Coordinated Continual Planning Methods for Cooperating Rovers

Eight evaluation metrics are used to compare and contrast three coordination schemes for a system that continuously plans to control collections of rovers (or spacecraft) using collective mission goals instead of goals or command sequences for each spacecraft. These schemes use a central coordinator to either: 1) micromanage rovers one activity at a time; 2) assign mission goals to rovers; or 3) arbitrate mission goal auctions among rovers. A self-commanding collection of rovers would autonomously coordinate itself to satisfy high-level science and engineering goals in a changing partially understood environment - making the operation of tens or even a hundred spacecraft feasible     

论会话含意的理解过程

根据会话语言特点，从关联理论角度，分析会话含意的理解过程，发现它实际上是听话者通过认知语境，将接收话语建立的新的假设进行关联、激活、选择、推理并获取会话含意的过程。对言语的理解离不开语境、语境制约着言语的选择和运用，二者密不可分。     

Integrated Planning and Execution for Autonomous Spacecraft

An autonomous spacecraft must balance long-term and short-term considerations. It must perform purposeful activities that ensure long-term science and engineering goals are achieved and ensure that it maintains positive resource margins. This requires planning in advance to avoid a series of shortsighted decisions that can lead to failure. However, it must also respond in a timely fashion to a somewhat dynamic and unpredictable environment. Thus, in terms of high-level, goal-oriented activity, spacecraft plans must often be modified due to fortuitous events such as early completion of observations and setbacks such as failure to acquire a guidestar for a science observation. This describes an integrated planning and execution architecture that supports continuous modification and updating of a current working plan in light of a changing operating context.     

用结构自适应神经网络预测航空发动机性能趋势

 将航空发动机作为复杂非线性系统考虑，运用神经网络超强的非线性映射能力和非线性时间序列分析的相空间重构理论，建立航空发动机性能趋势预测的神经网络模型，同时，针对神经网络的结构设计困难问题，建立了基于遗传算法的结构自适应神经网络预测模型，实现了神经网络结构的优化。最后，利用三组民航飞机发动机的性能数据进行了预测分析，验证了利用结构自适应神经网络对航空发动机性能趋势进行预测的有效性。     

航天器自动化测试语言研究

航天器测试语言是支撑航天器自动化测试的形式体系及航天器测试过程标准,在当前多航天器批产网络化测试的新需求下,测试语言标准体系研究对于提高航天器测试自动化水平和保障测试过程安全具有重要意义。通过对现有典型航天器测试语言的全面分析和比较,总结出基本特征,并结合当前先进的网络计算技术,提出了我国航天器测试语言发展的目标和方向,同时针对国内航天器测试语言研究设计工作的不足,给出一种航天器测试语言CATOL(China Aerospace Test and Operation Language)。该研究对提高我国航天器测试业务规范水平和测试人员的工作效率、促进航天器测试自动化研究的发展将起到一定的推动作用。     

航天器自动化测试语言的设计与实现(英文)

航天器自动测试系统是基于各种测试标准的航天器综合测试信息化系统,测试语言是关于各种测试标准描述的形式体系,是提高测试效率的重要手段。在我国多航天器测试的新需求下,航天器测试语言的研究已成为航天器测试领域面临的新挑战。结合当前的测试需求,本文提出了一种高阶航天器测试语言CATOL(China Aerospace Test and Operation Language),介绍了语言的组成结构。为了刻画和定义航天器测试过程,给出了该语言子集 CATOL-PR的语法和操作语义,实现了该语言的原型系统。该语言可促进国内航天器测试的标准化工作,提高测试人员工作效率,使航天器自动化测试工作得到进一步发展。     

树脂基烧蚀材料细观传热特性预测

低密度树脂基烧蚀材料在近年来的深空探测等航天器上得到了广泛的应用,为了更好地提高其隔热能力,需要对其传热机理进行分析,尤其是基于细观尺度的传热分析可以更好地探究其传热机理。依据对树脂基烧蚀材料的细观结构观测和统计分析,建立了不同尺度的单胞理论模型,并将计算结果与实验值进行比较,给出参数化影响规律。同时,建立了有限元随机模型,与实验值进行比较,并给出了基于有限元的参数化影响规律。结果表明,建立的单胞理论模型与实验值的误差,对于两种树脂基烧蚀材料,分别为12%和7.6%左右,从而验证了建立的理论模型的正确性;随机模型所得导热系数值与实验值误差在10%以内,验证了随机模型的正确性。所建模型和参数化分析所得规律对于树脂基烧蚀材料隔热性能的提高和加工工艺的改进具有重要意义。     

考虑潜在威胁区的航天器最优规避机动策略

随着一系列轨道转移飞行器的工程化实施,航天器可能面临的非合作交会威胁日趋严重。针对该问题,根据交会机动的特点定义了新的规避机动指标——潜在威胁区,相较于传统的相对距离和碰撞概率等规避指标,潜在威胁区更适合航天器在面对非合作交会追踪器时进行规避机动,能够有效提升航天器的抗交会能力。首先,建立追踪器多脉冲最优交会模型,以此为基础给出潜在威胁区的定义与计算方法;然后,以潜在威胁区弧长为优化目标,建立了目标器最优规避模型,采用遗传算法进行目标优化;最后,根据所建立的双层优化模型进行数值仿真,以初始相距100km为初始条件进行仿真并计算得到了使潜在威胁区为零所需规避脉冲值,验证了文中模型的正确性,结果显示所定义的潜在威胁区弧长随着规避脉冲的增大呈严格的单调递减关系。研究为在轨航天器在面对非合作交会时提供了有效的规避策略,提升了航天器的空间生存能力。     

