，提出一种基于星点关联和轨迹匹配的空间目标检测算法。首先要对多帧星图图像进行... 详细信息

空间交会任务执行成功与否的关键在于目标检测的准确性。针对远距离异面交会过程中空间目标与恒星成像相似、特征少、成像轨迹随机、星点像移缓慢等特点，提出一种基于星点关联和轨迹匹配的空间目标检测算法。首先要对多帧星图图像进行预处理，包括噪声处理，阈值分割，质心定位，以及图像配准，然后，基于所提出的关联度函数与关联法则进行多帧星点关联，滤除游离噪点的同时提取出星点帧间运动的轨迹，最后以目标尺寸、速度、方向三个指标进行轨迹匹配，检测出空间目标。经仿真验证算法满足异面交会过程中的检测要求，在存在一定程度帧间失配情况下，空间目标检测率可达99.8%，虚警率为0.04%。该算法可以准确检测出空间目标，同时拥有较低的虚警率。

关键词：空间小目标目标检测异面交会可见光图像态势感知

一种基于光流跟踪的航天器多未知地标导航方法

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中国惯性技术学报 2022年第6期30卷 768-776页

作者：郁丰陈阳踪华南京航空航天大学航天学院南京211106 空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室南京211106 宇航智能控制技术国家级重点实验室北京100854

传统的未知地标导航方法是通过对同一地标的多次观测来估计航天器的状态。相较于使用已知地标,该方法无需进行地标识别与地标库建立,但由于地标状态未知,该方法收敛速度较慢,导航精度也较差。针对上述问题,提出一种同时估计航天器位置... 详细信息

传统的未知地标导航方法是通过对同一地标的多次观测来估计航天器的状态。相较于使用已知地标,该方法无需进行地标识别与地标库建立,但由于地标状态未知,该方法收敛速度较慢,导航精度也较差。针对上述问题,提出一种同时估计航天器位置、速度及地标位置的多未知地标导航方法,在模拟的遥感图像序列中,使用Lucas-Kanada稀疏光流法跟踪多个未知地标,将地标视线矢量作为观测量,利用扩展卡尔曼滤波器对航天器和地标的状态进行估计。以轨道高度300 km的卫星进行仿真验证,仿真结果表明,所提方法可实现300 s内快速收敛,滤波收敛后卫星位置和速度误差分别为402.67 m、0.481 m/s,地标位置误差为679.88 m,在提高收敛速度的基础上,获得了较高导航精度。

关键词：未知地标自主导航 Lucas-Kanada稀疏光流法扩展卡尔曼滤波器

基于聚类变异PSO优化的VSCMGs模糊平滑切换算法

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哈尔滨工业大学学报 2023年第10期55卷 93-102页

作者：杨楠郁丰马浩哲赵航南京航空航天大学航天学院南京210016 空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室(南京航空航天大学) 南京210016

针对变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyro,VSCMG)作为执行机构应用在敏捷遥感卫星上进行姿态机动时末端模式切换的平稳性和快速性冲突问题,在考虑框架转速误差的基础上,设计姿态误差参数作为切换指标,制定误差参数切... 详细信息

针对变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyro,VSCMG)作为执行机构应用在敏捷遥感卫星上进行姿态机动时末端模式切换的平稳性和快速性冲突问题,在考虑框架转速误差的基础上,设计姿态误差参数作为切换指标,制定误差参数切换区域内的过渡规则,将指令力矩实时分配给控制力矩陀螺(control moment gyro,CMG)和飞轮并分别求解,提出了一种控制力矩陀螺/反作用飞轮工作模式模糊平滑切换操纵律。为了使得姿态机动末端卫星姿态达到姿态稳定度和指向精度要求的时间更短,以该时间为优化指标提出聚类变异改进粒子群算法对该操纵律参数寻优,确定最佳的切换区域和切换参数,并进行了仿真验证。结果表明:改进后粒子群算法在相同的迭代次数中总是表现出比传统粒子群算法更优的适应度,具有更快的收敛速度和更高的收敛精度,参数优化后的模糊平滑切换操纵律相比于现有操纵律能够在较短时间内完成双模式的平滑切换,并在姿态机动末端更迅速地达到姿态稳定度和指向精度要求,提高了遥感卫星敏捷机动与高稳指向的控制性能,有利于高质量完成成像任务。

