面向在轨服务的可重构细胞卫星关键技术与展望 被引量：30

1

作者 黄攀峰 常海涛 +1 位作者 鹿振宇 王明 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期1-10,共10页

为解决传统航天器设计模式所面临挑战,本文分析了当前航天器设计的技术现状和体系结构不能满足在轨服务要求等突出问题。以'凤凰重生'的设想为代表,提出了面向在轨装配任务的可重构细胞卫星技术,分析了细胞卫星的内涵和结构及... 为解决传统航天器设计模式所面临挑战,本文分析了当前航天器设计的技术现状和体系结构不能满足在轨服务要求等突出问题。以'凤凰重生'的设想为代表,提出了面向在轨装配任务的可重构细胞卫星技术,分析了细胞卫星的内涵和结构及接口设计理念。针对面向空间装配的在轨服务所面临的挑战,提出了可重构细胞星的关键技术,包括构型优化、信息融合、多细胞结构的控制和针对精细装配的空间遥操作等。最后针对我国的技术现状,提出了我国开展细胞卫星研究所需解决的问题和未来发展建议。 展开更多

关键词 在轨服务 在轨装配 可重构 细胞化 凤凰计划

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基于递推差分进化算法的空间机器人参数辨识 被引量：11

2

作者 刘正雄 鹿振宇 黄攀峰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1127-1134,共8页

针对空间机器人抓取未知目标时的特性参数以及关节摩擦系数的辨识和在线修正问题,提出一种基于递推差分进化算法的实时参数辨识方法。首先采用静态连续摩擦模型描述机器人的关节摩擦特性,并建立两关节空间机器人的非线性动力学模型,然... 针对空间机器人抓取未知目标时的特性参数以及关节摩擦系数的辨识和在线修正问题,提出一种基于递推差分进化算法的实时参数辨识方法。首先采用静态连续摩擦模型描述机器人的关节摩擦特性,并建立两关节空间机器人的非线性动力学模型,然后基于差分进化算法和递推最大似然估计法推导出递推差分进化算法,并用于空间机器人的参数辨识,最后仿真校验了该辨识方法的有效性。仿真结果表明,该算法的辨识精度优于遗传算法和最小二乘法,辨识速度较快,能满足遥操作的要求,且对于动态信息有较好的跟随性。 展开更多

关键词 空间机器人 遥操作 递推差分进化 摩擦力 非线性系统辨识

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一种基于共享控制的双臂协同遥操作控制方法 被引量：6

3

作者 黄攀峰 鹿振宇 +1 位作者 党小鹏 刘正雄 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期104-110,共7页

针对双臂空间机器人精细操作任务,提出一种双臂协同遥操作共享控制方法。该方法将传统的遥操作四通道控制结构与共享控制相结合,通过在主从端控制器中加入优势因子,实现操作者与机器人左右操作手力和位置信息的双闭环反馈回路,并通过调... 针对双臂空间机器人精细操作任务,提出一种双臂协同遥操作共享控制方法。该方法将传统的遥操作四通道控制结构与共享控制相结合,通过在主从端控制器中加入优势因子,实现操作者与机器人左右操作手力和位置信息的双闭环反馈回路,并通过调节优势因子使主端的操作者对从端机械臂具有不同的控制权重,且主端操作者在协同操作时可以感受到对方的操作意图。通过CHAI 3D搭建的实验平台设计典型空间操作实验,并与单个操作者单独进行双手操作和双操作者分别操作单机械臂的情况对比。实验结果表明,本算法操作精度和效率较高,操作中的碰撞次数较少。 展开更多

关键词 遥操作 双臂空间机器人 共享控制 优势因子

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空间自旋目标混合EFIR/DFT运动轨迹预测算法 被引量：2

4

作者 韩冬 黄攀峰 +2 位作者 刘正雄 鹿振宇 齐志刚 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期804-812,共9页

针对自旋目标运动轨迹的跟踪与预测中鲁棒性与时效性问题,本文提出一种在视觉测量目标位姿的基础上,通过混合扩展有限冲击响应(EFIR)/离散傅立叶变换(DFT)估计目标状态与特征参数,进而预测目标轨迹的方法。在视觉相机对目标特征点位姿... 针对自旋目标运动轨迹的跟踪与预测中鲁棒性与时效性问题,本文提出一种在视觉测量目标位姿的基础上,通过混合扩展有限冲击响应(EFIR)/离散傅立叶变换(DFT)估计目标状态与特征参数,进而预测目标轨迹的方法。在视觉相机对目标特征点位姿测量的基础上,将运动过程分解为平动与转动,时域与频域同步估计目标的状态与动力学参数,采用DFT估计与平动相关参量,采用EFIR估计与转动相关参量,根据空间漂浮目标动力学方程,实现在过程噪声与量测噪声未知的复杂条件下对目标轨迹的长期准确预测,并通过地面机器人模拟试验对预测方法的正确性和有效性开展验证。结果表明:利用本文提出的方法实现了对空间自旋目标运动轨迹的准确预测;与传统基于扩展卡尔曼滤波的预测方法相比,在过程噪声、量测噪声未知的条件下,文中提出的方法有效缩短了参数收敛时间,提高了参数估计与轨迹预测精度。 展开更多

