基于新型雷达高度计Sentienl-3波形数据构建了兰伯特冰川区域的DEM。对比分析了重心偏移算法(OCOG)、线性5-β算法、主波峰峰值算法(NPPR)等几种重跟踪算法对Sentienl-3在冰盖区域的处理效果，并提出了分区域选取最优重跟踪算法的处理方法，提高了测高值精度。采用克里金插值法获得了基于Sentinel-3波形数据的500 m分辨率S3Lam DEM,并利用ICESat-2激光测高数据验证S3Lam DEM的整体高程精度为0.682±2.998 m。与另外两种基于Cryosat-2测高数据建立的南极DEM对比结果表明，S3Lam DEM整体精度有所提升，Sentienl-3数据对高程精度的明显改善位于低坡度的内陆冰盖。结果反映了Sentienl-3高度计数据在南极冰盖测高方面的有效性和优势，这对于未来长期监测南极冰盖高程有重要意义。
山地冰川是全球气候变化的重要调节器和指示器,高时间分辨率、多维度的冰川流速监测能够对其运动造成的相关灾害进行精准的分析和预警.星载SAR技术是冰川运动监测的一种有效手段.本文采用了基于小基线集的像素偏移量技术,建立了联合升降轨偏移量的三维时序形变求解平差模型.利用2017年升降轨Sentinel-1A/B数据监测了喜马拉雅山中段北坡的错朗玛冰川三维时空运动特征.结果表明,错朗玛冰川在2017年4月13日至2017年12月9日时间段内,在东西向上最大流速为9.8 cm/day,南北方向上以20.5 cm/day的最大速度向北运动,垂直向上在坡度最陡峭处冰川最大速度为7 cm/day.结合地形与当地气温数据,发现该冰川运动整体上以地形因素主导,而外部气温环境会导致冰川流动发生局部特征变化.本文结果可为冰川运动引发的山地灾害研究提供参考.
基于测量基线柱坐标推导了深空航天器赤经、赤纬的信息阵和协方差矩阵,定量计算了干涉延迟测量精度、航天器赤纬及基线几何构型对月球航天器赤经赤纬测量精度的数值关系。根据计算结果,分析了三种因素对确定航天器角误差的影响。提出了基线组合赤经、赤纬精度因子的概念,重点分析了基线几何构型对确定航天器角位置的影响。在航天器视向距离无误差的条件下,推导了航天器三维定位误差与测角误差的协方差矩阵,定量计算了不同干涉延迟精度下月球航天器的三维定位误差。计算及分析结果对于我国未来月球及深空任务的测控分析支持具有重要参考价值。
以六轮差速转向月球车样机JLUIV-6为研究对象,推导了三维环境下月球车速度运动学模型,进而得出逆运动学模型。在路径跟踪阶层,根据横向偏差和角度偏差设计了车体的偏航角速度模糊控制器,并基于路径曲率和地形崎岖程度,引入模糊修正模块来控制车体的期望速度。在执行阶层,根据控制器输出的车体期望速度和角速度,用逆运动学模型给定车轮相应的转速指令,使其跟踪车体的期望速度和角速度。最后通过ADAMS/Simulink联合仿真验证了所提方法的有效性。
月球重力场制约着近月外空间物体的运动,同时环月飞行器的运动也反映了月球重力场的作用。本文结合我国嫦娥一号探月工程,探讨了利用月球卫星地面跟踪资料,求定月球重力场的基本理论和方法,分析了环月卫星的轨道高度、地面跟踪采样时间间隔和跟踪精度等对月球重力场求定的影响。
本文在分析传统月球车能源供给系统的基础上,设计了一种跟踪精度高、结构简单、控制可靠的基于方位传感器的双轴可折叠式太阳能自动跟踪系统,实时的调整太阳能电池板的伸展方向,使之始终正对着太阳,这样就将太阳能电池板的效率提高了一至两倍。有效地提高了太阳能的利用率,为月球车顺利完成探测任务提供了保障。
研究了月球目标探测成像及自动跟踪系统。利用CCD图像传感器、图像处理技术以及图像跟踪算法可以取代对月球的手动跟踪,无需预知月球的运动轨道,在自动跟踪的同时记录月球影像,便于对月球表面数据的记录和处理,并能进行实时图像处理,利于对月球图像的分析,为月球探测跟踪做了一次有益的新方法尝试。
针对平整坡面上行驶的月球车,研究了基于再生核理论的月球车轨迹跟踪控制新方法。它是基于描述月球车运动的动力学模型方程,对有限时间内的期望轨迹进行采样;利用再生核方法,数值求解控制参数,从而实现月球车期望轨迹的跟踪控制。该方法计算量小、方法简单、精度高,且可实现任意的非线性曲线的期望轨迹追踪。数值实验验证了该方法的正确性和有效性。
月球卫星跟踪卫星技术作为月球和行星重力场探测的一种解决方案已经初步研究和讨论。文章引入已有的解析方法在理论上分析卫星间精密测距与月球重力场信号的频率响应关系,并通过模拟计算,以分析月球卫星跟踪卫星方法应用于月球重力场探测的可行性和恢复重力场的能力。由于月球卫星跟踪卫星方法是目前解决远月面重力探测最有潜力的方法之一,且已为一些月球探测计划采用,而我国的月球探测计划也同样面临远月面探测的难题,文章的研究成果可为我国月球和行星重力场的探测提供参考。
在制动火箭推力幅值满足连续可变的前提下,研究了月球探测器软着陆末端的垂直下落过程中的控制问题。基于线性系统跟踪控制理论,利用线性系统中的模型参考跟踪控制的方法设计了一种对指定轨迹进行跟踪的制动方案。同时为了满足耗燃最优性和安全性,根据最优化理论,对控制律中的参数进行优化,最终确定系统的控制律。仿真结果表明该设计方法是简单、有效的。
