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Adaptive Dual Wavelet Threshold Denoising Function Combined with Allan Variance for Tuning FOG-SINS Filter

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Journal of Shanghai Jiaotong university(Science) 2020年第4期25卷 434-440页

作者： BESSAAD Nassim BAO Qilian sun shuodong DU Yuding LIU Lin HASSAN Mahmood Ul School of Electronic Information and Electrical Engineering Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China Shanghai Aerospace Control Technology Institute Shanghai 201109China

Allan variance(AV)stochastic process identification method for inertial sensors has successfully combined the wavelet transform denoising ***,the latter usually employs a traditional hard threshold or soft threshold that presents some mathematical *** adaptive dual threshold for discrete wavelet transform(DWT)denoising function overcomes the disadvantages of traditional *** that two thresholds for noise and signal and special fuzzy evaluation function for the signal with range between the two thresholds assure continuity and overcome previous *** the basis of AV,an application for strap-down inertial navigation system(SINS)stochastic model extraction assures more efficient tuning of the augmented 21-state improved exact modeling Kalman filter(IEMKF)*** experimental results show that the proposed algorithm is superior in denoising ***,the improved filter estimation of navigation solution is better than that of conventional Kalman filter(CKF).

关键词： Allan variance(AV) discrete wavelet transform(DWT) adaptive dual threshold fiber optic gyroscope(FOG) strap-down inertial navigation system(SINS) exact modeling filter

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高精度星敏感器安装矩阵在轨实时校准方法

红外与激光工程 2018年第12期47卷 197-203页

作者：李新鹏孙少勇郑循江毛晓楠叶志龙孙朔冬上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109 上海航天控制技术研究所上海201109

在轨运行过程中,受空间热环境的影响,星敏感器的安装矩阵具有轨道周期变化的特征。为了校准卫星结构变形导致的星敏感器之间安装矩阵变化,提出了一种基于四元数自适应卡尔曼滤波(quaternion Adaptive Kalman Filter, q-AKF)的安装矩阵... 详细信息

在轨运行过程中,受空间热环境的影响,星敏感器的安装矩阵具有轨道周期变化的特征。为了校准卫星结构变形导致的星敏感器之间安装矩阵变化,提出了一种基于四元数自适应卡尔曼滤波(quaternion Adaptive Kalman Filter, q-AKF)的安装矩阵在轨实时校准方法。该方法结合衰减记忆滤波与简化的Sage_Husa自适应滤波,通过自适应调整衰减因子,调节当前量测值在滤波过程中的权重,以抑制因模型参数不准确造成的滤波性能下降甚至发散问题。仿真试验结果与在轨数据验证结果表明:q-AKF算法不但可以抑制参数不准确造成的滤波发散问题,而且在0～5 (°)/s的姿态机动速率范围内,仍能稳定跟踪安装矩阵的真值(偏差均值的绝对值<0.15″),具有良好的自适应性与鲁棒性。

关键词：安装矩阵多星敏感器自适应滤波衰减因子

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陀螺仪辅助星敏感器星跟踪算法设计

电子测量与仪器学报 2021年第4期35卷 23-29页

作者：张徐玮鲍其莲孙朔冬车姝瑞上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 上海航天技术研究院上海201109

针对星敏感器在大机动场景下跟踪预测误差较大和星点补充频率较高的问题,提出一种陀螺仪辅助星敏感器的星跟踪算法。在载体角加速度发生剧烈变化的大机动场景下,利用陀螺仪测量得到的角速度信息,对星点运动轨迹进行估计,得到相邻两帧星... 详细信息

针对星敏感器在大机动场景下跟踪预测误差较大和星点补充频率较高的问题,提出一种陀螺仪辅助星敏感器的星跟踪算法。在载体角加速度发生剧烈变化的大机动场景下,利用陀螺仪测量得到的角速度信息,对星点运动轨迹进行估计,得到相邻两帧星图中间时刻的星点位置信息。进一步建立星点运动模型,利用卡尔曼滤波器对星点位置进行跟踪预测,从而提前预测星图内外星点位置。结合所提出的缓存星库方案,可实现大机动场景下的快速星点补充。实验表明,在大机动运动条件下,星点跟踪误差小于2 pixels,采用缓存星库的算法可以有效减少补充星点的时耗,证明了算法的有效性,对提高星敏感器的动态性能和更新率有着重要意义。

