基于星上动态指令调度的卫星使用效能提升技术

针对传统任务管理模式采用静态约束指令序列导致卫星使用效能的不足,提出一种基于有向图模型的动态约束自适应任务管理方案。采用面向用户的星地任务控制接口,利用地面仿真和星上实时遥测获取任务运行过程的动态约束参数,星载计算机据此动态生成任务指令序列。针对某高性能光学卫星的仿真试验表明,与传统任务管理模式相比,卫星操作接口复杂度减少88.5%,任务注入效率提升699%,有效载荷数据传输效率提升10%,全球数据获取能力提升11%,对我国区域的实时数据获取能力提升100%。方案对遥感卫星在轨运行管理具有借鉴意义。     

高压液氧涡轮泵孔型/蜂窝阻尼密封的设计

针对某型火箭发动机高压液氧涡轮泵离心轮的前、后凸肩动密封,采用孔型/蜂窝阻尼密封代替原始迷宫密封方案,并对密封结构参数进行优化设计,旨在减小泵内动静间隙泄漏,提高泵容积效率.采用经水工质孔型密封泄漏量实验数据验证的,基于k-ε 湍流模型和三维定常Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)...     

航天磁悬浮发射脉冲磁流体供能系统方案分析

针对航天发射低成本、安全可靠运输方式的需要,阐述分析了航天运载器磁悬浮发射概念及其能量供给需求。在重点研究了固体火箭燃料脉冲磁流体发电机的关键技术及发展水平后,基于俄罗斯四台“Sakhalin”脉冲磁流体发电机单元,提出和设计了用于助推发射100吨地面载荷(飞行器和磁悬浮橇体)实现4g加速度的能量供给方案,同时分析磁悬浮发射过程中三相直线电机加速和控制的特点,提出可行的逆变器功率转换系统方案。     

低温推进剂地面加注系统冷量利用方案分析

为了降低低温推进剂损耗,提高利用效率,降低发射成本,提出了4套运载火箭低温推进剂地面加注系统的冷量利用方案。基于热力学原理,建立了非稳态数学模型,并以能量品质高低作为衡量方案优劣的标准,通过实例计算对比分析了各个冷量利用方案的可行性。研究得出4套冷量利用方案从热力学角度出发都是可行的,其中方案A和方案D最优,方案A可应用在目前现有低温推进剂地面加注系统中,而方案D则可应用于未来重型运载火箭低温推进剂地面加注系统之中。     

空间合作目标运动再现的相似设计方法研究

以相似理论为基础设计一种绝对运动等效代换方案以在地面试验中实现空间合作目标绝对运动与相对运动同时再现。首先应用量纲分析法给出空间合作目标轨道姿态动力学问题地面试验的相似准则;然后,提出绝对运动等效代换方法,并以此为基础建立运动再现地面试验模拟器的轨道姿态动力学方程;最后以航天器交会对接最终逼近段地面验证试验为例给出地面试验系统验证方案的具体实施步骤,并通过仿真算例说明所提方法的有效性。     

基于移动式网络的LEO卫星星座通信网络研究

为飞机等交通工具内的用户提供基于卫星的不间断IP连接，并在卫星星座网络内实现IP路由选择功能，是未来LEO卫星星座通信网络需要解决的关键问题。提出了基于移动式网络技术的LEO卫星星座通信网络体系结构，实现了卫星星座通信网络中的IP路由选择功能，并降低了对地面网路的依赖，实现了对用户段网络随时随地的连接支持。在对卫星星座通信网络中的星地切换模式进行分析的基础上，提出了一种基于虚拟移动路由器的快速星地切换和认证方法。通过NS2仿真试验，给出了新型LEO卫星星座通信网络的传输延迟特性以及快速切换方法的仿真试验结果。仿真试验表明，提出的网络结构是满足未来卫星星座发展需求的，星地间的切换是低时延的。     

不同重力环境下空间机械臂神经自适应鲁棒控制

针对空间机械臂从地面装调到空间应用过程中重力项的变化问题,提出了一种神经网络自适应鲁棒补偿控制策略用于空间机械臂的末端控制,从而实现在地面重力环境下装调好的空间机械臂在空间微重力环境下实现在轨操控任务。通过神经网络在线建模来逼近系统模型中变化的重力项,逼近误差及系统的不确定性通过自适应鲁棒控制器来补偿。该控制策略不依赖于系统的模型,避免了回归矩阵的复杂计算及未知参数的估计,降低了计算量。基于李亚普诺夫理论证明了闭环系统的渐近稳定性。仿真结果表明该控制器对不同重力环境下空间机械臂的末端控制均能达到较高的控制精度,具有重要的理论研究和工程应用价值。     

