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火星稀薄大气动态误差对制动降轨的影响

国防科技大学学报 2016年第5期38卷 64-71页

作者：方宝东吴美平张伟国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073 上海卫星工程研究所上海200240 上海市深空探测技术重点实验室上海200240

针对火星大气制动降轨过程中稀薄流区大气受季节和昼夜等因素影响而存在较大动态误差的问题,建立气动力作用下的轨道动力学方程,研究探测器稀薄流气动参数计算方法,分析大气参数动态误差对气动力及制动降轨效果的影响。结合火星探测应用... 详细信息

针对火星大气制动降轨过程中稀薄流区大气受季节和昼夜等因素影响而存在较大动态误差的问题,建立气动力作用下的轨道动力学方程,研究探测器稀薄流气动参数计算方法,分析大气参数动态误差对气动力及制动降轨效果的影响。结合火星探测应用,仿真分析火星大气制动过程中的探测器气动特性以及轨道变化特性。为保证探测器制动过程中的安全和持续时间要求,给出了理想的大气制动降轨走廊范围及导航精度需求,具有一定的工程参考价值。

关键词：火星探测大气模型大气制动动态误差

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火星引力捕获动力学与动态误差分析

力学学报 2015年第1期47卷 15-23页

作者：方宝东吴美平张伟国防科技大学长沙410073 上海卫星工程研究所上海200240 上海市深空探测技术重点实验室上海200240

火星探测的制动捕获机会唯一,是影响任务成败的关键.从限制性三体问题出发,推导了火星引力球、作用球与希尔球半径的计算公式,比较了三者的特点与适用范围,并结合作用球的定义与物理意义,给出了一种火星探测制动捕获段的工程定义.在作... 详细信息

火星探测的制动捕获机会唯一,是影响任务成败的关键.从限制性三体问题出发,推导了火星引力球、作用球与希尔球半径的计算公式,比较了三者的特点与适用范围,并结合作用球的定义与物理意义,给出了一种火星探测制动捕获段的工程定义.在作用球范围内建立了火星制动捕获段动力学模型,给出了对捕获轨道精度产生影响的各项误差源.通过蒙特卡洛仿真,定量分析了导航初始误差、发动机推力误差、制动点火时间误差等对捕获轨道近火点与远火点高度的影响,并对不同误差源可能导致的超差概率进行了分析,指出了影响捕获精度的主导误差源,可为我国未来火星探测制动捕获段的任务实施提供参考.

关键词：火星制动捕获引力球作用球希尔球误差分析

非对称空间外差光谱仪自适应频率跟踪处理方法

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光子学报 2017年第3期46卷 157-164页

作者：彭翔张嵬中国科学院光电技术研究所光电传感技术研究室成都610209 上海卫星工程研究所上海市深空探测技术重点实验室上海201109

非对称空间外差光谱技术是一种新型的超高分辨率遥感探测技术,要求后期的数据处理技术也具有相应的超高准确度.从数字信号处理的角度,提出了一种自适应的频率跟踪处理方法,根据信号的空间频率来插值补偿信号的相位偏移,并且递归迭代出... 详细信息

非对称空间外差光谱技术是一种新型的超高分辨率遥感探测技术,要求后期的数据处理技术也具有相应的超高准确度.从数字信号处理的角度,提出了一种自适应的频率跟踪处理方法,根据信号的空间频率来插值补偿信号的相位偏移,并且递归迭代出最接近真实值的相位信息.经仿真实验对比验证表明,在噪声干扰强度不大的条件下,相较于传统傅里叶变换方法,本文算法对信号频率和相位提取的准确度提高了约100倍以上,能够有效降低非对称空间外差光谱技术的系统误差.

