在星载远距离非合作目标测距领域中,目标常常为暗弱目标,成像帧频有限,因此目标跟踪能力受限并影响测距范围。在星载远距离非合作目标跟踪过程中,跟踪误差主要来自于本体振动。为了增强系统主动振动抑制能力,提高系统的跟踪精度,使用自适应控制来实现目标的跟瞄控制。对于不同频率传感器数据难以融合的问题,通过采用降采样的方法实现了低频相机数据和高频惯性传感器数据的自适应融合,并证明了降采样下自适应滤波的有效性和正确性。在算法实现层面,针对经典自适应算法收敛速度慢和稳态精度差的问题,通过选用仿射投影算法实现了数据融合。在数据融合仿真中,采用卫星微振动模型,验证了融合方法的收敛速度及跟踪精度。最后将该方法应用到实际跟踪系统中,实验结果显示,跟踪精度优于5 μrad,满足远距离非合作目标测距中的跟踪精度要求。

针对输入光束抖动及卫星本体微振动对空间光通信系统跟踪精度的影响, 设计了模糊自抗扰控制器, 提出了对精跟踪系统进行控制的方法。首先, 建立了精跟踪系统模型, 对系统内外扰动进行分析, 并模拟了卫星振动信号。针对系统自身所受的扰动及输入光信号的不确定性, 设计了模糊自抗扰控制器。提出的控制方法通过扩张状态观测器观测卫星本体振动及系统未建模动态, 应用微分跟踪器提高系统动态响应性能, 并用模糊控制原理改进了非线性状态误差反馈控制律, 使其可以自适应调整比例和微分增益。最后进行了实验分析, 结果表明: 与PID控制方法相比, 模糊自抗扰控制方法在不同频率及幅值的输入信号下均能提高系统跟踪精度, 跟踪精度可以达到±8 μrad, 跟踪误差减小了50%左右。该方法基本满足空间光通信精跟踪系统对跟踪速度、跟踪精度及抗干扰能力的要求。