关键词 空间机器人 空间自旋目标 运动轨迹预测 扩展有限冲击响应滤波器 离散傅立叶变换

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空间遥操作动态避障型虚拟夹具技术研究 被引量：2

5

作者 刘正雄 黄攀峰 +1 位作者 潘吉祥 鹿振宇 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期227-234,共8页

针对空间遥操作中对操作效率的要求,首先提出一种新型的基于虚拟夹具力约束控制方法,较传统交互方法提高了操作效率;在此基础上,针对复杂空间环境和一些非结构化环境因素导致的空间遥操作安全性问题,提出一种基于人工势场的虚拟夹具动... 针对空间遥操作中对操作效率的要求,首先提出一种新型的基于虚拟夹具力约束控制方法,较传统交互方法提高了操作效率;在此基础上,针对复杂空间环境和一些非结构化环境因素导致的空间遥操作安全性问题,提出一种基于人工势场的虚拟夹具动态避障方法。该方法通过实时测量机械臂末端与障碍物间的距离计算势场作用力的大小,并将障碍物简化为质点和六面体模型,在障碍物进入势场作用范围时,根据变化的势场力的大小为操作人员提供额外的力觉反馈,辅助操作人员控制机械臂末端在未知环境中动态避障。通过CHAI3D搭建的虚拟现实仿真平台验证了该方法在提高操作性能的同时保证操作安全性。 展开更多

关键词 人工势场 动态避障 表面诱导人工势场衰减斥力 空间遥操作 虚拟夹具

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风场干扰下基于一致性卡尔曼滤波的UAV编队控制算法 被引量：6

6

作者 陈侠 鹿振宇 《兵工自动化》 2013年第10期28-32,共5页

针对风场干扰下多无人机(UAV)编队的控制问题,提出一种基于一致性卡尔曼滤波的多无人机编队控制算法。根据一致性卡尔曼滤波算法,测量每架无人机的风场干扰误差,预测控制编队中各机的相对位置;设置编队的中心关键点,并利用总卡尔曼滤波... 针对风场干扰下多无人机(UAV)编队的控制问题,提出一种基于一致性卡尔曼滤波的多无人机编队控制算法。根据一致性卡尔曼滤波算法,测量每架无人机的风场干扰误差,预测控制编队中各机的相对位置;设置编队的中心关键点,并利用总卡尔曼滤波器调整其位置,由此实现了一致性卡尔曼滤波算法与航迹修正相结合解决风场干扰下多无人机编队的控制问题;并将该算法应用到轨迹跟踪问题,从而实现编队对复杂航迹的实时跟踪。仿真结果表明,文中提出的算法具有很好的灵活性、鲁棒性、可靠性和可伸缩性。 展开更多

关键词 风场干扰 一致性卡尔曼滤波 航迹修正 UAV编队

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基于概率地图的低空突防威胁空间量化算法 被引量：2

7

作者 陈侠 鹿振宇 徐光延 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2014年第5期31-35,共5页

威胁回避问题是TF/TA系统的核心问题,针对概率地图中空间威胁的量化问题,给出一种方便快捷的计算方法。首先在不考虑地形遮蔽情况下,给出雷达或者火力扫描边界点的计算方法。在此基础上考虑地形遮蔽情况下,利用地形通视图算法,确定雷达... 威胁回避问题是TF/TA系统的核心问题,针对概率地图中空间威胁的量化问题,给出一种方便快捷的计算方法。首先在不考虑地形遮蔽情况下,给出雷达或者火力扫描边界点的计算方法。在此基础上考虑地形遮蔽情况下,利用地形通视图算法,确定雷达扫描盲区,实现基于概率地图低空突防威胁空间通视量化算法。仿真结果表明,该算法能够快速给出计算对雷达扫描盲区的界定范围,提高了计算效率,从而可以提高无人机进行低空突防的生存几率。 展开更多

