三轴光电跟踪设备对在轨目标捕获策略的研究
发布时间：2021-08-11 06:49
在轨目标监视是国家空间战略信息获取的重要途径,而地基无源监视跟踪系统是我国空间目标监视系统的重要组成部分。已经运行的地基无源监视跟踪系统多采用地基光电跟踪设备,将其按结构分类可分为两轴和三轴光电跟踪设备,三轴光电跟踪设备具有跟踪过天顶目标的优势而被广泛应用。目前光电跟踪设备跟踪空间目标的工作流程是引导、探测、捕获、跟踪等,其中捕获是完成任务的关键环节,是高概率完成任务的重要基础和保障。现有的捕获技术多数是针对两轴有源主动式的,而基于三轴无源被动式的捕获方法尚无系统的研究。本文是在分析捕获原理的基础上,制定的基于三轴无源被动式搜索捕获空间目标的捕获策略,重点研究捕获过程中空间目标的短时间、高概率“落入”视场问题。经分析,解决捕获“落入”问题主要有三个步骤,误差源分析、主要误差到不确定区域的计算、不确定区域内搜索捕获方法的设计。文中详细的讨论了以上几个步骤,建立了地基三轴光电跟踪设备无源被动的搜索捕获空间目标的方法,并通过仿真实验说明了模型的正确性。本文先是介绍了空间目标捕获的基本概念和光电跟设备跟踪空间目标的工作流程,结合三轴光电跟踪设备捕获空间目标的实际应用场景,分析出影响捕获过程视轴...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 捕获理论研究现状
1.3 论文主要内容
第2章 空间目标捕获原理及分析
2.1 空间目标捕获的基本概念
2.1.1 捕获方式
2.1.2 捕获定义
2.1.3 捕获指标
2.2 捕获方法分析
2.3 本章小结
第3章 误差源分析及误差估算
3.1 误差源分析
3.2 误差估算
3.3 本章小结
第4章 捕获模型的建立
4.1 误差到不确定区域的传递
4.1.1 坐标系的定义与旋转矩阵
4.1.1.1 地心惯性坐标系
4.1.1.2 地固坐标系
4.1.1.3 测站坐标系
4.1.1.4 站址坐标
4.1.2 误差传递模型建立
4.1.2.1 地心惯性坐标系转测站坐标系
4.1.2.2 测站地平坐标系到三轴光电跟踪设备的传递
4.1.2.3 误差角的计算
4.1.2.4 误差角到不确定区域的映射
4.1.3 不确定区域的特性分析
4.1.3.1 Kolmogorov-Smirnov检验
4.1.3.2 Lilliefors检验
4.1.3.3 Shapiro检验
4.2 不确定区域内搜索捕获方法设计
4.2.1 成功捕获条件
4.2.2 捕获评价指标
4.2.3 扫描函数讨论
4.2.3.1 玫瑰扫描
4.2.3.2 利萨如扫描
4.2.3.3 逐行扫描
4.2.3.4 螺旋扫描
4.2.4 扫描方法分析
4.3 本章小结
第5章 空间目标捕获方法的仿真分析
5.1 MonteCarlo原理
5.2 搜索捕获方法的仿真实验
5.2.1 实验结果分析
5.2.2 搜索捕获方法的改进及分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 本文主要的工作
6.2 结论与创新点
6.3 后续工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]不确定区域天线扫描目标捕获方法[J]. 吴铁柱,陈学军,王青松,刘亚兵. 电讯技术. 2016(11)
[2]轨道坐标系到地心固定坐标系的直接转换方法[J]. 窦长勇,岳昔娟. 航天返回与遥感. 2016(05)
[3]一种提高光电跟踪设备捕获概率的搜索方法[J]. 张海波,马勇辉,季东,陈冬,王华培. 红外与激光工程. 2016(02)
[4]星间光通信中快速捕获技术研究[J]. 薛正燕,亓波,任戈. 光通信技术. 2015(06)
[5]天基空间监视交会计算和可观测时段预报的误差分析[J]. 白显宗,陈磊. 宇航学报. 2015(05)
[6]一种自动对称补偿的网络IP时钟误差消除算法[J]. 王薇. 软件. 2014(10)
[7]空地激光通信系统中捕获子系统仿真[J]. 刘鹏,王晓曼,韩成,褚影. 光子学报. 2014(02)
[8]SGP4/SDP4模型应用于水平式光电跟踪设备的卫星轨道预报[J]. 于洋,郭立红,李丹. 仪器仪表学报. 2013(06)
[9]四象限探测器光电跟踪伺服系统的研究[J]. 李芳,郭建强,何婷婷,李游,殷凯. 现代电子技术. 2013(11)
[10]基于自适应差分进化算法的三轴光电跟踪策略[J]. 官伯林,贾建援,朱应敏. 机械工程学报. 2012(10)
博士论文
[1]星间激光通信若干关键技术研究[D]. 焦仲科.中国科学院光电技术研究所 2017
[2]卫星光通信捕获跟踪技术研究[D]. 薛正燕.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[3]空间二维光电转台的高稳定捕获跟踪技术研究[D]. 白帅.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[4]高精度多轴稳定平台指向误差的分析与研究[D]. 汤其剑.天津大学 2014
[5]提高舰载光电设备跟踪精度的关键技术研究[D]. 张艳.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
[6]三轴光电跟踪系统跟踪策略和控制研究[D]. 官伯林.西安电子科技大学 2012
硕士论文
[1]低轨空间目标轨道预报的精度改进及应用[D]. 苍中亚.南京信息工程大学 2016
