检索结果-内蒙古大学图书馆

系统工程与电子技术 2025年第1期47卷 254-267页

作者：杜磊陈振户恒在张强刘向东张可墨北京理工大学自动化学院北京100081 北京控制工程研究所北京100094

太空中大量残留的空间非合作目标危及在轨运行卫星的安全,为规避潜在碰撞风险,采取消旋后再捕获变得尤为重要。针对如何衰减目标的旋转速度,系统调研国内外非接触式电磁消旋方法。首先,介绍电磁消旋原理与旋转非合作目标中两种典型的运... 详细信息

太空中大量残留的空间非合作目标危及在轨运行卫星的安全,为规避潜在碰撞风险,采取消旋后再捕获变得尤为重要。针对如何衰减目标的旋转速度,系统调研国内外非接触式电磁消旋方法。首先,介绍电磁消旋原理与旋转非合作目标中两种典型的运动形式。其次,定性地对电磁消旋方法的优势及可行性进行分析。然后,对非接触式电磁消旋方法进行分类,从非均匀/均匀静止磁场、机械式/电磁式旋转磁场方面入手,详细分析最新消旋方法及关键技术。接着,对消旋转矩的计算方法及相关控制技术进行总结归纳。最后,展望电磁消旋方法的未来发展方向。

关键词：空间非合作目标非接触式电磁消旋方法消旋转矩

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空间非合作目标粘附捕获动力学建模与仿真研究

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载人航天 2024年第6期30卷 815-824页

作者：袁越宇季如国张晓龙刘晓峰上海交通大学工程力学系上海200240 上海航天控制技术研究所上海201109

针对使用粘附抓捕方法进行空间非合作目标捕获能力界限不清的问题,对具有Stewart碰撞缓冲平台的服务航天器的粘附抓捕动力学建模问题展开研究,提出了基于混合坐标多柔体动力学建模方法、罚函数接触建模方法和Cohesive模型的粘附捕获动... 详细信息

针对使用粘附抓捕方法进行空间非合作目标捕获能力界限不清的问题,对具有Stewart碰撞缓冲平台的服务航天器的粘附抓捕动力学建模问题展开研究,提出了基于混合坐标多柔体动力学建模方法、罚函数接触建模方法和Cohesive模型的粘附捕获动力学模型;在此基础之上,对粘附捕获过程中的动力学行为仿真分析,探究碰撞速度、缓冲器阻尼对系统动力学行为的影响。仿真结果表明:随着碰撞速度的增加,粘附捕获失败的可能性会增加;增加缓冲器阻尼可提高捕获的成功率。

关键词：空间非合作目标粘附捕获动力学建模混合坐标 Cohesive模型

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基于奇异谱分析的空间非合作目标无源机动检测方法

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中国惯性技术学报 2024年第10期32卷 1052-1060页

作者：龚柏春杨世航韩飞孙玥宁昕南京航空航天大学航天学院南京210016 上海航天控制技术研究所上海201109 西北工业大学航天学院西安710072

针对空间非合作目标无源预警任务中无先验信息条件下的目标轨道异常检测难题,提出了基于奇异谱分析的目标机动无源检测方法。首先,在追踪卫星轨道坐标系下建立了相对动力学模型及无源相对视线角测量模型。然后,通过奇异谱分析对视线角... 详细信息

针对空间非合作目标无源预警任务中无先验信息条件下的目标轨道异常检测难题,提出了基于奇异谱分析的目标机动无源检测方法。首先,在追踪卫星轨道坐标系下建立了相对动力学模型及无源相对视线角测量模型。然后,通过奇异谱分析对视线角原始测量序列进行特征提取,设计了差异化评价指标及其阈值的计算方法并利用与、或门逻辑进行综合机动判断。最后,在GEO类型轨道应用场景下对所提算法进行了数值仿真验证与结果分析。仿真结果表明,当无源测角精度不低于3×10^(-4)rad时,相对距离1000 km以内目标执行的1 m/s量级以上的小脉冲机动可被有效地检测,检测成功率超过90%。

关键词：空间态势感知空间非合作目标相对导航机动检测奇异谱分析

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DMANet:针对空间非合作目标位姿估计的密集多尺度注意力网络