关键词 低空突防 概率地图 威胁空间量化 通视图算法

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基于不同地形的低空安全突防曲面处理算法 被引量：3

8

作者 陈侠 鹿振宇 《电光与控制》 北大核心 2013年第5期1-5,共5页

低空突防能力问题是无人飞行器(UAV)飞行安全的核心问题之一。针对不同地形的低空安全突防曲面问题,提出一种处理算法。该算法首先将安全走廊的概念融入到飞行曲面设计中,将三维航迹划分为水平航迹和垂直航迹规划,考虑飞行器的最小离地... 低空突防能力问题是无人飞行器(UAV)飞行安全的核心问题之一。针对不同地形的低空安全突防曲面问题,提出一种处理算法。该算法首先将安全走廊的概念融入到飞行曲面设计中,将三维航迹划分为水平航迹和垂直航迹规划,考虑飞行器的最小离地高度等因素,设计出平滑安全的飞行曲面,提高了飞行器突破"台风眼"区域的安全性。然后根据不同地形的特征,利用聚类算法对其进行分类,再采用二维三次卷积算法,提出基于不同地形的低空突防安全曲面设计方法。仿真结果表明,该算法能够快速实现低空安全突防的需求,降低飞行代价。 展开更多

关键词 无人飞行器 低空突防安全曲面 安全走廊 最小飞行高度 聚类算法

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一种面向在轨服务的空间遥操作人机交互方法 被引量：6

9

作者 程瑞洲 黄攀峰 +1 位作者 刘正雄 鹿振宇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1187-1196,共10页

为了解决人在遥操作回路中,人与操作目标时空隔离、缺乏环境信息和天地回路大时延等实际问题,以及减少空间机器人缺乏自主智能性和操作者手抖颤等不利因素,针对空间在轨服务操作交互问题,提出一种基于增强虚拟安全通道(AVSC)的分层辅助... 为了解决人在遥操作回路中,人与操作目标时空隔离、缺乏环境信息和天地回路大时延等实际问题,以及减少空间机器人缺乏自主智能性和操作者手抖颤等不利因素,针对空间在轨服务操作交互问题,提出一种基于增强虚拟安全通道(AVSC)的分层辅助遥操作(LAT)方法。首先,设计组合体增强虚拟安全通道,通过给主端操作者施加虚拟引导力辅助完成操作任务,与徒手操作相比,操作时间短、操作平稳;其次,设计分层辅助遥操作系统,通过获取空间机器人末端与期望轨迹上最近点之间的距离,在安全通道内划分不同的虚拟力场,辅助操作者更加灵活地操作。演示实验表明,该方法利用力触觉和视觉信息,引导操作者控制空间机器人末端运动至期望位置,可以有效地提高操作精度、减轻操作者心理压力和减少操作时间。 展开更多

关键词 空间机器人 空间遥操作 增强虚拟 虚拟力触觉反馈 人机交互

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基于区域生长Hough变换的卫星帆板检测方法研究

10

作者 龚思怡 黄攀峰 +1 位作者 鹿振宇 蔡佳 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期220-226,共7页

针对空间绳系机器人在轨捕获任务中,对非合作目标卫星帆板支架线条提取时出现的直线段重复交叉检测、运行速度慢等问题,提出一种区域生长Hough变换算法。该算法利用区域生长算法对种子节点周围的邻域进行拓展,通过对生长区域内的点进行H... 针对空间绳系机器人在轨捕获任务中,对非合作目标卫星帆板支架线条提取时出现的直线段重复交叉检测、运行速度慢等问题,提出一种区域生长Hough变换算法。该算法利用区域生长算法对种子节点周围的邻域进行拓展,通过对生长区域内的点进行Hough变换检测,逐步缩小新的拓展点的搜索范围,从而降低计算量。同时,利用角度范围限定和动态聚类的方法解决了Hough变换中检测直线过多和直线交点检测的问题。实验表明,该算法计算速度较快,计算精度较高,能够解决Hough变换中同一直线多次检测的问题,可以满足空间绳系机器人在轨抓捕任务的要求。 展开更多

关键词 计算机仿真 实验 卫星 卫星帆板支架检测 生长Hough变换 动态聚类

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面向空间遥操作的非对称双人共享控制及其性能分析 被引量：4

