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非理想太阳帆航天器时间最优交会任务

清华大学学报（自然科学版） 2014年第9期54卷 1240-1244,1254页

作者：曾祥远龚胜平高云峰宝音贺西李俊峰清华大学航天航空学院北京100084

该文研究了非理想太阳帆航天器的时间最优交会任务。采用太阳帆光学模型,建立了量纲归一化的3维动力学方程。在只考虑太阳引力和太阳光压力的情况下,应用间接法建立了包含发射窗口的交会任务时间最优控制模型。详细推导了光学模型太阳... 详细信息

该文研究了非理想太阳帆航天器的时间最优交会任务。采用太阳帆光学模型,建立了量纲归一化的3维动力学方程。在只考虑太阳引力和太阳光压力的情况下,应用间接法建立了包含发射窗口的交会任务时间最优控制模型。详细推导了光学模型太阳帆的最优控制律。采用美国国家航空航天局(NASA)的非理想太阳帆试验数据,研究太阳光压因子为0.05至0.1的太阳帆金星交会任务。仿真发现,太阳帆航天器轨道设计时需考虑非理想模型的影响,非理想太阳帆飞行时间较理想太阳帆有所增加,且姿态控制规律有所不同。

关键词：非理想太阳帆时间最优控制间接法交会任务

视觉辅助的交叉双旋翼无人直升机自主降落控制系统

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光学精密工程 2023年第23期31卷 3517-3529页

作者：席鹏航李京阳印明威宝音贺西天津工业大学机械工程学院天津300387 北京清航紫荆装备科技有限公司北京102101 清华大学航天航空学院北京100084 内蒙古工业大学航空学院呼和浩特010051

为了使交叉双旋翼无人直升机在全球定位系统(Global Positioning System,GPS)信号干扰的情况下实现平稳的自主降落,采用AprilTags视觉基准系统中的TAG36H11图像作为降落地标,并基于该降落地标设计了一种视觉辅助的交叉双旋翼无人直升机... 详细信息

为了使交叉双旋翼无人直升机在全球定位系统(Global Positioning System,GPS)信号干扰的情况下实现平稳的自主降落,采用AprilTags视觉基准系统中的TAG36H11图像作为降落地标,并基于该降落地标设计了一种视觉辅助的交叉双旋翼无人直升机自主降落控制系统。对降落地标进行图像预处理,基于Canny边缘检测、Hough变换直线检测和矩形检测,提取降落地标的特征信息,然后通过相机成像原理和坐标系转换解算出无人直升机的相对位姿信息,针对GPS信号干扰的情况下提出了一种利用Hough变换直线检测解算偏航角的算法,最后设计了一种串级PID控制结构的位姿控制算法,位置控制中设计了一种开方控制器,用于限制无人直升机的极限期望位置和最大加速度。同时,在姿态控制中设计了一种交叉双旋翼无人直升机姿态控制机构,通过6个数字舵机控制倾斜盘的倾角实现交叉双旋翼的周期变距,改变无人直升机的飞行姿态。通过Mission Planner飞控地面站进行仿真验证,将视觉处理系统与飞行控制系统组合,仿真结果表明,视觉辅助的飞行控制系统可以很好地跟踪无人直升机的期望位置。经过实验验证,姿态角度偏移量控制在4°以内,位置偏移量控制在0.05 m以内,可以实现交叉双旋翼无人直升机视觉辅助的自主降落。

关键词：视觉辅助无人直升机交叉双旋翼自主降落位置控制姿态控制

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平面脉冲作用下卫星轨道的可达范围研究

宇航学报 2009年第1期30卷 88-92页

作者：雪丹李俊峰宝音贺西清华大学航天航空学院北京100084

对于在初始轨道任意点施加平面内幅值固定、方向任意的脉冲后卫星的可达范围进行研究。考虑脉冲幅值较小,生成轨道均为椭圆,分别针对初始轨道为圆和椭圆的情况进行研究。对于初始轨道为圆的情况,指出了可达范围为两圆形包络所夹的圆环;... 详细信息

