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立方体卫星的动态平衡指向系统
摘要：增材制造 (AM) 在航天领域的应用日益广泛，这促使我们研究了通过复合行星齿轮系系统 (C-PGTS) 集成动态平衡系统 (DBS) 并完全通过 AM 实现的单自由度 (DoF) 指向系统 (PS) 的可行性。我们详细分析了系统的动力学，涉及原型的设计和实现。对于本文而言，至关重要的是精心选择适合太空恶劣条件的 AM 材料。通过比较实验部分和模拟结果，我们强调了 PS 的正确尺寸以及 DBS 在维持卫星姿态方面的重要性。结果还证实了 AM 在生产复杂机械系统方面的能力，该系统具有高精度、有趣的机械性能和低重量。这表明 AM 在空间领域具有潜力，既可用于结构部件，也可用于本文中列出的有源部件。
纳米卫星望远镜指向的实际限制
精确而稳定的航天器指向是许多天文观测的必要条件。指向对纳米卫星尤其具有挑战性，因为即使是最小的姿态控制系统也需要不利的表面积与质量比和成比例的大体积。这项工作探索了在不受执行器精度或执行器引起的抖动等干扰限制的状态下天体物理姿态知识和控制的局限性。对原型 6U 立方体卫星上的外部干扰进行了建模，并根据可用恒星通量和可用体积内望远镜的抓取来计算极限传感知识。这些输入使用模型预测控制方案进行集成。对于 1 Hz 的简单测试案例，使用 85 毫米望远镜和一颗 11 等星，可实现的天体指向预计为 0.39 角秒。对于更一般的限制，结合可用的星光，可实现的姿态传感约为 1 毫角秒，应用控制模型后，可预测的物体指向精度为 20 毫角秒。这些结果表明，在达到天体物理和环境极限之前，姿态传感和控制系统还有很大的改进空间。
纳米卫星望远镜指向
准确稳定的航天器指向是许多天文观测的要求。特别挑战纳米卫星，因为表面积不利 - 质量比和甚至最小的态度控制系统所需的量。这项工作探讨了无执行器精度或执行器引起的干扰（例如抖动）不受限制的机构中对天体物理态度知识和控制的局限性。对原型6U立方体上的外部干扰进行了建模，并根据可用体积内的望远镜的可用恒星量和掌握限制感测知识计算。使用模型预测的控制方案集成了这些输入。对于1 Hz的简单测试用例，具有85毫米望远镜和单个11级恒星，可实现的身体指向预计为0.39弧秒。对于更一般的限制，可以整合可用的星光，可实现的态度感应大约为1毫米秒，这导致了应用控制模型后的20 milliarcseconds的预测身体指向精度。这些结果表明，在达到天体物理和环境限制之前，态度传感和控制系统的重大空间。
立方体卫星的动态平衡指向系统 - ArTS
摘要：增材制造 (AM) 在航天领域的应用日益广泛，这促使我们研究了通过复合行星齿轮系系统 (C-PGTS) 集成动态平衡系统 (DBS) 并完全通过 AM 实现的单自由度 (DoF) 指向系统 (PS) 的可行性。我们详细分析了系统的动力学，涉及原型的设计和实现。对于本文而言，至关重要的是精心选择适合太空恶劣条件的 AM 材料。通过比较实验部分和模拟结果，我们强调了 PS 的正确尺寸以及 DBS 在维持卫星姿态方面的重要性。结果还证实了 AM 在生产复杂机械系统方面的能力，该系统具有高精度、有趣的机械性能和低重量。这表明 AM 在空间领域具有潜力，既可用于结构部件，也可用于本文中列出的有源部件。
小型卫星激光通信的指向、捕获和跟踪
CubeSat 激光红外交叉链路 (CLICK) 任务是部署在 6U CubeSat 上的 2U 卫星间链路激光通信终端的技术演示。指向、捕获和跟踪 (PAT) 系统具有 14.6 弧秒的全锥、半功率指向要求，以实现 20 Mbps 的全双工激光通信，范围可达 580 公里或更大。相应的单轴指向要求为 ±5.18 弧秒 (3σ)。PAT 系统利用卫星的姿态控制系统进行粗相对指向，并在有效载荷内使用精指向系统 (FPS) 来减轻残余指向误差并在环境和航天器引起的干扰下保持链路。FPS 使用 MEMS 快速转向镜 (FSM) 来保持发射 (Tx) 和接收 (Rx) 激光信号的对准。本文介绍了 FPS 控制系统的模拟，该系统用于确定指向裕度的改进并对飞行水平控制系统进行原型设计。初步结果表明，由于 FPS 控制误差导致的精细指向误差改善了 28%：从 ±2.27 弧秒 (3σ) 到 ±1.63 弧秒 (3σ)，包括光机误差在内的整体精细指向裕度从 0.06% 增加到 5.4%。
