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新体制光学遥感卫星变转速环扫控制方法

宇航学报 2023年第8期44卷 1139-1150页

作者：奚瑞辰吴凡岳程斐曹喜滨哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院深圳518055

针对基于圆锥扫描的新体制超宽覆盖光学遥感卫星在变转速环扫成像过程中,多条带在固定时间内有效拼接的问题,为了确保其在一个环扫周期内,卫星在相机开机期间绕对地轴慢速稳定自旋、相机关机期间变转速快速自旋,并且在下一次相机开机时... 详细信息

针对基于圆锥扫描的新体制超宽覆盖光学遥感卫星在变转速环扫成像过程中,多条带在固定时间内有效拼接的问题,为了确保其在一个环扫周期内,卫星在相机开机期间绕对地轴慢速稳定自旋、相机关机期间变转速快速自旋,并且在下一次相机开机时刻自旋到指定的相位,提出一种bang-bang控制与固定时间控制相结合的复合控制方法。首先给出变转速姿态控制问题的数学模型,并采用两次坐标旋转,分别描述垂直于自旋轴和绕自旋轴的运动,建立光学环扫成像卫星的姿态模型。针对变转速环扫控制问题,将bang-bang控制与固定时间控制相结合,设计控制策略,并推导固定时间控制律。仿真校验结果表明,所提出的控制方法对于解决光学环扫成像卫星变转速环扫控制问题具备有效性,并具有良好的控制精度。

关键词：光学遥感卫星变转速环扫姿态控制 Bang-bang控制固定时间控制

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一种轮控卫星姿态机动变结构控制器

空间科学学报 2005年第6期25卷 558-563页

作者：贺东雷曹喜滨哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

针对小卫星3轴反作用轮姿态控制系统的非线性特性,应用误差四元数来描述姿态运动,将星体大角度姿态机动问题转化为误差四元数的调节问题。利用误差四元数和误差角速度建立滑动模态,并基于Lyapunov定理推导出一种姿态机动的引入角加速度... 详细信息

针对小卫星3轴反作用轮姿态控制系统的非线性特性,应用误差四元数来描述姿态运动,将星体大角度姿态机动问题转化为误差四元数的调节问题。利用误差四元数和误差角速度建立滑动模态,并基于Lyapunov定理推导出一种姿态机动的引入角加速度负反馈的变结构控制律。仿真结果表明,该控制律能够提高收敛速度,降低机动过程中角速度的超调量和对起始力矩的要求。同时,在模型参数不确定和有外干扰的情况下该控制律也具有全局稳定性和鲁棒性。

关键词：姿态机动变结构控制 Lyapunov定理

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相对轨道自主确定方法的改进

航天控制 2005年第6期23卷 41-44页

作者：雪丹曹喜滨哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150080

编队飞行卫星相对轨道的确定具有重要意义。本文提出一种完全自主的定轨方案,在利用星间测量信息实现编队飞行卫星自主定轨的基础上,引入太阳敏感器测量信息,利用扩展卡尔曼滤波算法提高环绕星相对轨道确定精度。仿真结果验证了这种导... 详细信息

编队飞行卫星相对轨道的确定具有重要意义。本文提出一种完全自主的定轨方案,在利用星间测量信息实现编队飞行卫星自主定轨的基础上,引入太阳敏感器测量信息,利用扩展卡尔曼滤波算法提高环绕星相对轨道确定精度。仿真结果验证了这种导航方案和算法的有效性。

关键词：编队飞行相对轨道确定太阳敏感器扩展卡尔曼滤波

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在轨集群操控关键技术研究进展与展望

宇航学报 2023年第6期44卷 817-828页

作者：岳程斐陆浪吴云华曹启鹏曹喜滨哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院深圳518055 南京航空航天大学航天学院南京210016 航天东方红卫星有限公司北京100094 哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

对在轨集群操控任务计划相关研究成果进行了综述,并聚焦于在轨集群操控中的集群航天器型谱化设计、群体行为建模与智能涌现、集群自组网、集群智能感知、集群自主任务规划与分布式自主协同控制等关键技术,分别对这些关键技术进行了系统... 详细信息

对在轨集群操控任务计划相关研究成果进行了综述,并聚焦于在轨集群操控中的集群航天器型谱化设计、群体行为建模与智能涌现、集群自组网、集群智能感知、集群自主任务规划与分布式自主协同控制等关键技术,分别对这些关键技术进行了系统梳理与分类阐述,总结了其发展趋势;提出了一套面向大型空间设施在轨建造的集群操控体系能力框架。有望为未来大型空间设施在轨建造及集群操控发展提供借鉴和参考。

关键词：集群操控航天器型谱设计集群感知任务规划分布式协同控制

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基于机群关系特征的多机协同作战任务分配

系统工程与电子技术 2022年第6期44卷 1897-1906页

作者：岳程斐薛正华姚蔚然曹喜滨哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院广东深圳518055 哈尔滨工业大学卫星技术研究所黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

本文研究多机协同作战的任务分配问题。首先,根据不同飞机种类的特点提出了任务适应度概念,用以描述不同任务场景下各机种执行该任务的相对优劣程度。其次,根据同一机群内和不同机群间的飞机单元执行同一任务时的相互关系,提出了关系特... 详细信息

本文研究多机协同作战的任务分配问题。首先,根据不同飞机种类的特点提出了任务适应度概念,用以描述不同任务场景下各机种执行该任务的相对优劣程度。其次,根据同一机群内和不同机群间的飞机单元执行同一任务时的相互关系,提出了关系特征函数,用以描述执行同一任务时其他执行单元对自身效能的影响。再次,针对某一任务需要多架飞机单元共同完成的实战需求,设计了考虑任务适应度和机群关系特征的全局收益指标,并通过求解最优化问题实现了多机种协同作战收益最大化。最后,针对典型的多机协同作战场景,给定任务需求后进行求解,得到了任务分配结果。结果表明,所提出的方法能够充分利用不同机种的各自优势及机群内外成员关系提高全局收益,对多机协同作战任务分配问题具有重要的意义。