11

作者 鹿振宇 黄攀峰 戴沛 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期648-661,共14页

面向复杂操控任务的多人/机遥操作技术是未来空间遥操作的发展趋势之一。在综述目前双主单从的遥操作控制模式的基础上,提出一种面向空间遥操作的非对称双人共享控制方法。首先,通过分析理想双主单从遥操作系统模型,并对优势因子进行区... 面向复杂操控任务的多人/机遥操作技术是未来空间遥操作的发展趋势之一。在综述目前双主单从的遥操作控制模式的基础上,提出一种面向空间遥操作的非对称双人共享控制方法。首先,通过分析理想双主单从遥操作系统模型,并对优势因子进行区分,建立了时延影响下的非对称双主单从共享控制系统模型;然后,利用传递阻抗、可达阻抗范围、性能表现距离和传递阻抗比等函数对系统的性能指标进行评价分析,并给出优势因子、控制阻抗和环境阻抗等参数对系统运动学性能的影响;最后,对所提出的方法进行仿真和实验验证,结果表明相比于传统控制方法,非对称双人共享控制具有较好的透明性和抗时延影响特性。 展开更多

关键词 遥操作 非对称双人共享控制 优势因子 性能分析 透明性

原文传递

耦合多新息随机梯度辨识方法性能分析

12

作者 鹿振宇 黄攀峰 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期1527-1530,共4页

针对一类耦合参数多变量系统,提出一种耦合多新息随机梯度方法.通过该方法进行参数辨识并对该方法进行性能分析.该方法的基本思路在于利用历史新息中包含的信息,将耦合随机梯度算法中的新息项扩展为多新息向量,从而提升耦合随机梯度算... 针对一类耦合参数多变量系统,提出一种耦合多新息随机梯度方法.通过该方法进行参数辨识并对该方法进行性能分析.该方法的基本思路在于利用历史新息中包含的信息,将耦合随机梯度算法中的新息项扩展为多新息向量,从而提升耦合随机梯度算法中单个子系统的辨识效果.仿真结果表明,通过增加新息长度可以提升辨识结果的收敛速度和精度. 展开更多

关键词 参数估计 多变量系统 耦合随机梯度 多新息向量 收敛性分析

原文传递

空间细胞机器人接管非合作目标时的交互式参数辨识方法 被引量：3

13

作者 常海涛 黄攀峰 +2 位作者 鹿振宇 孟中杰 张夷斋 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期129-138,共10页

为应对日益复杂和多样的在轨服务需求,本文提出利用空间细胞机器人实施对非合作目标的接管控制.针对非合作目标接管控制中的惯性参数辨识问题,考虑到常用的递推最小二乘法依赖中心节点及计算量过大等不足,提出了一种适用于空间细胞机器... 为应对日益复杂和多样的在轨服务需求,本文提出利用空间细胞机器人实施对非合作目标的接管控制.针对非合作目标接管控制中的惯性参数辨识问题,考虑到常用的递推最小二乘法依赖中心节点及计算量过大等不足,提出了一种适用于空间细胞机器人系统的交互式参数辨识算法,建立了质量、质心位置和惯性张量等惯性参数的辨识模型,利用细胞机器人之间的少量数据交互实现分布式和异步式的参数辨识.仿真结果表明,算法能够实现辨识结果的收敛性和一致性,辨识精度较高.最后分析了噪声、链路断开、拓扑结构和交互策略等因素对算法收敛性和一致性的影响,结果表明算法在噪声和链路断开等情况下仍能保证辨识结果的有效性.同时通过仿真分析验证了异步交互策略的优越性. 展开更多

关键词 空间细胞机器人 接管控制 非合作目标 惯性参数 分布式 交互式参数辨识

原文传递

时延遥操作系统的非对称双通道波变量补偿法 被引量：2

14

作者 戴沛 黄攀峰 +1 位作者 鹿振宇 刘正雄 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期233-243,共11页

为保证遥操作系统在时延条件下的稳定性,以及减少传统波变量方法的跟踪误差,提出一种非对称双通道波变量补偿法。该方法在前向通道波变量补偿法的基础上,采用能量整定器对反向通道的波变量进行补偿。通过调节波阻抗、滤波器和能量整定... 为保证遥操作系统在时延条件下的稳定性,以及减少传统波变量方法的跟踪误差,提出一种非对称双通道波变量补偿法。该方法在前向通道波变量补偿法的基础上,采用能量整定器对反向通道的波变量进行补偿。通过调节波阻抗、滤波器和能量整定器的相关参数可以充分保证遥操作系统的稳定性和跟踪性能。实验结果表明该方法在保证时延遥操作系统稳定性的基础上,速度跟踪平均误差比传统波变量法减少70%以上,力跟踪平均误差比前向通道波变量补偿法减少60%以上。为了比较不同时延下本方法的效果,设计时延分别为3s和0.6s的2种实验。结果表明本方法在不同时延条件下均可以取得较好的效果。 展开更多

关键词 时延 遥操作 波变量 跟踪性能 稳定性

原文传递