关键词：非对称空间外差光谱仪数字信号处理频率跟踪算法迭代补偿相位准确度

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一种适用于金星气动捕获的预测制导算法

中国惯性技术学报 2015年第1期23卷 81-84 91页

作者：方宝东吴美平张伟国防科技大学长沙410073 上海卫星工程研究所上海200240 上海市深空探测技术重点实验室上海200240

针对金星探测制动捕获过程速度增量需求大、燃料携带量多的问题,结合金星稠密大气环境特点,分析了利用气动阻力捕获降轨的可行性,提出了一种基于解析预测修正制导算法的气动捕获方案,可在短时间内进入目标圆轨道,达到节省燃料、实现快... 详细信息

针对金星探测制动捕获过程速度增量需求大、燃料携带量多的问题,结合金星稠密大气环境特点,分析了利用气动阻力捕获降轨的可行性,提出了一种基于解析预测修正制导算法的气动捕获方案,可在短时间内进入目标圆轨道,达到节省燃料、实现快速轨道调整的目的。根据飞行任务特点,将纵向和侧向运动解耦,纵向运动控制基于预测制导算法,侧向运动由倾侧角翻转控制实现。仿真结果表明,所采用的制导方法能够有效克服初始误差和参数不确定性的影响,具有较强的鲁棒性。

关键词：金星探测气动捕获预测制导升力控制

一种基于天文测速的火星捕获段天地联合导航方法

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宇航学报 2016年第6期37卷 695-703页

作者：尤伟马广富张伟哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 上海卫星工程研究所上海201109 上海市深空探测技术重点实验室上海201109

为提高火星捕获段探测器的导航精度,提出一种基于天文测速的天地联合导航方法。该方法在地面无线电测距、测速的基础上,引入探测器与恒星的视向速度作为新增观测量,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对探测器状态进行估计。理论分析与仿真结果均... 详细信息

为提高火星捕获段探测器的导航精度,提出一种基于天文测速的天地联合导航方法。该方法在地面无线电测距、测速的基础上,引入探测器与恒星的视向速度作为新增观测量,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对探测器状态进行估计。理论分析与仿真结果均表明,与仅依靠地面无线电导航相比,采用基于天文测速的天地联合观测导航方法能有效提高探测器的位置与速度估计精度,且导航精度的提升效果与马尔柯夫最优估计理论的预测值有较好的吻合度。当天文测速精度与地面测速精度相当时,位置估计精度较地面无线电导航提高了近一倍。

关键词：深空导航火星捕获段天文测速扩展卡尔曼滤波

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“天问一号”火星环绕器总体设计综述

航天返回与遥感 2021年第3期42卷 1-12页

作者：朱新波谢攀徐亮杜洋上海卫星工程研究所上海201100

“天问一号”火星环绕器实现了中国首次自主火星探测任务“绕”的目标,通过携带的遥感探测类载荷实现火星空间环境和表面环境的探测。文章通过与国外火星环绕探测器在探测目标、平台能力等方面的对比分析,介绍了“天问一号”火星环绕器... 详细信息

“天问一号”火星环绕器实现了中国首次自主火星探测任务“绕”的目标,通过携带的遥感探测类载荷实现火星空间环境和表面环境的探测。文章通过与国外火星环绕探测器在探测目标、平台能力等方面的对比分析,介绍了“天问一号”火星环绕器的总体设计方案;同时,通过飞行过程的环境特点与任务剖面分析,给出了“天问一号”火星环绕器设计的技术难点与挑战。最后,进一步对技术特点进行了总结。

关键词：总体设计火星环绕器 “天问一号” 深空探测

“天问一号”火星探测器制动捕获最优点火姿态设计

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深空探测学报（中英文） 2023年第1期10卷 19-27页

作者：信思博徐亮赵训友郑艺裕马瑞上海卫星工程研究所上海200240 上海航天控制技术研究所上海200240

针对中国首次自主火星探测任务“天问一号”(Tianwen-1)的火星捕获制动期间点火姿态设计最优化问题,提出了整器约束条件下的分析思路和解决方法。首先建立捕获阶段的轨道动力学模型,根据捕获前轨道和捕获后的目标轨道以燃料消耗最少为... 详细信息

