对接机构综合试验台运动模拟器建模分析

空间对接机构六自由度综合试验台，是对接机构研制所必须的地面试验设备之一，用于对接机构空间对接过程的仿真试验，全面考核对接机构的捕获与缓冲校正能力。利用虚功原理建立了对接机构综合试验台运动模拟器的多体动力学模型，该模型全面地表征了六自由度运动模拟器的动力学特性，且具有简单、通用的形式，对六自由度运动平台的液压驱动系统进行了建模，从而建立六自由度运动模拟器系统模型。在建立该模型的基础上，使用Simulink对运动模拟器的位置跟踪特性进行了仿真分析，结果表明所设计的控制系统满足工程试验的需求。     

Stewart次镜调整平台空间包络判定算法研究

由于空间遥感相机受体积、质量和制造成本的限制,Stewart次镜调整平台需要在任意运动时刻不超出给定的包络尺寸,急需一种解决相机次镜平台空间运动约束的包络判定算法。文章根据结构参数建立了Stewart次镜调整平台运动模型,利用三角函数关系并考虑支杆长度的约束,推导模型中平移与旋转的极限位置,然后给出空间包络的判定方法。将该判定模型应用于某空间遥感相机的Stewart次镜调整平台实例中,运用解析法可快速计算出极限位置,节约了大量时间;运用数值法可进一步精确求出在有支杆长度约束时的极限位置,解析法和数值法结果均满足包络尺寸的要求,表明该包络判定算法适用于六自由度并联机构的空间包络判定。     

导弹发射包线指数优化搜索仿真分析

以某型近距空空格斗导弹为例，针对传统计算导弹发射包线精度较低、模型复杂、解算耗时长问题，分析影响导弹发射包线形状大小的重要参数，建立简化的导弹六自由度运动模型。在搜索包线边界时，综合考虑八个重要运动参数，构建指数多项式函数，粗略估算初始搜索空间，避免搜索初始值的盲目性。在黄金分割法的基础上，提出指数优化搜索算法，结合每次搜索值的空间误差和函数值误差，更新并优化下一次搜索的黄金分割点。利用模型和Matlab仿真平台，解算弹道轨迹，利用搜索到的边界值进一步优化距离多项式系数，使初始计算值更接近真实边界值。实验表明，本文方法解算的弹道轨迹和发射包线与实战中数据基本吻合，有效地提高了计算精度；指数优化搜索算法有效减少了仿真计算次数，缩短了整体耗时。     

锥体目标空间进动特性分析及其参数提取

空间进动是弹道导弹中段飞行过程中锥体目标特有的运动特性，本文首先建立了锥体目标空间进动数学模型，给出了姿态角与空间进动参数的关系式，并利用进动参数获取了反映目标质量分布特性的惯量比。然后通过对目标RCS回波数据进行多项式拟合，估计进动参数，以此为雷达目标识别提供新的技术思路。仿真实验结果表明本文提出的算法能够有效估计出目标的进动角。     

一种火箭子级残骸六自由度落点预报方法

火箭子级这类较大外形的残骸,不同的姿态影响其受到的气动力,进而影响残骸的质心运动。在质心运动的基础上,对残骸的姿态运动进行了分析与建模,提出火箭子级残骸六自由度落点预报方法。通过数值仿真,将某次任务火箭一子级残骸的落点预报值与真实落点坐标进行了对比,结果显示:射向偏差1.2km,横向偏差0.1km,两部分偏差均在2km以内,将理论落区的搜索范围缩小了约90%,表明该预报方法可增强搜索的针对性并提高搜索效率。     

基于轮廓特征的X射线脉冲星信号多普勒估计

探测器速度引起的多普勒效应会影响脉冲星信号累积轮廓特征,反之,这种轮廓特征改变可用于多普勒估计。提出了一种基于轮廓特征的X射线脉冲星信号多普勒估计方法。通过建立累积轮廓非齐次泊松模型,获得多普勒效应对累积轮廓的影响。构造轮廓特征函数对该影响进行度量,并利用函数值与周期误差的关系搜索信号周期。在搜索过程中,将离散观测数据转换为连续能量密度函数,消除相位间隔对累积周期的限制。根据周期搜索结果,结合脉冲星先验知识完成多普勒估计。仿真实验验证了该方法的有效性,其多普勒估计精度优于频域方法。     