Research Progress in Laser Active Debris Removal of CAST

Based on the introduction to theresearch status and trend of international space-based laser debris re-moval technology, the existing problems of space-based laser debris removal technology are systematically analyzed.In view of the existing problems, the work and research progress of the Beijing Institute of Spacecraft EnvironmentEngineering in this field are introduced from several aspects, such as dynamic behavior of laser-driven debris, orbittransfer model, ground simulation system, space-based removal system scheme and target selection strategy. The mainresearch methods include laser-driven micro-impulse measurement experiment, surface triangulation three-dimension-al reconstruction calculation method based on laser-material interaction theory, simulation calculation based on orbitaldynamics, etc. It also looks forward to the future research direction in the field of this technology.     

基于光谱特性的高光谱图像压缩方案

根据干涉型高光谱成像仪成像特点,提出了一种针对干涉型光谱仪所获得高光谱图像的基于光谱特性的图像压缩方案。由于光谱信息最终从“点”十涉图像中恢复,因此方案中首先通过高精度匹配技术将原始“像面”干涉图像序列“重组”成“点”干涉图像,然后针对“点”干涉图像序列进行压缩。在重组过程中采取基于光流的亚像素级匹配和基于梯度的三角插值算法,实现了高精度的图像匹配重组;在压缩环节利用“点”干涉图像与光谱信息之间的傅立叶变换关系,提出一种能够很好保持频谱特性的基于一维DCT的压缩算法。实验证明,压缩算法总体性能远高于针对“像而”干涉圈序列的压缩算法．很好地控制了光谱信息的失真。     

月球低重力模拟设备位姿测控系统优化设计

为巡视器地面行走验证试验专门研制了月球低重力模拟设备。在验证试验中需要对巡视器的位姿进行测量,针对这一需求,文章提出了基于双相机的非接触测量方案,同时研制了相应的位姿测控系统,对其硬件和软件进行了优化设计。利用该位姿测控系统开展了巡视器的位姿测量,有效解决了位姿测量和控制过程中的问题。经充分测试验证,系统满足巡视器地面行走验证试验的要求。     

一种网络化卫星测控系统多址接入算法研究

大规模低轨卫星星座的出现,对地面测控系统提出了更高的要求,这使得网络化测控技术成为了各国研究的重点技术。本文针对低轨卫星网络化测控系统的接入问题进行了研究。首先,概述了传统低轨卫星星座发展历程及多址接入技术需求背景;然后,在分析传统CSMA(Carrier Sense Multiple Access,载波侦听多路访问)与TDMA(Time Division Multiple Access,时分多址)接入技术性能的基础上,提出了一种自适应接入方案,使得网络化测控系统在负载量较高或较低时都具有良好的网络性能。本文通过仿真验证了自适应接入技术在系统时延、吞吐量以及信道利用率上的优越性。     

带反喷管发动机地面实验数据分析

带反喷管固体火箭发动机地面实验时，在其反向喷管打开后，激波进入主喷管情况下，会给数据处理带来困难。文中介绍了根据地面实验数据分析反喷管在高空提供的反推力，为带反喷管发动机地面实验数据处理提供了简便的分析方法。     

亚太区域导航八星星座分析

提出了一个由八颗同地迹有一定倾角的地球同步圆形轨道(IGSO)卫星组成的区域导航星座方案。分别从星座的几何特性、卫星、用户终端三个角度对该星座进行了分析。对比大椭圆轨道方案、近圆地迹轨道方案,认为IGSO方案是我国区域导航比较有利的方案。     

Vestibular function in the space environment

Adaptation to the weightless state and readaptation after space flight to the 1-G environment on the ground are accompanied by various transitory symptoms of vestibular instability, kinetosis, and illusory sensations. Aside from the problem of how to treat and if possible prevent such symptoms, they offer a clue to a better understanding of normal vestibular functions. Weightlessness is a powerful new "tool" of vestibular research. Graybiel reported as early as 1952 that human subjects observed the illusion that a real target and the visual afterimage seemed to raise in the visual field during centrifugation when the subjects were looking toward the axis of rotation (oculogravic illusion). In aircraft parabolic-flight weightlessness, human subjects observed that fixed real targets appeared to have moved downward while visual afterimages appeared to have moved upward (oculoagravic illusion). It can be shown by electronystagmography as well as by a method employing double afterimages that part of this illusion is caused by eye movements that are triggered by the changing input from the otolith system. Another part of the illusion is based on a change of the subjective horizontal and must be caused by convergence of vestibular and visual impulses "behind" the eyes. This part was measured independently of the first one by using a new method. Eye movements could be prevented during these experiments by optical fixation with the right eye on a target at the end of a 24-in. long tube which was rigidly attached parallel to the longitudinal axis of an aircraft. At the same time the subject tried to line up a shorter tube, which was pivoting around his left eye, with the subjective horizon.     

