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基于FPGA的P-H法星上解算卫星相对姿态

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武汉大学学报（信息科学版） 2018年第12期43卷 1838-1846页

作者：周国清黄景金舒磊天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 桂林理工大学广西空间信息与测绘重点实验室广西桂林541004

针对目前星上遥感图像实时处理只能实现低级别算法的情况,提出了基于现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array,FPGA)的P-H法星上相对姿态实时解算模型。该模型不仅避免了传统基于欧拉角的复杂三角函数计算与初值估算,还降低了迭... 详细信息

针对目前星上遥感图像实时处理只能实现低级别算法的情况,提出了基于现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array,FPGA)的P-H法星上相对姿态实时解算模型。该模型不仅避免了传统基于欧拉角的复杂三角函数计算与初值估算,还降低了迭代次数。试验选用FPGA(V7xc7vx1140t)作为实时解算的硬件平台。在FPGA实现中,采用64位的浮点数据结构和串行/并行相结合策略;并采用LU(Lower-Upper)分解-分块算法实现矩阵求逆。试验结果表明,该模型的迭代次数比基于欧拉角的少了13次。该模型在FPGA和计算机的实现结果相差仅为5.0×10-14,加速度比为10。另外,该模型可广泛适用于实时性要求高的图像处理领域。

关键词： P-H法单位四元数相对姿态 LU分解-分块算法 FPGA

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与非合作目标编队的相对姿态控制

宇航学报 2007年第5期28卷 1210-1214页

作者：李化义张迎春强文义陈雪芹哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

针对非合作目标卫星编队飞行过程中,根据任务需要受控卫星保持指目标卫星。为了跟踪目标姿态,提出了一种相对姿态控制方法。该算法只需测量目标的相对位置,通过计算得到目标姿态。然后设计了相对角速度观测器,得到相对角速度,通过跟踪... 详细信息

针对非合作目标卫星编队飞行过程中,根据任务需要受控卫星保持指目标卫星。为了跟踪目标姿态,提出了一种相对姿态控制方法。该算法只需测量目标的相对位置,通过计算得到目标姿态。然后设计了相对角速度观测器,得到相对角速度,通过跟踪控制器实现无误差姿态跟踪。完整相对姿态控制任务包括姿态机动和姿态跟踪两部分,因此设计了混合控制器实现被控星的姿态机动和对目标姿态的动态跟踪。数值仿真结果表明该方法可以实现对运动目标的无差快速跟踪。

关键词：编队飞行相对姿态非合作目标姿态跟踪

编队小卫星相对位置和相对姿态解算模型与精度分析

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系统仿真学报 2005年第11期17卷 2600-2603页

作者：陈谷仓王元钦王天祥陈宏装备指挥技术学院测控工程研究中心 72号北京怀柔101416

介绍了编队小卫星无线电相对位置姿态的测量方法,分别采用点估计法和随机滤波法建立了相对位置和相对姿态解算的数学模型,通过仿真给出了两种求取相对位置和相对姿态算法的解算精度。仿真表明,综合使用两种解算方法,可以提高相对位置和... 详细信息

介绍了编队小卫星无线电相对位置姿态的测量方法,分别采用点估计法和随机滤波法建立了相对位置和相对姿态解算的数学模型,通过仿真给出了两种求取相对位置和相对姿态算法的解算精度。仿真表明,综合使用两种解算方法,可以提高相对位置和相对姿态的测量精度。

关键词：建模与仿真编队小卫星相对位置相对姿态

基于相对视线矢量测量的多航天器编队相对姿态求解方法

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北京理工大学学报 2017年第11期37卷 1178-1182页

作者：张旭崔乃刚王小刚崔祜涛秦武韬哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

航天器相对姿态求解是编队控制和保持的前提条件,针对远距离编队相对姿态求解问题,提出了一种基于相对视线矢量测量的多航天器编队相对姿态确定方案.考虑编队由3个航天器组成,每个航天器装备视觉传感器,可以测量到相对其余两个航天器的... 详细信息

航天器相对姿态求解是编队控制和保持的前提条件,针对远距离编队相对姿态求解问题,提出了一种基于相对视线矢量测量的多航天器编队相对姿态确定方案.考虑编队由3个航天器组成,每个航天器装备视觉传感器,可以测量到相对其余两个航天器的相对视线矢量,基于视觉传感器测量模型,推导了确定性姿态求解方法,并进行了数学仿真研究.仿真结果表明,多航天器编队相对姿态求解方法可以有效估计出航天器间的相对姿态,估计精度较高,能够满足航天器编队控制需求,解决了远距离编队情况下视觉传感器应用的局限性.