对于在初始轨道任意点施加平面内幅值固定、方向任意的脉冲后卫星的可达范围进行研究。考虑脉冲幅值较小,生成轨道均为椭圆,分别针对初始轨道为圆和椭圆的情况进行研究。对于初始轨道为圆的情况,指出了可达范围为两圆形包络所夹的圆环;对于初始轨道为偏心率较小的椭圆的情况,给出了利用椭圆近似描述包络的表达式,并指出构成包络的点可以看作是在施加平行于初始速度方向的脉冲所生成的轨道上与脉冲施加点的真近点角相差约180°的点。

关键词：卫星轨道脉冲可达范围包络

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载人登月轨道研究综述

力学与实践 2015年第6期37卷 665-673页

作者：宝音贺西李京阳清华大学航天航空学院北京100084

21世纪初叶,美国星座计划、欧洲曙光计划以及中国嫦娥工程计划的相继提出,彻底拉开了人类重返外太空的序幕,载人登月也被赋予了全新的涵义和使命.探测内容的多样化,轨道设计的复杂精细化,宇航员安全保障的突出化,进一步加大了载人登月... 详细信息

21世纪初叶,美国星座计划、欧洲曙光计划以及中国嫦娥工程计划的相继提出,彻底拉开了人类重返外太空的序幕,载人登月也被赋予了全新的涵义和使命.探测内容的多样化,轨道设计的复杂精细化,宇航员安全保障的突出化,进一步加大了载人登月工程任务设计的复杂度与难度.文中分别从载人登月轨道整体、地月转移轨道、空间交会对接以及全月面到达这4个方向介绍载人登月当前研究进展与现状,并列举了各研究领域的相关热点问题.基于对上述研究现状的分析,尝试展望了该研究领域未来的发展趋势.

关键词：载人登月地月转移轨道交会对接全月面覆盖

从国际深空探测大赛看理论力学教学及力学竞赛

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力学与实践 2007年第2期29卷 93-94页

作者：高云峰李俊峰宝音贺西王天舒清华大学航天航空学院北京100084

1 国际深空探测轨迹设计大赛简介太阳系中存在很多小行星,它们有着丰富的稀有金属资源,同时,一些近地小行星对地球的安全存在潜在的威胁.

关键词：理论力学教学深空探测国际近地小行星竞赛轨迹设计金属资源太阳系

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多冲量近圆轨道交会的部分变量瞄准法

空间控制技术与应用 2009年第1期35卷 13-18,64页

作者：龚胜平李俊峰宝音贺西清华大学航天航空学院北京100084

交会对接是空间站任务中一项非常重要的技术。基于C-W方程,推导了用直角坐标和轨道根数描述的远程导引段多冲量变轨段策略的方程,同时给出了求解方程组的迭代算法。随着冲量的施加,剩下的变轨量不足以瞄准交会时刻目标的全部状态时,给... 详细信息

交会对接是空间站任务中一项非常重要的技术。基于C-W方程,推导了用直角坐标和轨道根数描述的远程导引段多冲量变轨段策略的方程,同时给出了求解方程组的迭代算法。随着冲量的施加,剩下的变轨量不足以瞄准交会时刻目标的全部状态时,给出了瞄准部分变量的方法。通过算例验证发现,存在定轨误差的情况下,部分变量瞄准法能精确地瞄准任务所关心的变量。

关键词：交会对接近圆轨道多冲量瞄准算法

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卫星编队飞行相对绕飞控制策略

航天控制 2014年第1期32卷 55-62页

作者：姜宇李恒年潘立公胡静宝音贺西宇航动力学国家重点实验室西安710043 清华大学航天航空学院北京100084

提出了一种能考虑复杂摄动模型的卫星编队飞行相对绕飞控制策略,该策略仅需进行切向和法向控制,控制律不需要改变推力大小和方向,不需要进行卫星的姿态机动,适用范围广。对绕飞角、绕飞中心、绕飞基线等编队构形参数的控制精度高,对绕... 详细信息

