运载火箭姿态控制稳定性多速率陀螺组合策略

针对运载火箭飞行姿态控制中采用多速率陀螺组合代替单速率陀螺的问题，提出了任意数量速率陀螺组合的斜率计算方法，方法适用于大型运载火箭一级飞行速率陀螺组合姿态控制方式。推导了组合斜率不确定度的计算公式，并将不确定度纳入组合系数矩阵的计算当中，从而给出了一套工程实用的多速率陀螺组合姿态控制弹性稳定性策略。利用工程实例说明了组合速率陀螺较单个陀螺的优势。多速率陀螺的使用降低了对全箭模态试验振型斜率选位和斜率测量精度的要求，可为未来运载火箭不开展全箭试验提供支撑。     

某数字摄影测量系统精度量化评估方法

受到测量试验中被测目标尺寸及结构、控制场布局、测量网形等现场因素的影响,工业数字摄影测量系统的实际测试精度达不到理论精度。文章以V-STARS摄影测量系统为例,针对大型平面天线热变形测量需求,创新性地提出了线型测量精度和面型测量精度的指标,对摄影测量系统的实际测量精度进行了定量评估。测量结果表明,该测量系统的实际测量精度满足0.1 mm的测试精度要求。该精度标定方法可为各类型摄影测量系统的实际测量精度评价提供一种直观、可靠的手段。     

GPS用于航天器交会对接的方案与模糊度OTF解算研究

设计了GPS相对导航在航天器交会对接中应用的两种方案 ;认为在交会对接相对导航的过程中 ,可以进行载波相位模糊度的OTF解算 ,以直接利用高精度的载波相位观测量 ,提高交会对接测量的精度。通过实算 ,对结论进行了验证。     

机电一体化推力测量系统的研制及应用

依据某型号发动机地面试验推力测量要求,从推力测量原理、测量不确定度分析、推力校准、数据采集、数据处理等多方面开展研究,成功地研制设计了机电一体化的推力测量系统。该系统在试车台上进行了实际试车。试验结果表明,该系统稳定、可靠,满足0．5％推力测量精度要求。     

航天器精度测量系统可靠性探讨

文章简要介绍了现代测量技术的发展,对航天器精度测量中的可靠性问题进行了初步探讨,给出了精度测量系统的可靠性框图及数学模型,并对精度测量工作过程进行了故障模式、影响及危害性分析,最后对测量系统的不确定度进行了分析。     

一种基于激光雷达的航天器隐藏点测量方法

为保证航天器各系统的仪器安装满足在轨姿态、轨道控制等要求,需对其安装位置及姿态进行检测,但一些隐藏的目标却无法直接测得。文章提出了一种基于激光雷达测量系统的隐藏点测量方法,针对激光雷达测量坐标系的建立以及应用高精度平面镜进行隐藏点测量进行了数学模型的分析,并对测量系统的不确定度进行了评估。结果表明,在保持测量环境稳定的情况下,应用激光雷达进行航天器隐藏点测量的标准不确定度优于0.1071 mm。     

石英挠性加速度计测量航天器微振动的方法

利用高精度石英挠性加速度计可以测量航天器低频微振动,同时也可实现航天器在轨微角振动的间接测量。针对航天器特点,结合石英挠性加速度计工作特性,提出用高精度石英挠性加速度计测量航天器微振动的方法,给出微振动加速度、角加速度、角速度和角位移的不确定度分析,根据测量原理给出了各影响因素对测量合成不确定度的计算方法和分析结果。针对卫星敏感载荷的刚体平面测试环境,设计8个加速度计测点布局,开展了整星试验。试验数据分析表明:石英挠性加速度计可准确测量航天器的低频微振动(200 Hz以内),其直接测量和间接测量结果满足测量应用需求,线加速度测量分辨率为5μg,角位移测量分辨率为0.015″。     

测量不确定度在国内航天领域的应用现状

文章简要回顾了测量不确定度理论的发展过程,系统分析了测量不确定度理论在国内航天领域应用的现状,重点分析了航天器研制所涉及的相关领域中标准建立及实际应用情况。最后对在国内航天领域推广测量不确定度的必要性进行了分析,并对推广前景进行了展望,提出了发展建议。     