关键词：多机种协同作战任务分配任务适应度机群关系特征

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空间碎片天基主动清除技术发展现状及趋势

国防科技大学学报 2015年第4期37卷 117-120页

作者：曹喜滨李峰张锦绣 Richard Muriel 哈尔滨工业大学卫星技术研究所黑龙江哈尔滨150001 洛桑联邦理工学院瑞士空间中心

随着国内外航天发射任务逐年增多,大量在轨滞留的失效航天器将成为未来空间资源有效利用所面临的一个严峻挑战。空间碎片天基主动清除技术是从根源上对空间资源化利用与安全处置的措施,将提升和加强近地空间的可持续循环利用。本文明晰... 详细信息

随着国内外航天发射任务逐年增多,大量在轨滞留的失效航天器将成为未来空间资源有效利用所面临的一个严峻挑战。空间碎片天基主动清除技术是从根源上对空间资源化利用与安全处置的措施,将提升和加强近地空间的可持续循环利用。本文明晰了空间碎片天基主动清除的概念,分析了空间碎片天基主动清除技术的发展历程,提出了其发展过程中面临的非合作目标相对导航、协调控制和捕获方式及装置等主要问题,为我国空间碎片天基主动清除技术的发展提出了有益参考。

关键词：空间碎片天基主动清除非合作目标离轨

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基于全驱系统理论的航天器姿轨预设性能控制

航空学报 2024年第1期45卷 13-28页

作者：刘明范睿超邱实曹喜滨哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

针对航天器对空间目标近距离绕飞背景下的姿轨一体化控制任务,考虑惯量参数不确定性与轨道摄动的影响,提出一种基于全驱系统参数化方法与自适应神经网络的预设性能控制方法。基于Lie群SE(3)描述刚体航天器近距离绕飞空间目标的六自由度... 详细信息

针对航天器对空间目标近距离绕飞背景下的姿轨一体化控制任务,考虑惯量参数不确定性与轨道摄动的影响,提出一种基于全驱系统参数化方法与自适应神经网络的预设性能控制方法。基于Lie群SE(3)描述刚体航天器近距离绕飞空间目标的六自由度运动,建立精确且简洁的航天器姿轨一体化误差动力学模型;通过引入指数形式的预设性能函数,先验定量地约束航天器姿轨状态误差的动态和稳态过程;考虑到航天器相对运动模型的非线性特性,设计了基于全驱系统方法的反馈控制项,使闭环系统成为具有可配置特征结构的常线性系统,降低了后续控制器设计难度;进一步设计了包括自适应神经网络项的积分滑模控制器,以实现存在惯量不确定性和轨道摄动情况下的航天器高精度一体化控制;此外,利用改进粒子群算法进一步优化控制器参数,提高了控制器的工程应用性。数值模拟结果显示,在所提出的控制方法作用下,能够实现高精度姿轨一体绕飞,航天器状态轨迹始终处于预设性能包络内且控制输出无明显抖振,证明了所设计控制器的有效性和可应用性。

关键词：全驱系统方法 Lie群SE(3) 航天器姿轨一体化控制预设性能控制改进粒子群优化

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基于MicroSim仿真平台的航天器交会对接物理仿真系统

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航天控制 2006年第2期24卷 63-67,96页

作者：张世杰曹喜滨哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150080

航天器交会对接物理仿真是进行交会对接技术地面试验和验证的一种行之有效的方式,本文初步分析了利用微小卫星五自由度仿真平台M icroSim实现交会对接过程中测量方案、制导和控制策略以及GNC软件系统性能等仿真验证的物理仿真系统的可能... 详细信息

航天器交会对接物理仿真是进行交会对接技术地面试验和验证的一种行之有效的方式,本文初步分析了利用微小卫星五自由度仿真平台M icroSim实现交会对接过程中测量方案、制导和控制策略以及GNC软件系统性能等仿真验证的物理仿真系统的可能性,简要介绍了M icroSim仿真平台,提出基于M icroSim仿真平台的航天器交会对接物理仿真系统总体方案。为建立我国的RVD物理仿真系统提供了一条快速低廉的有效途径。

关键词：航天器交会对接物理仿真 MicroSim仿真平台计算机视觉

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在轨服务航天器任意轨道主动绕飞

哈尔滨工业大学学报 2014年第5期46卷 6-10页

作者：王峰陈雪芹曹喜滨耿云海哈尔滨工业大学卫星技术研究所

针对在轨服务航天器对目标器进行全方位监测和抢修要求,根据速度脉冲转移算法进行了在轨服务航天器任意轨道的主动绕飞.文中将绕飞轨道周期分为N份,在每份时间内采用速度脉冲转移算法实现预定位置点间位置转移,进而完成整个预定轨道绕飞... 详细信息

针对在轨服务航天器对目标器进行全方位监测和抢修要求,根据速度脉冲转移算法进行了在轨服务航天器任意轨道的主动绕飞.文中将绕飞轨道周期分为N份,在每份时间内采用速度脉冲转移算法实现预定位置点间位置转移,进而完成整个预定轨道绕飞.接着进行了算法的误差分析,给出了实际选择最少脉冲数的方法以满足预定轨道制导精度.最后进行任意轨道主动绕飞的数学仿真.仿真结果表明该制导算法较常规算法节省能量,能有效地完成任意轨道的主动绕飞.

关键词：速度脉冲转移主动绕飞在轨服务航天器