并联六自由度对接平台运动学标定方法研究

对并联六自由度对接平台的结构参数标走问题进行了研究。通过实测运动平台的位姿变化以及对应六根丝杆的增量，提出了直接确定结构参数的标定方法，与传统标定方法相比，避免了迭代计算与收敛判断。仿真验证表明了所提方法的有效性和实用性。     

运载火箭六自由度仿真原理与实现

给出了运载火箭六自由度运动数学模型，阐述了六自由度数学仿真的一般原理，重点讨论了其工程实现中的关键技术问题，并以某型号为背景进行了制导精度和控制系统稳定性六自由度仿真试验，验证了仿真方案与技术途径的正确性。     

大气层外自旋稳定微型拦截器点火算法研究

对大气层外自旋稳定微型拦截器的脉冲点火算法进行了研究。在考虑变质量后质心位置变化所产生的扰动力矩对拦截器姿态的干扰以及弹体自旋运动对直接力分量影响的基础上,建立了自旋稳定微型拦截器六自由度数学模型,结合比例导引律设计出拦截器脉冲发动机的点火算法。该点火算法可以在满足脱靶量要求的前提下减少脉冲发动机的消耗并降低对拦截器姿态运动的影响。仿真结果表明,该方法能有效实现微型拦截器在末制导段的精确制导控制。     

空间对接六自由度半物理仿真的研究

阐述了空间对接过程六自由度半物理仿真的方案，及其工程实现中的关键技术问题，给出了对接过程的运动数学模型，和伺服系统的动力学模型，通过仿真分析对该方案进行了评价。     

空间六自由度机构的容错性能研究

空间并联机构通常服务于军事、气象领域中重要的通信设备,其运行过程中的容错能力至关重要。空间六自由度机构在轨应用中,单个支链出现故障会导致整个机构的功能受限,开展对高精度六自由度机构容错性能的分析和研究,对于空间六自由度机构在轨运行具有重要的意义。利用空间六自由度机构的冗余自由度进行了容错性能的分析与研究,设计并研制了惯性式压电六自由度机构样机,验证了机构在失效环境下的容错性能和可靠性,有效保障了故障状态下的工作性能。     

带机械臂的月面巡视探测器的路径规划方法研究

针对巡视探测器路径规划和机械臂路径规划的不同和两者需要依次执行的连接需求,文章将月面巡视探测器的路径规划过程分为三个阶段：巡视探测器的路径规划、机械臂的路径规划、器臂动态联合的路径规划,针对不同的规划分别提出了不同的规划方法,并进行了仿真验证。研究结果表明,巡视探测器的整个路径规划是一个复杂的运算规划过程,在非结构化月面环境下,基于月面三维数字高程图采用改进的启发式搜索（A＊）算法,可以比较高效地完成巡视探测器的路径规划;在采用蒙特卡罗法建立机械臂可达工作空间的基础上,可以比较简单、准确地获取机械臂的规划路径;巡视探测器整个就位探测过程的实现需要两种规划的动态联合。     

不规则小行星附着可达区生成方法

针对不规则小行星表面附着任务需求,提出了一种基于动态邻域搜索的可达区生成方法。首先,建立了可达区数学模型,并采用质心距映射函数对非定点附着的终端位置约束进行了处理。在此基础上,将可达区的优化问题转化为附着基准点计算、边界起始点计算和边界点搜索三个子问题。针对附着基准点与边界起始点,分别通过最小燃耗轨迹优化与极限燃耗轨迹优化求解;针对边界点,设计了导向式动态邻域搜索方法,将复杂的非定点着陆优化问题简化为定点着陆燃耗优化与边界插值。最后,以小行星433 Eros为对象,对所提出的可达区生成方法进行了仿真。结果表明,该方法能够生成不规则小行星表面的可达区,具有较高的搜索求解效率,并适用于不同的初始位置和燃耗条件。     

Time-optimal trajectory planning for underactuated spacecraft using a hybrid particle swarm optimization algorithm

A hybrid algorithm combining particle swarm optimization (PSO) algorithm with the Legendre pseudospectral method (LPM) is proposed for solving time-optimal trajectory planning problem of underactuated spacecrafts. At the beginning phase of the searching process, an initialization generator is constructed by the PSO algorithm due to its strong global searching ability and robustness to random initial values, however, PSO algorithm has a disadvantage that its convergence rate around the global optimum is slow. Then, when the change in fitness function is smaller than a predefined value, the searching algorithm is switched to the LPM to accelerate the searching process. Thus, with the obtained solutions by the PSO algorithm as a set of proper initial guesses, the hybrid algorithm can find a global optimum more quickly and accurately. 200 Monte Carlo simulations results demonstrate that the proposed hybrid PSO–LPM algorithm has greater advantages in terms of global searching capability and convergence rate than both single PSO algorithm and LPM algorithm. Moreover, the PSO–LPM algorithm is also robust to random initial values.     