某型号大推力火箭发动机试验推力测量不确定度评定

根据某型号大推力火箭发动机试验推力测量系统的工作原理和组成、计量标准量值传递关系和系统低温调试结果,确定推力测量系统的不确定度来源,通过进一步的误差分析并应用误差计算理论对系统不确定度进行评定,得出该系统测量不确定度作为推力测量准确性依据。     

大尺寸工件测量中的温度误差修正

着重讨论了大尺寸工件测量中影响温度误差修正精度的主要因素,修正精度主要受模型误差、温度误差、线膨胀系数误差和温度梯度影响,其中,线膨胀系数误差对精度影响最大。引入微分膨胀系数,提出了更精确的温度误差修正模型,利用此模型对自研的形心轴线、型面点坐标测量系统的纵轴测量数据进行了温度误差修正,有效地提高了测量精度,降低了温度误差修正后的不确定度,确保了大尺寸高精度测量的实现。     

Automatic rendez-vous scheme proposed for an unmanned (or manned) vehicle with a space station

A method for automatic rendez-vous between an active vehicle, and a passive orbiting vehicle (typically a space station on a circular orbit) is presented. The main interest of the method is the simplicity of system implementation, and the small requirements on vehicle maneuvres and on-board computations, rather than in the mathematical optimization of fuel expenditure or elapsed time.The chaser is at first put on a circular orbit, lower and nearly coplanar to the orbit of the target (space station). An open-loop transfer of the chaser is performed, in order to put it in a window appropriated for automatic rendez-vous. When the relative distance of the two vehicles is small enough, a radar is used on the chaser for continuous determination of relative position and speed. An on-board computer is used then to derive the moments of application of corrective thrusts and their orientation. The scheme leads to a series of corrections nearly equally spaced in time, and the chaser approaches the target exponentially. Out of plane errors are also corrected. When the vehicles are close, the docking phase is initiated, which can be performed either automatically or manually. Even in manual control, an automatic loop is used in order to give the pilot simple motions in response to the control.     

激光雷达系统在大尺寸地形扫描中的应用

为了获取模拟月面的三维地形数据,采用激光雷达系统进行专项试验场地形测量。文章分析了激光雷达系统的测量站点布局规划和位置参数设置对大尺寸地形扫描测量的影响,重点研究了激光雷达在景深条件限制下为实现最大扫描面积的有效扫描高度和扫描宽度设置。研究结果可为深空大范围扫描测量深入研究提供一定的参考。     

基于序列近似优化算法的固体运载火箭弹道设计

采用打靶法研究固体运载火箭弹道优化设计问题。针对打靶法中智能优化算法效率、优化问题中约束条件提法等方面的不足,引入序列近似优化算法,提出算法中径向基函数高斯核宽度的高效确定方法。数值仿真实验表明,提出的方法可在基本不带来计算量增加的前提下,显著提高代理模型精度,使序列近似优化算法得到改进,提高优化效率。设计固体运载火箭飞行程序。建立弹道优化设计问题数学模型,并将模型中相关等式约束合理转化为不等式约束,降低优化问题求解难度;基于改进后的序列近似优化算法完成某固体运载火箭弹道优化,原始计算模型调用308次之后便搜索到最优解,较传统智能优化算法显著提高了优化效率,优化方案末助推级液体推进剂消耗比原方案减少25.7%。     

基于统一空间测量网络的大尺寸测量方法

近年来,在航空航天、船舶、汽车等领域广泛应用到大尺寸精密测量设备,但其测量精度受使用环境、仪器本身及操作方法等多种因素影响。文章提出了一种基于统一空间测量网络软件平台的大尺寸测量方法,该方法可以将测量过程中所有仪器集成起来,并适当地合成彼此的测量不确定度,优化测量结果。通过激光跟踪仪多次移站的方式来对空间位置点进行测量以验证该软件平台,结果表明统一空间测量网络融合了所有测站的测量结果,融合测量精度优于局部测站测量精度。     