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2024年第1期41卷 122-134页

作者：张钊胡瑀晖周栋吴立刚姚蔚然李鹏哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

利用单目相机对空间非合作目标进行准确的姿态估计对于空间碎片清除、自主交会和其他在轨服务至关重要。然而,单目姿态估计方法缺乏深度信息,导致尺度不确定性问题,大大降低了其精度和实时性。本文首先提出了一种多尺度注意块(Multi-sca... 详细信息

利用单目相机对空间非合作目标进行准确的姿态估计对于空间碎片清除、自主交会和其他在轨服务至关重要。然而,单目姿态估计方法缺乏深度信息,导致尺度不确定性问题,大大降低了其精度和实时性。本文首先提出了一种多尺度注意块(Multi-scale attention block, MAB),从输入图像中提取复杂的高维语义特征。其次,基于MAB模块,提出了空间非合作目标6自由度位姿估计的密集多尺度注意网络(Dense multi-scale attention network, DMANet),该网络由平面位置估计、深度位置估计和姿态估计3个分支组成,通过引入基于欧拉角的软分类方法,将位姿回归问题表述为经典分类问题。此外,设计了空间非合作目标模型,并利用Coppeliasim构建了姿态估计数据集。最后,与其他最先进的方法相比,在SPEED+、URSO数据集和本文数据集上全面评估了所提出的方法。实验结果表明,该方法具有较好的姿态估计精度。

关键词：六自由度位姿估计空间非合作目标多尺度注意力机制深度学习神经网络

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基于相对角动量的空间非合作目标机动仅测角检测方法

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系统工程与电子技术 2023年第3期45卷 814-821页

作者：龚柏春金鑫张仁勇陈修桥南京航空航天大学航天学院江苏南京210016 中国科学院空间应用工程与技术中心北京100038 中国人民解放军32032部队北京100094

针对传统方法在空间非合作目标小脉冲轨道机动检测过程中性能不佳的问题,在构建了一种基于相对角动量的新型待检特征量的基础上,提出了利用无源光学相机仅测角信息的轨道机动检测新方法。首先,在轨道坐标系下建立了基于Clohessy-Wiltsh... 详细信息

针对传统方法在空间非合作目标小脉冲轨道机动检测过程中性能不佳的问题,在构建了一种基于相对角动量的新型待检特征量的基础上,提出了利用无源光学相机仅测角信息的轨道机动检测新方法。首先,在轨道坐标系下建立了基于Clohessy-Wiltshire方程的相对动力学模型和相机偏离质心安装时的相对视线角测量模型;然后,给出了相对角动量的定义并量化分析了以相对角动量作为机动检测特征标志的优越性;接着,设计了基于二次滑窗方差比值的机动检测算法框架;最后,通过数值仿真对所提算法进行了有效性验证和性能分析。仿真结果表明,该方法可以实现对近圆轨道目标的快速轨道机动检测,机动时间点检测误差在60 s以内。

关键词：空间非合作目标轨道机动检测相对角动量仅测角

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基于霍夫变换的空间非合作目标点云配准算法

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北京航空航天大学学报 2023年第8期49卷 2071-2078页

作者：石峰源郑循江姜丽辉潘迪刘轩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

针对空间非合作目标点云配准过程中目标残缺、机动过快等问题,对飞行时间深度(TOF)相机点云配准过程进行研究。利用相机可同时获取灰度与深度图的特点,提出一种基于霍夫变换的点云配准算法,在提供精确初始位姿的同时,也加速了最近点搜... 详细信息

针对空间非合作目标点云配准过程中目标残缺、机动过快等问题,对飞行时间深度(TOF)相机点云配准过程进行研究。利用相机可同时获取灰度与深度图的特点,提出一种基于霍夫变换的点云配准算法,在提供精确初始位姿的同时,也加速了最近点搜索过程。对TOF相机摄得灰度图进行边缘检测,利用边缘点以随机霍夫变换的方法拟合椭圆中心,使待配准点云与参考点云中心配准。随后检测图像几何特征,与对应参考点特征相配,提高初始位姿精度,既避免所提算法陷入局部最小,也可解决目标点云缺失无法配准的难题。在最近点搜索过程中,引入kd-tree改进算法,以3σ准则剔除单次k邻近的离群点,提高了相机动态性能。以某实拍卫星模型对所提算法进行仿真分析,成功验证了其对于残缺目标配准的可行性与鲁棒性。同时,在完整与残缺点云目标下,所提算法较于常规霍夫变换法相比分别提速955.3%和440.4%,且精度相当,具有较为广泛的应用前景。