关键词：敏捷遥感卫星变速控制力矩陀螺模糊切换粒子群优化算法姿态控制

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二次资源中钌的提取回收技术进展

稀有金属 2024年第5期48卷 728-744页

作者：郁丰善张文洁王春霞温嘉玮黄国勇中国石油大学(北京)新能源与材料学院江西省君鑫贵金属科技材料有限公司中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室

贵金属钌具有特殊的理化性质，应用范围广，消耗量大。钌的原矿资源很少，因此从含有钌的二次资源中提取钌是获得钌资源的重要途径。含钌的二次资源包括贵金属提取中的王水不溶渣、钌靶材废料、负载催化剂、电镀钌等。简述了钌及其化合... 详细信息

贵金属钌具有特殊的理化性质，应用范围广，消耗量大。钌的原矿资源很少，因此从含有钌的二次资源中提取钌是获得钌资源的重要途径。含钌的二次资源包括贵金属提取中的王水不溶渣、钌靶材废料、负载催化剂、电镀钌等。简述了钌及其化合物的性质，以及钌在催化、靶材、电镀、合金和医药等方面的用途，并介绍了二次资源中钌的提取回收技术。对于固体废弃物中的钌资源，可采用氯化法、碱熔蒸馏法、臭氧氧化法、预处理活化-溶解法等方法处理，对于液体废弃物则可采用沉淀法、电解法、吸附和萃取法、沉降法等。氯化法是最常用的固废处理方法之一，但是存在氯气泄露造成环境污染的风险，硫脲沉淀法是常用的废液处理方法。钌的粗产品还可以通过水解蒸馏和浓缩蒸馏实现进一步提纯精炼。最后对钌资源的回收现状进行了总结和展望。从钌二次资源进行提取回收和循环利用贵金属，为保障中国贵金属战略资源供给保障和可持续发展具有十分重要意义。

关键词：钌二次资源提取回收

汽车尾气废三元催化剂溶样与贵金属的精准测定

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有色金属科学与工程 2024年

作者：赵宁辛王才平田磊李金辉王翀郁丰善陈丽杰江西理工大学冶金工程学院横峰县凯怡实业有限公司江西省君鑫贵金属科技材料有限公司

贵金属的回收资源中汽车尾气废三元催化剂(TWC)拥有巨大的占比，对它的回收处理不仅具有重要的环保意义，还具有极高的经济价值。但汽车尾气废三元催化剂中Pt、Pd、Rh含量低，分布不均匀，导致检测结果不精确，误差较大，是目前回收贵... 详细信息

贵金属的回收资源中汽车尾气废三元催化剂(TWC)拥有巨大的占比，对它的回收处理不仅具有重要的环保意义，还具有极高的经济价值。但汽车尾气废三元催化剂中Pt、Pd、Rh含量低，分布不均匀，导致检测结果不精确，误差较大，是目前回收贵金属研究面临的主要问题。本研究重点讨论了汽车尾气废三元催化剂中铂、钯、铑的取样方法和溶样方法，并分别对样品进行常规酸溶、微波消解、碱焙烧。结果表明，与其他方法相比，微波消解溶样的效果最好，样品溶解完全，采用电感耦合等离子体光谱法(ICP-AES)进行检测分析，测得的Pt、Pd、Rh含量结果稳定，精确度高。该研究对贵金属二次资源回收具有重要意义，也为汽车尾气废催化剂中铂、钯、铑含量的精准检测提供参考。

关键词：汽车尾气废三元催化剂贵金属取样酸溶微波消解碱焙烧

采用斜装金字塔构型CMGs的敏捷遥感卫星姿态控制

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航天控制 2022年第4期40卷 45-52页

作者：杨楠郁丰栾天娇马浩哲南京航空航天大学航天学院南京210016 空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室南京210016 中国运载火箭技术研究院北京100076