将微型技术技术应用于空间观测指向稳定性
•技术出版物。完成的研究或重大研究阶段的报告介绍了NASA计划的结果，并包括广泛的数据或理论分析。包括大量的科学和技术数据的汇编以及被认为具有持续参考价值的信息。NASA的同行评审正式专业论文的对应物，但对手稿的长度和图形演示范围的限制较小。•技术备忘录。初步或专业兴趣的科学和技术发现，例如，快速发布报告，工作论文和书目包含最少注释的书目。不包含广泛的分析。•承包商报告。NASA赞助的承包商和受赠人的科学和技术发现。
指向控制理论模型 - Jörg Müller
本文对手动控制理论中的四种模型进行了实证比较，以了解它们对人类用户使用鼠标进行瞄准行为建模的能力：McRuer 的 Crossover、Costello 的 Surge、二阶滞后 (2OL) 和 Bang-bang 模型。此类动态模型具有生成性，不仅可以估计移动时间，还可以估计指针的位置、速度和加速度。我们描述了一个实验框架，用于获取指向动作并自动将数学模型的参数与实证数据相匹配。我们介绍了实验数据的时间序列、相空间和胡克图可视化的使用，以深入了解人类指向动态。我们发现，所识别的控制模型可以生成一系列动态行为，这些行为在不同程度上捕捉人类指向行为的各个方面。难度指数 (ID) 较低的条件表现出较差的适应性，因为它们不受约束的性质自然会导致更多的行为变化。我们报告了人类在指向过程中的波动行为（初始的弹道子运动）的特征，以及许多控制器性能指标的差异，包括过冲、稳定时间、峰值时间和上升时间。我们描述了模型之间的权衡。我们得出结论，控制理论为基于菲茨定律的人机交互方法提供了有希望的补充，模型提供了人类指向动力学的表示和预测，可以提高我们对
通过指向电信机器人Avatar的手势来评估传送空间信息的评估
抽象机器人化身作为远程通信的一种手段吸引了注意力。使用机器人头像在另一个位置与合作伙伴一起工作并与合作伙伴进行交流所需的要素之一是指向信息的运输，以共享对象和其他信息的位置。但是，尚未完全评估它在多大程度上被机器人化身（被视为其自身自我的自我）指向的手势，能够传达空间信息。在这项研究中，我们开发了一个机器人头像，该化身意识到了通信的远程接种，并评估了可以通过评估实验传达机器人头像指向的信息的程度。结果表明，使用类人动物通信机器人的机器人头像的指向手势传达的信息通常被传达有效。在机器人头像的情况下可以编程以指向正确的方向，发现信息在某种程度上通过手指向而无需使用夹具手指来传达信息。
Microsoft Word - X 射线天文学编队飞行任务的相对导航和指向误差预算.docx
本文介绍了一种新型编队飞行任务 Cal X-1 的相对导航和卫星间指向的误差预算。尽管进行了广泛的地面校准活动，但轨道 X 射线天文台的交叉比较表明，测量的天体源通量存在超过 10% 的系统性差异。Cal X-1 任务将通过使用一对编队飞行的 SmallSat 建立在轨 X 射线通量标准来解决这一问题。第一艘航天器将搭载一台 X 射线望远镜，而第二艘航天器将搭载一个绝对校准的 X 射线源。任务设计需要精确的卫星间指向，但由于尺寸、重量、功率和成本方面的限制，无法使用专用硬件。本文试图证明通过先进的相对导航技术可以满足具有挑战性的卫星间指向要求。高保真模拟展示了合适的相对导航系统的性能。接下来，开发一个数学模型，该模型考虑了相对导航、姿态确定和航天器结构组装引起的误差，以便计算指向知识误差。通过将该指向知识误差与 Cal X-1 任务的要求进行比较，证明了所提出的卫星间指向方法的可行性。
顾客永远是对的……面向战斗飞行员的犀牛指向和眼动追踪界面
应作战人员的要求，进行了研究以确定眼动追踪 (ET) 作为战术实战环境中大面积显示器 (LAD) 的人机界面 (HMI) 的军事用途。飞行测试确定 ET 感觉毫不费力，直到快速变化的光照条件和瞳孔大小以及升高的重力负荷系数导致 ET 滑动导致请求的界面无法使用。本着“顾客永远是对的”的精神，研究人员通过在 ET 的同时测试一种称为“Rhino Pointing (RP)”的头部跟踪算法，证明了作战人员对新型 LAD HMI 的要求最终是明智的。RP 更易于实施，并且提供了更高的准确性并缩短了任务完成时间。虽然从物理工作量的角度来看并不像 ET 那么轻松，但在飞行测试期间对 RP 概念的评估表明，它比传统的触摸屏 LAD HMI 有显著的改进，并为作战人员在大多数性能指标上提供了比 ET 更好的替代方案。