提出了一种能考虑复杂摄动模型的卫星编队飞行相对绕飞控制策略,该策略仅需进行切向和法向控制,控制律不需要改变推力大小和方向,不需要进行卫星的姿态机动,适用范围广。对绕飞角、绕飞中心、绕飞基线等编队构形参数的控制精度高,对绕飞角的控制误差可达0.05°以下,绕飞挠率控制到0.001以下。此外,绕飞中心、绕飞角、绕飞基线、最小距离、最大距离均可稳定地保持,控制后编队构形稳定性好,有利于延长保持控制的周期,节约推进剂的消耗。该策略首次实现了对绕飞中心和绕飞挠率的控制。

关键词：卫星编队飞行绕飞曲率绕飞挠率绕飞控制相对控制控制策略

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考虑太阳摄动的小行星附近轨道动力学

深空探测学报 2014年第1期1卷 67-74页

作者：倪彦硕宝音贺西李俊峰清华大学航天航空学院北京100084

本文研究了艳后星(216 Kleopatra)和爱神星(433 Eros)附近的周期轨道,在考虑太阳引力摄动的情况下,发现了以往所遗漏的216 Kleopatra轨道族和环绕433 Eros的12族周期轨道,并且给出了它们的特性。研究结果表明,太阳引力对小行星平衡点位... 详细信息

本文研究了艳后星(216 Kleopatra)和爱神星(433 Eros)附近的周期轨道,在考虑太阳引力摄动的情况下,发现了以往所遗漏的216 Kleopatra轨道族和环绕433 Eros的12族周期轨道,并且给出了它们的特性。研究结果表明,太阳引力对小行星平衡点位置的影响很小,但是对平衡点上航天器运动的影响较大。同族不稳定轨道中,大Jacobi常数轨道更容易在摄动后保持轨道原来特性,这很好地解释了小行星卫星在较远轨道上长期存在的可能性。

关键词：小行星周期轨道艳后星爱神星

基于ORB的交叉双旋翼无人直升机视觉跟踪控制系统

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南京航空航天大学学报 2023年第6期55卷 966-976页

作者：席鹏航李京阳印明威杨洪伟宝音贺西天津工业大学机械工程学院天津300387 中北大学航空宇航学院太原030051 北京清航紫荆装备科技有限公司北京102101 南京航空航天大学航天学院南京211106 清华大学航空航天学院北京100084 内蒙古工业大学航空学院呼和浩特010051

为了使交叉双旋翼无人直升机在全球定位系统(Global positioning system,GPS)信号不稳定的情况下实现对目标的视觉跟踪,设计了一种交叉双旋翼无人直升机视觉跟踪控制系统。首先,设计了一种视觉模块,对跟踪目标进行图像处理,利用基于方... 详细信息

为了使交叉双旋翼无人直升机在全球定位系统(Global positioning system,GPS)信号不稳定的情况下实现对目标的视觉跟踪,设计了一种交叉双旋翼无人直升机视觉跟踪控制系统。首先,设计了一种视觉模块,对跟踪目标进行图像处理,利用基于方向性快速的特征点检测和旋转BRIEF(Oriented FAST and rotated BRIEF,ORB)描述子特征匹配和矩形检测,获取跟踪目标的中心点像素坐标,通过相机模型和旋转矩阵解算出跟踪目标的中心点实际位置。然后,设计了一种跟踪控制模块,采用串级比例积分微分(Proportional-integral-derivative,PID)加前馈的控制结构,为了限制极限位置和最大加速度,位置控制中采用平方根控制器,姿态控制中设计了一种交叉双旋翼姿态控制机构。之后,通过飞控地面站搭建仿真环境,对添加视觉模块的飞行控制系统进行仿真验证,结果表明,无人直升机可以很好地跟踪到视觉模块输出的期望位置。最后,进行实验验证,在设定最大飞行速度为1 m/s的条件下,姿态角最大为8°左右,位置与期望位置之间的误差最大为0.08 m,可以实现交叉双旋翼无人直升机对目标的视觉跟踪。

关键词：交叉双旋翼无人直升机视觉跟踪特征匹配位置控制姿态控制