研究了敏捷遥感卫星侧摆过程中的姿态控制问题。针对敏捷遥感卫星需要进行大角度侧摆完成成像的姿态机动任务,采用控制力矩陀螺(CMG)作为姿态控制的执行机构,提出了一种面向侧摆机动的无显奇异斜装金字塔构型方案,设计了基于参考轨迹法... 详细信息

研究了敏捷遥感卫星侧摆过程中的姿态控制问题。针对敏捷遥感卫星需要进行大角度侧摆完成成像的姿态机动任务,采用控制力矩陀螺(CMG)作为姿态控制的执行机构,提出了一种面向侧摆机动的无显奇异斜装金字塔构型方案,设计了基于参考轨迹法规划的侧摆机动控制律,结合带零运动的伪逆操纵律进行侧摆机动,消除了显奇异对侧摆机动的不利影响。最后进行了仿真验证,结果表明斜装金字塔构型方案在预设参考轨迹的约束下能够完全回避内部显奇异,实现了遥感卫星敏捷姿态机动,有利于遥感数据的高效获取。

关键词：敏捷遥感卫星控制力矩陀螺(CMG) 金字塔构型奇异姿态控制

基于光照区太阳敏感器和陀螺辅助修正的微小卫星磁测技术

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中国惯性技术学报 2011年第6期19卷 730-732,738页

作者：华冰郁丰南京航空航天大学高新技术研究院南京210016

微小卫星经常用磁强计作为姿态测量的主要部件,磁强计的测量精度是影响微小卫星定姿性能的重要指标。为提高磁场估计精度,采用太阳敏感器和陀螺对磁强计误差进行辅助测量与修正,推导了磁强计误差估计方法,在光照区以太阳敏感器与陀螺输... 详细信息

微小卫星经常用磁强计作为姿态测量的主要部件,磁强计的测量精度是影响微小卫星定姿性能的重要指标。为提高磁场估计精度,采用太阳敏感器和陀螺对磁强计误差进行辅助测量与修正,推导了磁强计误差估计方法,在光照区以太阳敏感器与陀螺输出作为俯仰滤波器观测量,估计出卫星俯仰角度和角速度。再采用最小二乘方法,利用滤波输出量对磁强计误差进行估计,估计的结果进入滤波器对磁场输出进行测量修正。仿真表明该方法简单易行,姿态角精度提高了1°左右,角速度精度最高提高了0.003(°)/s左右,并增强了卫星稳定性,有利于成像等任务的完成,有效提高了微小卫星导航系统性能。

关键词：微小卫星磁强计太阳敏感器陀螺误差修正

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基于多圆交汇的天文定位与组合导航方法

宇航学报 2011年第1期32卷 88-92页

作者：郁丰熊智屈蔷南京航空航天大学高新技术研究院南京210016 南京航空航天大学自动化学院南京210016

惯性/天文组合导航系统具有全自主、抗干扰能力强等特点,在一些特殊的导航领域受到了人们的高度重视。本文研究了一种天文多圆交汇迭代定位算法,具有数值计算稳定,适合任意多颗导航恒星参与计算的优点,并能同时计算出对应的定位误差协... 详细信息

惯性/天文组合导航系统具有全自主、抗干扰能力强等特点,在一些特殊的导航领域受到了人们的高度重视。本文研究了一种天文多圆交汇迭代定位算法,具有数值计算稳定,适合任意多颗导航恒星参与计算的优点,并能同时计算出对应的定位误差协方差阵;在此基础上,将捷联惯性导航系统与天文导航系统组合,构成了扬长避短的组合导航系统,采用扩展卡尔曼滤波算法实现捷联惯导与天文定位两者的信息融合。最后进行了仿真实验,其结果表明,该天文定位算法简单有效,定位误差模型准确,组合后的系统具有较高的精度。

关键词：天文导航组合导航捷联惯导 EKF