关键词：空间非合作目标点云配准 TOF相机霍夫变换残缺目标

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一种面向空间非合作目标的强化学习多臂协同俘获策略研究

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宇航学报 2023年第12期44卷 1934-1943页

作者：张柄汉王琛彭兆涛张夷斋张帆长安大学工程机械学院西安710054 西北工业大学航天学院西安710072

针对空间非合作目标清除任务中的目标适应性以及俘获动作规划复杂性等问题,提出了一种基于强化学习方法并结合“多臂分组协同”机制的包络俘获策略。首先构建了多臂俘获机构的物理模型和运动学模型,之后利用SAC(soft actor-critic)算法... 详细信息

针对空间非合作目标清除任务中的目标适应性以及俘获动作规划复杂性等问题,提出了一种基于强化学习方法并结合“多臂分组协同”机制的包络俘获策略。首先构建了多臂俘获机构的物理模型和运动学模型,之后利用SAC(soft actor-critic)算法并引入前演训练(PT)设计了强化学习控制器,接着基于“多臂分组协同”奖励机制设计奖励函数以训练得到最优俘获动作。为了验证俘获策略对单目标作业的高效性和对多目标作业的高适应性,对各种目标分别进行仿真实验。仿真结果表明:所得的俘获策略可以对多种构型的目标实现高效、高适应地俘获。

关键词：空间非合作目标空间俘获策略强化学习包络俘获多臂协同

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空间非合作目标包络式抓捕优化与控制

空间非合作目标包络式抓捕优化与控制

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作者：蔡璧丞哈尔滨工业大学

学位级别：博士

随着人类太空活动越来越频繁,地球轨道上的空间非合作目标数量急剧增多。为了清除轨道上的非合作目标,包络式抓捕方法因其对目标形状具有较好的普适性而受到关注。目前针对包络式抓捕方法的研究较少,特别是缺乏针对抓捕构型稳定性分析... 详细信息

随着人类太空活动越来越频繁,地球轨道上的空间非合作目标数量急剧增多。为了清除轨道上的非合作目标,包络式抓捕方法因其对目标形状具有较好的普适性而受到关注。目前针对包络式抓捕方法的研究较少,特别是缺乏针对抓捕构型稳定性分析和安全抓捕控制方法研究。因此,本文针对多臂航天器包络式抓捕接触稳定和安全抓捕问题,开展包络式抓捕接触点规划、抓捕过程安全控制和抓捕后组合体姿态调整控制的研究。针对包络式抓捕中基座/机械臂接触点分布不均匀的稳定问题,开展了接触稳定性分析与抓取规划研究。针对包络式抓捕接触点质量衡量问题,提出了基于虚拟对称接触点和德劳内三角剖分的接触点衡量标准。通过构建特征平面,将机械臂接触点关于特征平面对称,获得虚拟对称接触点标准以保证抓捕稳定性;通过德劳内三角剖分方法设计几何标准,使接触点在目标表面获得更广泛的分布。通过将相机扫描得到的目标外形点云进行周向拟合得到线阵模型,实现周向连续搜索;基于线阵建模方法设计一种“连续—离散”双层嵌套全局搜索算法,并将该算法嵌入模拟退火算法,实现了任意目标表面接触点的全局优化。仿真验证了所提出的接触点质量衡量算法和接触点优化算法的有效性,并通过一种蒙特卡洛干扰法验证了优化结果在干扰影响下的全局最优性。针对包络式抓捕过程中的安全抓捕问题,开展了包络式抓捕加权自适应固定时间控制研究。为了保证包络式抓捕中基座与机械臂的抓捕收敛同步性,设计加权自适应固定时间滑模控制策略,实现基座收敛进度自适应调整的效果;并对滑模面进行加权处理,改善控制器的收敛性能。通过李亚普诺夫方法证明了所提出的方法的稳定性。仿真验证表明所提出的方法能够使基座和机械臂同步收敛并加快基座滑动阶段收敛速度,且具有较强的鲁棒性。针对抓捕后组合体姿态接管的抗扰控制问题,开展了基于干扰预测的积分式参数化数据驱动预测控制方法。为了提高动力学参数与时变干扰未知情形下的系统状态变量预测精度,提出系统建模与截断余项辨识一体化的预测模型,基于基函数拟合方法实现了系统动力学参数和截断余项的辨识。考虑实际情况中假设不满足导致辨识与预测存在误差,提出基于干扰预测的积分式参数化预测控制方法,将传统预测控制方法的优化变量(控制信号)参数化与积分化(增量化),降低了飞轮控制力矩抖振。使用李亚普诺夫方法证明了所提出的积分式参数化数据驱动预测控制方法跟踪参考信号的稳定性。仿真验证表明所提出的方法具有对参考信号的跟踪稳定性、对镇定问题的稳定性与对飞轮控制力矩抖振的抑制能力。