运载火箭遥测数据智能判读算法应用

在运载火箭高发射密度、高判读需求、高数据量的背景下，现有自动化判读的判据覆盖率不全、判据编写门槛高、耗时多的问题日益凸显，缺少较通用的算法对传统判读算法未覆盖的判读任务进行判读补充，进而影响运载火箭效果评估与系统性能评定。为充分挖掘海量遥测数据中隐含的参数变化规律，设计智能判读算法作为传统算法的有益补充，提升传统判读的判读覆盖率和判读效率。以液体运载火箭长期加电试验产生的遥测数据为研究对象，设计集成神经网络智能判读算法，在给出的判读指标下研究得出，集成神经网络在频率异常、丢帧等五种现有判据难以描述的判读场景下，判读性能提升30%，提高了现有判据的覆盖率，后续可为判读体系完善和智能判读落地提供研究参考。     

基于PXI总线技术的运载火箭测试发射控制系统研究

简要介绍了PXI总线技术的发展情况,阐明了PXI技术的优越性及其在军事航天领域应用的重要意义。参考现有产品资料,设计了基于PXI总线技术的运载火箭测试发射控制系统的硬件组成和软件框架。该技术的应用将进一步推动运载火箭测试发射系统的智能化、通用化和小型化,从而提高运载火箭的整体性能。     

火箭结构估重与总体优化设计的数字化实现及应用

火箭新型号总体方案论证时,一般借鉴国内外相近规模和相同推进剂火箭的结构系数进行类比确定子级结构系数,按照比例系数分配贮箱和壳段等部段的质量,但该质量分配不能反映载荷对结构设计的影响,在细化迭代设计中易造成方案无法闭环,导致设计工作反复。为了加快总体方案论证,提出一种基于载荷的箭体结构快速估重方法,开发形成结构估重数字化模块并嵌入总体设计平台。应用案例表明,提出的数字化估重平台能够有效提高估重精度,同时显著缩短论证周期,兼具总体方案比较和优化、全箭质量管理等功能,能有效降低方案推翻重新设计的风险,在新型号总体方案论证中发挥了重要作用。     

激光动态液位测量技术研究

如今,运载火箭大量使用液氧、煤油等液体推进剂,其液位测量技术主要有浮子式、激光式、电容式、雷达式等。介绍并实现了一种激光液位测量系统,该系统体积小、功耗低,可适应多种测量环境,能满足航天燃料液位测量高精度、高动态、连续稳定测量的要求。系统利用相位式激光测距技术,通过测量激光回波信号的相位延迟,计算激光光程从而得到距离数据并通过客户端进行直观展示和数据存储。系统最大测量距离可达100 m,精度为±1 mm。该系统为非接触测量,耐腐蚀,通过加入反射板可实现透明、非透明液体测量。     

基于UAV的空地协同任务卸载策略研究

随着各行业对大批量信息处理需求的增加，移动边缘计算（Mobile Edge Computing， MEC）技术应运而生。而在陆地障碍较多、MEC服务器搭载不便的情况下，研究了一种无人机（Unmanned Aerial Vehicle， UAV）中继辅助用户卸载任务到基站的场景。针对该场景，提出了一种基于博弈论的最优任务卸载方法，通过联合优化任务卸载比例和卸载策略使得系统时延最小化。由于这两个变量之间相互耦合，因此将原优化问题转化为两个子问题求解。首先，在确定策略的情况下，证明了系统时延最小值存在的条件，得到了用户的最优卸载比例闭合解。然后，将原优化问题转化为任务分配问题，并建立博弈论模型。在证明了该模型存在纳什均衡（Nash Equilibrium，NE）的前提下，经过多次迭代，求解得到基于时延最小的用户任务卸载策略集。仿真结果表明：上述方法有效降低了全局计算时延，在时效性上优于其他一些常见的卸载方法。     

空间站能源系统并网供电技术研究

空间站结构复杂,通常由多个舱段组成,与飞船等飞行器进行交会对接后,各舱段和对接飞行器自有的能源系统可能会由于空间位置及相互遮挡等原因而无法满足自身供电需求,这就需要对舱体电源系统进行并网供电。文章论述了“天宫一号”目标飞行器与“神舟”飞船采用的并网供电方案,通过并联冗余及自动均流控制实现不同舱体间的功率传输;在此基础上,通过调研国外空间站并网供电技术,比较了空间飞行器组合体并网供电中的技术方案及特点,总结了目前空间站并网供电模式可采用的类型,最后提出了我国未来空间站并网供电可采取的方案。