[2]基于偏三轴结构机架的指向误差修正研究[D]. 张玉碟.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[3]动平台间快速捕获技术研究[D]. 张瑞钦.长春理工大学 2014
[4]光电跟瞄装置的目标捕获方法研究[D]. 张宏生.西安电子科技大学 2009
[5]卫星光通信双向扫描捕获技术研究[D]. 朱博韬.哈尔滨工业大学 2007
[6]空间交会激光雷达APT捕获技术及仿真[D]. 冯国柱.电子科技大学 2006
本文编号：3335680
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 捕获理论研究现状
1.3 论文主要内容
第2章 空间目标捕获原理及分析
2.1 空间目标捕获的基本概念
2.1.1 捕获方式
2.1.2 捕获定义
2.1.3 捕获指标
2.2 捕获方法分析
2.3 本章小结
第3章 误差源分析及误差估算
3.1 误差源分析
3.2 误差估算
3.3 本章小结
第4章 捕获模型的建立
4.1 误差到不确定区域的传递
4.1.1 坐标系的定义与旋转矩阵
4.1.1.1 地心惯性坐标系
4.1.1.2 地固坐标系
4.1.1.3 测站坐标系
4.1.1.4 站址坐标
4.1.2 误差传递模型建立
4.1.2.1 地心惯性坐标系转测站坐标系
4.1.2.2 测站地平坐标系到三轴光电跟踪设备的传递
4.1.2.3 误差角的计算
4.1.2.4 误差角到不确定区域的映射
4.1.3 不确定区域的特性分析
4.1.3.1 Kolmogorov-Smirnov检验
4.1.3.2 Lilliefors检验
4.1.3.3 Shapiro检验
4.2 不确定区域内搜索捕获方法设计
4.2.1 成功捕获条件
4.2.2 捕获评价指标
4.2.3 扫描函数讨论
4.2.3.1 玫瑰扫描
4.2.3.2 利萨如扫描
4.2.3.3 逐行扫描
4.2.3.4 螺旋扫描
4.2.4 扫描方法分析
4.3 本章小结
第5章 空间目标捕获方法的仿真分析
5.1 MonteCarlo原理
5.2 搜索捕获方法的仿真实验
5.2.1 实验结果分析
5.2.2 搜索捕获方法的改进及分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 本文主要的工作
6.2 结论与创新点
6.3 后续工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]不确定区域天线扫描目标捕获方法[J]. 吴铁柱,陈学军,王青松,刘亚兵. 电讯技术. 2016(11)
[2]轨道坐标系到地心固定坐标系的直接转换方法[J]. 窦长勇,岳昔娟. 航天返回与遥感. 2016(05)
[3]一种提高光电跟踪设备捕获概率的搜索方法[J]. 张海波,马勇辉,季东,陈冬,王华培. 红外与激光工程. 2016(02)
[4]星间光通信中快速捕获技术研究[J]. 薛正燕,亓波,任戈. 光通信技术. 2015(06)
[5]天基空间监视交会计算和可观测时段预报的误差分析[J]. 白显宗,陈磊. 宇航学报. 2015(05)
[6]一种自动对称补偿的网络IP时钟误差消除算法[J]. 王薇. 软件. 2014(10)
[7]空地激光通信系统中捕获子系统仿真[J]. 刘鹏,王晓曼,韩成,褚影. 光子学报. 2014(02)
[8]SGP4/SDP4模型应用于水平式光电跟踪设备的卫星轨道预报[J]. 于洋,郭立红,李丹. 仪器仪表学报. 2013(06)
[9]四象限探测器光电跟踪伺服系统的研究[J]. 李芳,郭建强,何婷婷,李游,殷凯. 现代电子技术. 2013(11)
[10]基于自适应差分进化算法的三轴光电跟踪策略[J]. 官伯林,贾建援,朱应敏. 机械工程学报. 2012(10)
博士论文
[1]星间激光通信若干关键技术研究[D]. 焦仲科.中国科学院光电技术研究所 2017
[2]卫星光通信捕获跟踪技术研究[D]. 薛正燕.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[3]空间二维光电转台的高稳定捕获跟踪技术研究[D]. 白帅.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[4]高精度多轴稳定平台指向误差的分析与研究[D]. 汤其剑.天津大学 2014
[5]提高舰载光电设备跟踪精度的关键技术研究[D]. 张艳.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
[6]三轴光电跟踪系统跟踪策略和控制研究[D]. 官伯林.西安电子科技大学 2012
硕士论文
[1]低轨空间目标轨道预报的精度改进及应用[D]. 苍中亚.南京信息工程大学 2016
[2]基于偏三轴结构机架的指向误差修正研究[D]. 张玉碟.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[3]动平台间快速捕获技术研究[D]. 张瑞钦.长春理工大学 2014
[4]光电跟瞄装置的目标捕获方法研究[D]. 张宏生.西安电子科技大学 2009
[5]卫星光通信双向扫描捕获技术研究[D]. 朱博韬.哈尔滨工业大学 2007
[6]空间交会激光雷达APT捕获技术及仿真[D]. 冯国柱.电子科技大学 2006
本文编号：3335680
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