关键词：空间非合作目标包络式抓捕抓取规划固定时间滑模控制数据驱动预测控制

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基于无监督学习的空间非合作目标检测算法

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激光与光电子学进展 2025年

作者：姜子墨闫浩东朱振才丁国鹏中国科学院微小卫星创新研究院中国科学院大学上海科技大学信息科学与技术学院

针对空间在轨服务等任务中的非合作目标部件的检测问题，因缺乏大规模的带标签数据，提出了一种基于无监督学习的空间非合作目标部件检测算法。具体地，该算法首先利用基于文本提示的生成式模型生成类别可知的空间非合作目标的典型部件... 详细信息

针对空间在轨服务等任务中的非合作目标部件的检测问题，因缺乏大规模的带标签数据，提出了一种基于无监督学习的空间非合作目标部件检测算法。具体地，该算法首先利用基于文本提示的生成式模型生成类别可知的空间非合作目标的典型部件；然后，将部件进行结构拼接组成完整卫星模型；最后，随机化卫星的位置与姿态，模拟其与观测星的相对状态，并基于光线投影模拟点云的遮挡效果，生成逼近深度相机实际采集的非完整点云数据及伪标签。利用这些生成的类别可知的伪标签进行训练，并在开源卫星点云数据上进行测试。实验结果表明，本文提出的方法在无监督条件下达到了42.88类别平均精度（mAP），相比基于类别不可知的聚类的无监督方法提高了9.18，验证了其在空间目标检测领域的有效性与潜力。

关键词：机器视觉无监督学习三维目标检测点云空间非合作目标生成式模型

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空间非合作目标特征提取与运动测量方法

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中国科学：物理学、力学、天文学 2022年第1期52卷 110-119页

作者：胡海东杜航王殿佑黄璐谢心如魏春岭北京控制工程研究所北京100094

在轨服务空间目标通常具有"非合作"特性,难以提取其特征并测量运动状态,针对这一问题,本文提出了一种空间非合作目标特征提取与运动测量方法.首先,对双目相机采集的目标图像进行阈值分割,将目标对接环区域与背景环境分割开来... 详细信息

在轨服务空间目标通常具有"非合作"特性,难以提取其特征并测量运动状态,针对这一问题,本文提出了一种空间非合作目标特征提取与运动测量方法.首先,对双目相机采集的目标图像进行阈值分割,将目标对接环区域与背景环境分割开来,采用Canny算子方法来检测星箭对接环边缘;其次,通过对目标边缘外形特点分析,采用Hough变换来提取十字支架直线特征,采用最小二乘法来拟合星箭对接环轮廓;再次,采用"平行等效投影"结合"极线对准"的方法,实现汇聚式双目视觉的左右相机图像匹配;最后,通过对星箭对接环和十字支架特征点进行三维重建,获取星箭对接环相对位置,采用双矢量定姿方法来确定星箭对接环相对姿态.地面仿真试验表明,该算法能够有效测量星箭对接环相对位置和姿态,在距目标1.5 m处,相对位置精度优于15 mm,相对姿态精度优于1.12°.本文的研究能够实现非合作目标对接环相对位置和姿态的精确测量,为空间非合作目标抓捕、维修、加注、模块更换、轨道转移等在轨服务任务提供测量基础和重要支撑,具有重要实际应用价值.

关键词：空间非合作目标特征提取运动测量

来源：评论

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