一种基于TDDM调制信号的3SDA算法

针对TDDM技术而引发的卫星导航信号捕获难的问题,在深入研究与分析现有方法的不足与缺陷的基础上,提出了一种3SDA算法。在3SDA算法的合路快捕阶段,可以快速搜索误差,而且可以弥补TDDM引发的漏捕现象;在正负并行精捕阶段,可以缩小数据信息反转位的判决误差;在χ-λ模糊判决阶段,通过χ系数判决、 λ分 块调整等处理手段,可以精确地判断数据信息反转位置。进一步从捕获精度、处理复杂度角度进行了验证与分析,从而验证了3SDA算法的有效性,不但可以合理高效地达到捕获的目的,而且可以使数据信息反转位的判决精度可达99%,相关处理效率的提高率大于90%。     

载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人运动学特性研究

针对载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人的运动学问题,引入具有非完整特性的载体 姿态无扰约束方程,推导了载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人广义雅可比矩阵。采用等效 杆的概念,分析了普通状态的自由漂浮空间机器人和载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人可 达工作空间;基于载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人广义雅可比矩阵所得到的奇异方程, 研究了载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人动力学奇异性。仿真结果验证了普通状态的自由 漂浮空间机器人与载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人运动学问题的差异性。研究结果为载 体姿态无扰的自由漂浮空间机器人运动规划及控制研究奠定了理论基础。
     

六自由度激励台的结构动力学等效建模

六自由度激励台是多轴同步振动环境模拟的重要地面设备,因其结构复杂且具有多个运动自由度,而难以构建准确的结构动力学模型。文章针对6-PSU构型激励台的结构动力学特性,提出其参数型建模与模型修正方法。首先确定模型修正的对象为含轴承和导轨等接触运动副的铰链与作动部件,提出采用刚度与质量解耦的方法建立其含参等效动力学有限元模型;然后以该等效模型为基础,通过模态参数修正铰链和作动部件等效梁模型参数,再利用频响函数修正模型中轴承和导轨的接触刚度参数,得到了修正后的激励台等效结构动力学模型。修正后的有限元模型计算结果与试验结果吻合较好,验证了建模方法的有效性。     

空间激光通信系统光斑小目标跟踪算法研究

在空间激光通信链路中，大气湍流、结构设计误差、平台扰动等因素为链路的精确对准和精密跟踪带来了困难。为提高激光链路的跟踪精度，首先对光斑跟踪过程中的影响因素进行研究分析，继而对跟踪算法做出改进。针对跟踪目标特性，设计了一种自适应模板目标相关跟踪算法，并搭建了基于粗精复合轴跟踪系统的实验平台，开展了实验验证。结果表明：与当前常用跟踪算法相比，该设计处理速度可达 1 kfps，目标跟踪位置与真实位置基本重合，目标跟踪准确率高于98%，在处理速度、跟踪准确率与算法鲁棒性上均有较大提升，具有一定的实用性。     

基于全脉冲的周期信号样本提取技术

现代电子战中,传统的辐射源分选识别方法无法在密集的信号环境中快速有效地对复杂体制雷达进行分选识别,造成系统漏警。基于上述情况,提出了一种基于脉冲样本序列自提取的分选算法。这种算法利用雷达信号脉冲序列的周期性和相关性,实现对模板序列的自动提取,从而可实现全脉冲序列中小样本数或脉间规律复杂的雷达信号的分选。仿真实验表明,在全脉冲数据量级适中的情况下,该算法可以有效提取目标模板序列。     

基于边缘信息的SAR与可见光景像匹配算法

SAR(合成孔径雷达 )与可见光图像由于成像机理的不同 ,直接进行基于图像灰度信息的匹配定位很难达到实际应用的要求。边缘是图像最基本的特征之一 ,文中提出一种基于边缘信息的 SAR与可见光景象匹配算法。该算法针对 SAR与可见光图像的特点 ,利用小波变换结合模糊中值加权滤波 ,取得有效的边缘信息 ,利用图像的边缘特征结合相关峰值特性分析的后处理方法进行匹配 ,并采用多分辨率分级搜索技术减少计算量。实验证明本算法匹配精度高 ,稳定性好