关键词：星敏感器星跟踪算法大机动陀螺仪卡尔曼滤波

一种多帧相关滤波的星敏感器像素非均匀性误差校正方法

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空间控制技术与应用 2017年第4期43卷 31-36,41页

作者：郑循江叶志龙杨勤利孙朔冬上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109

为了进一步提升星敏感器的星点定位精度,分析星敏感器的像素误差来源和形成机理,提出一种多帧相关滤波的像素非均匀性误差校正方法.根据星图中星点的位置确定质心定位域和局部校正域,利用当前帧星图信息和前一帧的局部校正域信息预测当... 详细信息

为了进一步提升星敏感器的星点定位精度,分析星敏感器的像素误差来源和形成机理,提出一种多帧相关滤波的像素非均匀性误差校正方法.根据星图中星点的位置确定质心定位域和局部校正域,利用当前帧星图信息和前一帧的局部校正域信息预测当前帧的校正域,满足校正条件后采用差分法校正质心定位域.实验结果表明,本文方法能够较好地预测星图的非均匀性噪声,提升星点定位精度,具有较好的鲁棒性.

关键词：星敏感器非均匀性误差多帧相关滤波星点定位

基于TOF相机的超近程空间非合作目标的位姿估计

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空间控制技术与应用 2022年第3期48卷 63-71页

作者：姜丽辉郑循江杨逸峰赵旸张徐玮孙朔冬上海航天控制技术研究所上海201109

基于TOF(time of flight)相机设计一种融合目标二维灰度信息与三维点云信息的位姿估计算法框架,解算追踪星与非合作目标之间的相对位姿.该算法框架使用TOF相机获取的目标的灰度图像和三维点云数据,采用基于弧段的椭圆提取方法和ICP(iter... 详细信息

基于TOF(time of flight)相机设计一种融合目标二维灰度信息与三维点云信息的位姿估计算法框架,解算追踪星与非合作目标之间的相对位姿.该算法框架使用TOF相机获取的目标的灰度图像和三维点云数据,采用基于弧段的椭圆提取方法和ICP(iterative closest point)点云迭代方法求解非合作目标的相对位姿信息.融合了基于灰度图像的图像处理算法与基于点云的位姿优化迭代算法提高了位姿解算算法的精度与鲁棒性,通过地面测试试验验证了所提算法框架的性能.在轨试验表明本文所提算法框架可以稳定有效地解算超近程空间非合作目标的相对位姿,为追踪星GNC分系统提供可靠导航信息且TOF相机输出相对位姿精度优于2°、5 cm.

关键词：非合作目标 TOF相机位姿估计椭圆提取 ICP算法

一种基于恒星分布的星敏感器导航星库制作方法

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深空探测学报 2018年第1期5卷 90-96页

作者：叶志龙孙朔冬陈纾吴迪武斌上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109

为了进一步提升星敏感器的定姿精度,分析了恒星的空间几何分布对姿态精度的影响,提出了一种基于恒星分布的星敏感器导航星库制作方法。在分析对比了现有星库的基础上,选择了精度较高的依巴谷星库作为基础星库,并剔除了暗星和双星以精简... 详细信息

为了进一步提升星敏感器的定姿精度,分析了恒星的空间几何分布对姿态精度的影响,提出了一种基于恒星分布的星敏感器导航星库制作方法。在分析对比了现有星库的基础上,选择了精度较高的依巴谷星库作为基础星库,并剔除了暗星和双星以精简星库。遍历全天球对每个视场的星库中的空间几何分布进行分析对比,删除定姿较差的3颗星。对星库进行遍历补偿,保证了星库中恒星分布的均匀性。实验结果表明,全天球轨道测试中,本文方法制作星库的全天识别率为100%,且星颗分布数10颗以上天区占到97.64%,具有良好的覆盖性,同时有效提升了姿态精度。