一种定位系统的定位精度衰减因子

介绍在一种定位系统中几何精度因子(GDOP)值的计算方法,利用这种方法计算在地面布站个数、布站边长以及飞行器飞行高度等因素影响下的GDOP值,由此分析出这些因素对GDOP值的影响,最终提出该系统的布站策略和提高定位精度的优化方案。     

导弹控制系统的随机混合自适应方案研究

本文提出了一种新的适用于战术导弹控制系统的随机系统控制方案——最小方差混合自校正控制。在这种方案中,具有随机干扰噪声的控制对象保持连续时间状态,而控制参数的估计和调整是离散的,控制规律则是连续和离散变量的混合,整个系统为混合随机系统。由于这类系统具有连续系统和离散系统二者的优点,因而是一种很有前途的控制系统。文中介绍了这种控制方案的基本原理,并以地空导弹自动驾驶仪作为例子进行了数字仿真。仿真结果表明,这种混合自适应方案的跟踪性能优于相类似的全离散自适应方案。当系统阻尼较小时,即在导弹飞行的高空段,这一优点显得尤为突出。     

适用于天地一体化网络的无证书密钥协商协议

为了保证天地一体化网络中用户信息的传输安全,改进传统方案的高时延等问题,本文提出一种轻量级的无证书密钥协商方案。首先,本文分析无证书密钥协商协议系统模型,针对天地一体化网络的特点提出协议需要满足双向认证、抗重放、完整性等安全需求。其次,本文选择一种轻量级的无证书加密方案,在此基础上提出密钥协商协议,满足天地一体化网络的资源和安全要求。最终,本文对提出的密钥协商协议进行BAN(Burrow-Adadi-Needham)逻辑安全性分析,并结合软件对协议性能仿真进行比较,结果表明：该方案在满足网络安全性需求的同时实现高效快速的协商。     

高速率数据接收存储系统设计

在遥感系列卫星进行地面联试时,需要对大量有效载荷和平台数据进行处理及高速持续大容量记录,以达到测试卫星有效载荷和平台数据的目的。针对以上需求,提出了基于高级在轨系统(AOS)协议的高速率数据处理、存储及测试验证方案,阐述了其实现过程,并做了性能分析。该方法已经运用到某型号分系统地面测试中。     

Formation of a Polarization Jet during the Expansion Phase of a Substorm: Results of Ground-Based Measurements

The ground-based polarization jet measurements at the Yakutsk ionosphere station (L= 3.0) for the years 1989–1991 (110 events) are compared with variations of the AE-index and with parameters of the local magnetic activity. It is shown that polarization jet development in the near midnight sector can occur during a period of no longer than 10 min on the expansion phase of a substorm. The formation of the polarization jet is accompanied by a specific magnetic field variation corresponding in shape to a fast passage of the Harang Discontinuity above the station. Statistical data are given on ground level observations of the polarization jet, which are close to those measured from satellites. The mean delay (averaged over the full data bank) between the onset of a substorm with AE 500 nT and the moment of the polarization jet appearance at L= 3.0 is equal to 0.5 h near midnight and to 1.0 – 1.5 h in the evening sector. Estimations show that the duration of the polarization jet formation when energetic ions are injected into the Harang Discontinuity region above the ground station can last for about 10 min, and during this time the Harang Discontinuity can be shifted to the west. This is in qualitative agreement with the described observations.     

挠性航天器振动抑制的自适应方法及实验研究

挠性航天器在平衡位置的小幅度振动对航天器的姿态控制精度具有严重影响,并且难以控制。现介绍了一种带有非线性阻尼器的自适应控制方法。该方法在黄金分割自适应控制方法的基础上,通过引入振动能量阻尼项得到了比较理想的振动抑制效果。该方法能够快速地抑制挠性航天器的低频振动,并且具有很好的过渡过程品质和稳态精度。文章最后通过物理仿真对比实验验证了这种方法的有效性。在相同条件下,其振动抑制的时间较传统方法减少了70％。此外,该控制方法对航天器的挠性振动频率的变化具有很好的适应能力。