关键词：航天器编队视觉传感器相对视线矢量相对姿态

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非实时控轨编队卫星的相对姿态控制

哈尔滨工业大学学报 2008年第3期40卷 337-340页

作者：李化义张迎春强文义陈雪芹哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

为了精确指向目标,即确定从星的姿态指向,提出了一种计算期望姿态和期望角速度方法,该算法利用单星在惯性坐标系的位置和速度,不需要星上增加相对姿态测量设备.在此基础上设计了变结构控制器.数值仿真结果表明该方法可以实现准确的期望... 详细信息

为了精确指向目标,即确定从星的姿态指向,提出了一种计算期望姿态和期望角速度方法,该算法利用单星在惯性坐标系的位置和速度,不需要星上增加相对姿态测量设备.在此基础上设计了变结构控制器.数值仿真结果表明该方法可以实现准确的期望姿态计算和相对姿态控制.

关键词：卫星编队飞行相对姿态变结构控制

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编队InSAR相对姿态控制

宇航学报 2007年第2期28卷 338-343页

作者：李化义张迎春强文义李葆华哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

编队InSAR要求较高的相对姿态指向精度和地面观测重合度。根据相对姿态控制要求,提出了编队InSAR相对姿态计算的方法,从而确定从星的期望姿态。在此基础上,设计了两种非全状态反馈控制器及相应的角速度滤波器:半状态反馈控制器和角速度... 详细信息

编队InSAR要求较高的相对姿态指向精度和地面观测重合度。根据相对姿态控制要求,提出了编队InSAR相对姿态计算的方法,从而确定从星的期望姿态。在此基础上,设计了两种非全状态反馈控制器及相应的角速度滤波器:半状态反馈控制器和角速度滤波器,输出反馈控制器和滤波器,进行相对姿态控制。数值仿真结果表明两种方法均可满足编队InSAR相对姿态控制要求。

关键词：卫星编队飞行相对姿态 InSAR 输出反馈

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基于估计参数的飞行器编队飞行相对姿态控制

控制理论与应用 2010年第3期27卷 283-288页

作者：高有涛陆宇平徐波南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016 南京航空航天大学航天学院江苏南京210016

本文建立了空间飞行器编队飞行的相对姿态动力学模型,用姿态四元数表示的动力学模型避免了大角度相对姿态变化时的奇异问题.利用Lyapunov理论控制方法,设计了带神经网络参数估计器的自校正控制器,减轻了编队飞行器的测量和通信负担.证... 详细信息

本文建立了空间飞行器编队飞行的相对姿态动力学模型,用姿态四元数表示的动力学模型避免了大角度相对姿态变化时的奇异问题.利用Lyapunov理论控制方法,设计了带神经网络参数估计器的自校正控制器,减轻了编队飞行器的测量和通信负担.证明了控制器对模型误差具有较好的鲁棒性.仿真结果验证了参数估计器可以准确的估计未知参数;基于估计参数的控制器可以实现相对姿态的较精确控制.

关键词：相对姿态神经网络参数估计自校正控制器

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基于分布式IMU的相对姿态估计方法

弹箭与制导学报 2014年第5期34卷 21-25页

作者：刘镇波李四海王珏张亚崇西北工业大学自动化学院西安710129 西安飞行自动控制研究所西安710065

机载关键位置间相对姿态获取受机体挠曲影响显著。提出一种基于分布式惯性测量单元(IMU)的相对姿态估计方法。首先给出了IMU间相对姿态矩阵微分方程,计算节点间相对姿态,然后对局部区域挠曲形状拟合。利用相对姿态计算值和拟合值构造量... 详细信息

机载关键位置间相对姿态获取受机体挠曲影响显著。提出一种基于分布式惯性测量单元(IMU)的相对姿态估计方法。首先给出了IMU间相对姿态矩阵微分方程,计算节点间相对姿态,然后对局部区域挠曲形状拟合。利用相对姿态计算值和拟合值构造量测量,结合相对姿态误差方程,通过Kalman滤波器估计相对姿态误差。仿真结果表明,各节点用1°/h陀螺时,相对姿态估计精度优于8'。该方法可为机载关键位置相对姿态精确获取提供技术参考,尤其当系统无高精度惯导且变形统计特性未知时。

关键词：相对姿态陀螺分布式惯性测量单元卡尔曼滤波变形

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编队飞行小卫星相对姿态控制研究

航天控制 2002年第4期20卷 16-20,32页

作者：韦娟袁建平西安交通大学西安710049 西北工业大学西安710072

以四元数作为定位参数对编队飞行小卫星进行相对姿态控制。首先给出了以误差四元数作为反馈量 ,基于参考卫星的相对姿态控制律 ,其次 ,研究了由若干颗相同卫星组成的编队卫星 ,在卫星姿态达到指定的方位时 ,相互之间也要满足一定要求的... 详细信息

以四元数作为定位参数对编队飞行小卫星进行相对姿态控制。首先给出了以误差四元数作为反馈量 ,基于参考卫星的相对姿态控制律 ,其次 ,研究了由若干颗相同卫星组成的编队卫星 ,在卫星姿态达到指定的方位时 ,相互之间也要满足一定要求的相对姿态控制律。最后进行了仿真计算。

关键词：编队飞行小卫星姿态控制相对姿态