关键词：导航星库恒星分布姿态精度星敏感器

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多视场低磁星敏感器及其在磁测卫星中的应用

飞控与探测 2021年第2期4卷 58-65页

作者：许域菲张祎孔祥龙孙朔冬赵强上海卫星工程研究所上海201109 上海航天控制技术研究所上海201109

下一代地磁导航等空间任务对地球磁场测量卫星提出了迫切的需求,高精度地磁场测量卫星需要极高的姿态测量精度和空间剩磁环境,对星敏感器提出了新的要求。针对这一需求,研究了低剩磁高精度星敏感器的改进设计方法。采用三视场分体结构设... 详细信息

下一代地磁导航等空间任务对地球磁场测量卫星提出了迫切的需求,高精度地磁场测量卫星需要极高的姿态测量精度和空间剩磁环境,对星敏感器提出了新的要求。针对这一需求,研究了低剩磁高精度星敏感器的改进设计方法。采用三视场分体结构设计,提高了数据更新率,通过数据融合提高了姿态确定精度,同时对光学头部进行了精细化降剩磁设计。仿真和测试结果表明,改进的星敏感器设计方法能够实现较低的剩磁和较高的定姿精度,满足地磁场测量卫星的应用需求,具有较高的应用价值。

关键词：新型星敏感器地磁场测量卫星低剩磁多视场高精度

基于交叠视场亮度优选算法的导航星库构建方法

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上海航天 2018年第5期35卷 75-81页

作者：叶宋杭孙朔冬叶志龙李金晶上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109 上海航天控制技术研究所上海201109

星敏感器导航星库直接影响星图识别效率和姿态解算精度。分析了参与姿态解算的星颗数和亮度对姿态精度影响,在此基础上,提出了一种基于交叠视场亮度优选算法的星敏感器导航星库构建方法。将精度较高的Hipparcos星表作为基础星表,分析了... 详细信息

星敏感器导航星库直接影响星图识别效率和姿态解算精度。分析了参与姿态解算的星颗数和亮度对姿态精度影响,在此基础上,提出了一种基于交叠视场亮度优选算法的星敏感器导航星库构建方法。将精度较高的Hipparcos星表作为基础星表,分析了星等、双星、自行、变星等对姿态精度的影响,将星库筛选成一个备选星库,生成覆盖全天球的交叠视场。每个拥有较多星的视场,都按照亮度优先原则从视场内的扇形区域中选择导航星,从而得到分布均匀的导航星库。结果表明:该方法能有效减小星敏感器导航星库规模,实现导航星在全天球和局部天区的均匀分布。

关键词：导航星库交叠视场星敏感器备选星库亮度优选均匀分布姿态精度基础星表

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数字式太阳敏感器系统精度提升方法及验证

中国空间科学技术 2023年第5期43卷 94-100页

作者：谢任远王北超李爽何益康吴迪孙朔冬南京航空航天大学航天学院南京211106 上海航天控制技术研究所上海201109

研究了利用数字式太阳敏感器获取卫星姿态角的精度提升方法。针对使用数字太阳敏感器参数直接计算姿态角存在较大系统误差的情况,利用光线传播原理,给出了修正折射影响的非线性角度计算公式,并提出了控制系统软件解算非线性方程的两种方... 详细信息

研究了利用数字式太阳敏感器获取卫星姿态角的精度提升方法。针对使用数字太阳敏感器参数直接计算姿态角存在较大系统误差的情况,利用光线传播原理,给出了修正折射影响的非线性角度计算公式,并提出了控制系统软件解算非线性方程的两种方法,以及星上编程计算的具体实现方式。最后以实测的数据进行了验证,相比于之前的无修正角度,两种修正方法的计算精度均提升了约3.94°,相比于其他系统误差修正的多元函数拟合法,精度从0.04°提升至0.02°,从而验证了该修正方法在轨编程计算实现的可行性和提高系统精度的有效性。

关键词：数字式太阳敏感器姿态精度提升实测验证修正折射星上编程计算

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