针对中国首次自主火星探测任务“天问一号”(Tianwen-1)的火星捕获制动期间点火姿态设计最优化问题,提出了整器约束条件下的分析思路和解决方法。首先建立捕获阶段的轨道动力学模型,根据捕获前轨道和捕获后的目标轨道以燃料消耗最少为优化目标,使用牛顿迭代法寻优解出轨道平面内最佳的推力方向和点火时刻,得到推力矢量。再结合探测器的光照、测控约束条件,确定了绕推力方向的偏转范围。最后参考星敏感器布局,对全过程不同偏转角度下星敏受天体遮挡情况进行分析,计算出星敏可用台数以及可用时长,按照可用时长最优的原则确定出最优的点火姿态。在轨实际制动捕获结果表明,轨控后半长轴偏差小于947.122 km(半长轴变化量102346.152 km),偏心率偏差小于0.0021,同时全程满足整器测控、光照的需求,捕获全过程中保持任意时刻至少有2台星敏可用,根据遥测结果对比星敏的可用时段仿真误差小于0.225 h。

关键词：火星探测器制动捕获点火姿态

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空间站通用停靠机构设计及动力学分析

振动．测试与诊断 2015年第3期35卷 417-422,585页

作者：陈金宝成玫聂宏杨铭波南京航空航天大学航天学院南京210016 上海卫星工程研究所上海201100 南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

结合我国现有异体同构周边式对接机构的研究基础,对大通过范围通用停靠机构开展研究。首先,从空间站的基本任务需求出发,对国内外现有常用对接/停靠机构功能及适用范围进行了详细对比总结;其次,对雄/雌式停靠机构进行了详细设计,重点对... 详细信息

结合我国现有异体同构周边式对接机构的研究基础,对大通过范围通用停靠机构开展研究。首先,从空间站的基本任务需求出发,对国内外现有常用对接/停靠机构功能及适用范围进行了详细对比总结;其次,对雄/雌式停靠机构进行了详细设计,重点对导向组件、捕获锁组件等机构进行设计及原理分析;然后,建立了停靠机构接触过程数学模型,重点对停靠机构接触过程作用点的确定开展了研究,同时对停靠机构进行了多工况虚拟样机仿真分析;最后,对该停靠机构进行了模态分析,分析了停靠机构的固有频率和振型。通过上述分析验证了所设计机构模型的准确性,寻找了机构设计的薄弱点,并给出了解决方案,所研究成果为我国发展空间站停靠机构提供技术参考。

关键词：停靠机构接触动力学模态分析

基于可变形部件模型HOG特征的人形目标检测

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应用光学 2016年第3期37卷 380-384页

作者：宋瑨王世峰长春理工大学光电工程学院吉林长春130022

使用单幅图像进行特定目标的检测是机器视觉领域的重要任务之一。利用机器学习的方法,使用LSVM分类器进行人形目标的检测。该方法提取图像的HOG(梯度方向直方图)特征和其对应的可变形部件来描述目标的外形特征,能够较好地解决目标由于... 详细信息

使用单幅图像进行特定目标的检测是机器视觉领域的重要任务之一。利用机器学习的方法,使用LSVM分类器进行人形目标的检测。该方法提取图像的HOG(梯度方向直方图)特征和其对应的可变形部件来描述目标的外形特征,能够较好地解决目标由于运动而产生外形变化的问题。对常见公共区域场景进行数据采集并随机抽取了200张图像,使用所述方法对其中共1 100个人形目标进行检测,正确率识别率为78.3%。结果表明该方法具有一定的可行性和稳定性,能够较好检测出单幅图像中的人形目标并加以标注。但对于某种程度有所遮蔽的人形目标则会产生漏检的现象。

关键词：可变形部件模型梯度方向直方图隐支持向量机目标检测