偏振光辅助的视觉惯性导航系统

为了提高组合导航系统的可靠性与位姿估计的精度，把偏振定向传感器引入同步定位与建图过程，提出并设计一种新的偏振光辅助的视觉惯性组合导航系统。采集偏振定向传感器、单目视觉相机及微惯性测量单元的数据，对多传感器数据进行时间戳对齐和预处理后，利用最小二乘优化方法建立目标方程，通过求解非线性方程组获取最佳的运动估计。该系统根据天空偏振分布实现了方位角的可观性，并融合了多传感器数据。基于上述组合导航系统进行户外车载实验，实验结果表明：在2 km的长距离运行中，相比原始视觉惯性系统，偏振光辅助的视觉惯性导航系统的位置误差降低了16.7%，航向角精度提升了23.4%。偏振定向传感器的接入能够抑制惯性器件测量值的漂移，改善导航系统的位置精度和姿态角精度，可满足卫星信号受到干扰等环境下的位姿估计精度和可靠性要求。     

空间目标多种光谱观测方法的应用研究

光谱观测技术作为空间目标特征信息获取的一种方式,为空间目标表面材料的识别与性能分析提供了重要的解决方法.目前,光学信息采集元件的精密化程度高,因此空间目标观测技术也呈现多样性.基于长春人造卫星观测站1.2m空间目标光学望远镜,联合推扫式光栅光谱仪、光纤光谱仪、滤波器光谱相机三种终端设备,分别对恒星与空间目标开展观测并获取光谱数据;进一步,通过数据对观测技术进行适应性分析.结果 表明:三种方法均适用于恒星和高轨道空间目标的观测,可得到较好的光谱数据;滤波器光谱相机、光纤光谱仪适用于观测低轨道空间目标;而推扫式光栅光谱仪、滤波器光谱相机适用于观测中轨道空间目标.此外,滤波器光谱相机还可为精跟型空间目标光谱数据的获取提供观测参考.对于不同应用环境,对终端成本、光路调试复杂程度、获取光强度、可调整观测波段、数据处理复杂程度的对比分析可作为后续方案的参考.     

一种非设备方式对星敏感器进行精度标定的新方法

星敏感器是一种高精度的空间姿态敏感器,精度标定是保证其高精度测量效果中的重要一环.相对传统的采用测量仪器进行精度标定方式,作者提出了非设备方式对星敏感器进行精度标定的新方法.该方法无需外加精度测量设备,利用第二坐标系下的恒星坐标,换算出恒星角距,然后通过星敏感器对已知的恒星角距进行实际测量,从而标定出星敏感器的测量精度.实验数据证明,与传统方法相比,该方法具有更精确的标定效果.     

一种利用恒星进行遥感卫星辐射定标的方法

恒星巡天测量与模型分析显示大量恒星在0.3~35μm波段内的绝对辐射精度达到3%,在可见光波段接近1%.恒星与恒星之间的相对辐射定标精度优于0.2%.部分恒星具有极好的辐射稳定性,可以作为长期稳定的辐射基准.但是恒星有效亮度通常比地面目标低几个量级,并且恒星一般不会直接出现在遥感卫星视场,不利于用作定标源.这里讨论的利用恒星进行辐射定标的方法是在遥感卫星上安装一个与遥感相机波段接近的微型定标相机,它的指向可以通过转动机构在恒星与地面目标之间转换.在观测恒星时通过延长积分时间来获取高信噪比信号,在观测地面目标时由于和遥感相机同时同视场观测有利于精确交叉定标.这个方法可以将作为标准源的恒星辐射直接传递到观测目标.目前分析显示最佳定标精度可以达到2%以内.     

采用光学相关的高精度亚像元像移测量新方法

光学联合变换相关方法是测量空间相机亚像元像移的有效手段,测量精度是决定其性能的关键指标.在介绍了光学联合变换相关方法进行空间相机像移测量基本原理的基础上,提出了采用光-数字混合的结构形式实现光学联合变换相关器的工作过程.利用数字处理单元完成对相关输出图像的局部计算,获得互相关峰的升采样图像,从而提高对互相关峰的检测精度...     

空间CCD相机测角精度测量方法研究

利用高精度转台、单轴速率位置转台控制单元、双坐标自准值仪、平行光管、高亮度LED光源及星点板构建地面试验室测量系统进行测量空间CCD相机的测角精度.在数据与图像处理过程中,使用了暗电流定标去噪和将二维图像转换为一维的目标星点粗定位的预处理方法,并提出适用于本实验的星点细分定位算法.通过实际测量实验,测得的测角精度不高于...     

成像导引头光轴与视线之间相对运动的研究

视线在惯性空间中运动所形成的角速度是导引头输出的重要的制导信息。从运动学的角度将视线在惯性空间的运动分解成视线相对导引头光轴的运动和光轴相对惯性空间的运动。基于刚体定点转动理论,分析了目标在导引头视场中运动时视线相对光轴运动所形成的角速度以及该角速度垂直于视线的分量,分别得到计算公式,最后通过数值仿真进行验证。结果表明:利用成像导引头提供的失调角信息能够精确解算出该角速度中垂直于视线的分量。     

光电经纬仪动态误差修正方法

针对光电经纬仪红外相机测量系统动态测量精度低的问题,提出了一种通过修正各分系统之间延时时间从而提高动态测量精度的方法。首先介绍了光电经纬仪红外相机测量系统的组成和测量原理,分析了大地坐标系下物像空间的对应关系,指出了影响光电经纬仪红外相机测量系统的原因是相机内方位元素的准确性和光学畸变校正效果。分析了影响光电经纬仪红外相机测量系统动态测量精度的原因,提出了采用各分系统根据工作参数采用不同延时时间的误差修正方法。实验结果验证了该方法的正确性和准确性,标定结果与精度比对实验结果表明,经过动态测角修正的方位角与高低角测角误差均方根值分别由27.89与17.67提高到10.07与8.56,该方法有效地提高了动态测量精度,并且对其他光电测量设备具有参考价值。     

飞航导弹中制导段惯性视线重构及误差传递

针对飞航导弹中制导段惯性视线重构的特点,基于映射函数的雅可比矩阵,研究了惯导姿态量测误差和捷联成像导引头体视线角量测误差对惯性视线重构精度的影响,推导出了中制导段惯性视线重构的误差传递近似公式,得出以下结论:(1)体视线角量测误差以单位增益传入到惯性视线重构中;(2)体视线角是影响惯导姿态量测误差传递增益的主要因素。仿真结果表明:应用误差传递近似公式进行惯性视线误差计算的精度可达96%以上,验证了公式和结论的正确性。     

航天三线阵光学遥感成像运动模糊建模与分析

为了提高立体摄影测量的精度,对航天三线阵光学遥感成像的运动模糊模型进行推导和分析。根据引起运动模糊的方式,将三线阵光学遥感成像运动模糊分为前向运动模糊和姿态运动模糊。利用坐标系旋转来研究三线阵相机曝光瞬间前向飞行和姿态变化对运动模糊的影响,对俯仰、滚转和偏航姿态运动引起的模糊分别进行建模。仿真实验表明:(1)曝光瞬间航天三线阵遥感成像运动模糊是空间变化的,俯仰和滚转比偏航运动对三线阵相机的影响更严重;(2)对于直视线阵CCD而言,偏航引起的运动模糊可以忽略不计,但是对前视和后视线阵CCD的影响不能忽略;(3)航天三线阵相机的前视和后视线阵CCD比直视线阵CCD更容易受到航天器姿态运动的影响。