SMILE卫星低能离子分析仪的设计与仿真

针对SMILE卫星的大通量动态范围、大视场范围（FOV）、高分辨率等离子体探测需求，以带顶盖半球形静电分析器为基础设计了低能离子分析仪（LIA）。仪器利用顶盖电压控制方式实现可变几何因子，通过高聚焦特性离子光学系统和视场偏转系统设计实现高分辨和大视场探测。利用SIMION有限元仿真软件对仪器的性能参数和几何因子变化规律进行研究，并优化了离子光学系统设计。通过仿真可以获得仪器的主要技术指标参数：能量范围0.05 keV~20 keV，能量分辨率0.0791，方位角视场360°，俯仰角视场范围可达±45°。     

一种2π视场高分辨热等离子体分析仪设计与仿真

针对空间热等离子探测中大通量动态范围、宽视场和高分辨率的需求，以带顶盖球形静电分析器为基础设计了2π视场热等离子体分析仪(Hot plasma analyzer, HPA)，探测性能得到显著提升。通过优化球形剖面视场偏转系统以及粒子光学系统，实现对热等离子体的2π视场高角度分辨率探测，可探测能量范围覆盖50 eV~20 keV，能量分辨率优于10%。利用顶盖电压控制方式实现几何因子在两个量级内连续可调，可以满足对太阳风和磁层热等离子体的全空间高分辨探测需求。     

萤火一号火星探测器电子分析器设计和试验

对萤火一号(YH-1)火星探测器电子分析器设计和试验进行了研究.电子分析器采用带偏转板的同轴圆柱形静电分析器,设计方案在满足性能指标的同时实现了小型化.用Ni63放射源对其进行能量扫描、角度扫描、能量和角度均扫描等能量高端的性能试验,结果表明:电子分析器的能量扫描、角度扫描、能量和角度均扫描功能正确.通过试验还获得了电子分析器在2.47～10.04 keV的相对探测效率,该结果可作为电子分析器在轨数据处理的依据.     

微小型热层大气风场仪能量分析器设计优化

为满足低轨航天器高精度大气阻力分析及热层-电离层耦合机理研究需求,需要开展基于皮纳卫星的热层大气全球组网探测。文章对一种基于平行平板式静电场能量分析器的热层大气风场仪原理进行分析,指出其可获得热层大气沿着和垂直于卫星轨迹的风速,并利用COMSOL多物理场仿真软件对能量分析器进行优化设计,使得离子的能量分辨率和最大通过率分别较优化前提高1倍和1.5倍。     

实践四号卫星静电分析器和电位差计探测结果分析

统计、分析了实践四号卫星静电分析器及电位差计的探测数据,并对1994年2月14日的一次充电电位达-2000V的典型充电事件进行了分析、解释。探测结果对进一步认识空间环境及卫星表面充电有一定意义。     

星载红外点目标探测系统瞬时视场优化模型

瞬时视场是影响星载红外点目标探测系统性能的重要指标,为了实现高信噪比探测,有限口径的空间相机设计需要选择合适的瞬时视场。文章讨论了衍射受限条件下,瞬时视场对能量集中度、采样相位因子、背景杂波和信噪比的影响,建立了以信噪比最大化为目标函数的瞬时视场优化模型。基于在轨遥感图像统计背景杂波,确定了杂波系数范围和不同杂波程度的背景分布。结合实例仿真,计算了不同瞬时视场下的信号响应和信噪比变化,通过分析得出结论:随着瞬时视场减小,点目标能量集中度降低,采样相位影响减小,探测稳定性提高,杂波减小,信噪比先增大后减小,利用优化模型能得到最优瞬时视场。文章提出的模型可用于空间相机的指标设计和优化。     

空间视觉测量覆盖特性建模与仿真

空间视觉测量的覆盖特性可以用视场和作用距离两项指标来描述。文中从空间几何的角度,建立了视场指向固定、视场以一定的周期变化规律和以目标为指向的3种覆盖模型,并利用MATLAB软件进行仿真分析。结果显示,视场指向固定时和以一定的周期变化规律时的覆盖率低于以目标为指向的覆盖率,以目标为指向时的覆盖率与相机和探测光标的相对距离有关,不受视场的限制。     

使用GPU并行加速的星表检索算法

提出一种基于GPU的恒星检索并行算法,解决大视场下星表检索在仿真应用中效率不高的问题。首先使用经纬度分区法将星表划分为星区存储,然后在可快速查询的分区星表上,提出构造球面三角形法精确求出探测视场覆盖的星区,以有效减小搜索范围。最后,采用计算统一设备架构(CUDA)计算平台,将并行的视场内恒星检索过程放入GPU下进行并行加速。实验结果表明,与面向CPU的实现相比,所提算法获得数十倍的加速比,并且在大视场、宽星等域下将检索时间控制在毫秒级别,满足了实时仿真要求。     

大气风场探测星载干涉光谱技术进展综述

综述了被动光学遥感国外星载大气风场探测干涉光谱技术的研究进展。阐述了Fabry-Perot干涉仪、Michelson干涉仪、多普勒差分干涉仪及其相应的探测原理,其中从单视场发展到双视场、四视场临边扫描。比较了不同技术体制特点和局限。介绍了国外广角迈克尔逊多普勒成像干涉仪(WAMDII)、高分辨率多普勒成像仪(HRDI)、多普勒干涉仪(TIDI)等的特点、性能指标及其应用。分析了研制中二维空间转台、光纤视场合成技术、窄带滤光片工艺水平等关键技术。归纳了性能指标中测风精度提高、探测范围扩大、视场增大等进展;数据应用中由反演风速、温度和辐射率数据向探测重力波、成分密度、气辉和极光发射率、夜光云和离子流密度等动力学和热力学参数,大气有效反射率,气溶胶相位函数和散射系数等的转变。展望了技术的发展趋势。     

基于自适应滑模的侧窗制导控制一体化设计研究

针对侧窗导弹末制导问题,提出了一种侧窗探测视场约束条件下的制导控制一体化设计方法。基于弹目相对运动模型分析了侧窗导弹运动规律,建立侧窗导引头探测视场角范围与导弹姿态角的约束关系,采用基于滑模控制理论的反步法设计导弹的制导控制一体化模型,给出了自适应滑模制导律:根据姿态角与侧窗视线角的约束关系,切换选择含约束和不含约束的自适应滑模控制。控制策略为:当弹目视线不满足侧窗探测范围约束时,在控制量中加入自适应俯仰角补偿项,使目标始终处于导弹侧窗视线范围内,解决了侧窗末制导过程中存在的目标跟踪视场角不对称约束问题;当弹目视线满足侧窗探测范围约束时,控制无需引入姿态角约束项,可直接应用自适应滑模控制律。仿真结果表明:在末制导过程中目标始终处在侧窗范围内,且对不同的初始条件有较好的鲁棒性。