三维非结构混合网格生成与N-S方程求解

 提出了一套较为通用的, 完全自动化的非结构混合网格生成方法, 在物面粘性作用区, 运用一种改进的推进层方法生成三棱柱形和金字塔形网格; 在其他流动区域采用阵面推进方法生成四面体网格。采用一种改进精度的格心有限体积法和Spalart-Allmaras 一方程湍流模型对三维N-S 方程进行了求解, 并以M6 机翼、DLR-F4 翼身组合体和某运输机外形的粘性流场作为数值算例, 验证了上述网格生成和流场求解方法的正确性和实用性。     

卫星-惯性-星光最优组合导航系统在航天飞机导航中的应用

 文中对航天飞机星光-惯性导航系统进行了简要分析从最优系统组成原理、余度管理方法、系统性能分析等方面研究了卫星-惯性-星光组合导航系统的概念设计。     

考虑电涡流效应的射流管伺服阀建模及频率特性

针对射流管伺服阀在电-磁-力-位移转换过程中的响应滞后问题,建立了考虑电涡流效应的力矩电动机数学模型,获取了力矩电动机的频率特性。以某型射流管伺服阀为例,建立了考虑电涡流效应的射流管伺服阀数学模型,得到了主要性能参数对伺服阀频率特性的影响规律。结果表明:气隙长度、气隙磁导率的增加以及气隙有效面积的减小会导致伺服阀响应变慢,控制线圈匝数不影响伺服阀的频率特性,导磁材料电导率的减小能提高伺服阀的响应速度。对伺服阀进行试验研究,理论值和试验值之间的差值约为5%,验证了所建模型的正确性和有效性。     

挠性多体航天器姿态动力学建模与分析

针对带有多个挠性附件以及天线转动机构的卫星等多体航天器．利用伪坐标Lagrange方程建立了系统的姿态动力学模型。通过仿真计算．分析了星体与天线运动的耦合特性．以及挠性附件干扰对卫星姿态的影响．验证了数学模型的正确性。     

Investigation into Pilot Handling Qualities in Teleoperation Rendezvous and Docking with Time Delay

Teleoperation rendezvous and docking can be used as a backup for autonomous rendezvous and docking(RVD) for an unmanned spacecraft when the autonomous system is failure or for guiding the chaser docking with an uncooperative target.The theoretical model for analyzing the handling qualities in teleoperation RVD process is established based on the previous studies conducted by National Aeronautics and Space Administration(NASA).The predictive factor is introduced to describe the pilot’s predictive ability in the teleoperation tasks with time delay,which interrelates with the skills of a pilot and the predictive assist approach used in the tasks such as the predictive display method.Based on the semi-physical simulation system in our laboratory,900 experiments at two levels of time delay are carried out by 18 volunteers for validating the established model.The experimental results demonstrate the correctness of the theoretical model and indicate that a skilled pilot has a predictive ability of approximately 0.9 in teleoperation RVD tasks.The theoretical analysis shows that the handling qualities are greatly affected by the time delay and the predictive factor,and it is impossible to achieve a teleoperation RVD task for the skilled pilot when the time delay is larger than 9.0 s.     

民用飞机大气传感器低速验证试验研究

飞机的大气传感器是获得飞机外部大气参数的重要的测量仪器,如果大气传感器自身精度不够,或者由于布置不合理引起的误差,就会引起飞行危险。为了验证气动设计的布局方案,选出传感器位置比较优化的方案,得到机头静压值随迎角变化不变的区域,同时总结出民机大气数据传感器布局设计验证的风洞试验方法。通过低速测压风洞试验和缩比传感器（风标和七孔探针）,测量得到大气传感器不同布局位置的气动特性。结果表明：大气传感器的布局位置对测量结果影响相当重要;试验结果与计算结果符合良好,满足气动设计要求。     

误差四元数及其在航天器姿态控制中的应用

以四元数作为定位参数对航天器进行姿态控制。首先导出了误差四元数矢量,从而解决了航天器姿态控制中最终姿态表示的非单值性问题;其次,通过一个典型例子提出了非线性三轴姿态控制方法,该方法以误差四元数作为反馈量,以控制力矩陀螺作为执行元件,利用李亚普诺夫函数对非线性系统进行控制,为大型航天器的姿态控制开辟了新的途径;最后,给出了仿真结果,从而说明了以误差四元数作为定位参数的航天器姿态控制法具有计算速度快、计算精度高等优点。     

航天器测控仿真方法研究

航天器发射前,航天飞行控制中心需要对相关测控方案和软件进行验证。利用仿真系统验证测控方案和软件是一种行之有效的途径。航天器测量数据、轨道和姿态控制仿真是航天飞行控制中心仿真系统的重要组成部分。分别讨论了航天器测量数据、轨道控制和姿态控制仿真方法,分析了航天器测控仿真系统的建立,通过仿真结果说明了仿真方法的合理可行。     

人工智能在航天器制导与控制中的应用综述

航天器制导与控制技术是保障空间任务顺利实施的关键技术之一。当前,动力学模型的强非线性以及参数不确定性制约了高精度姿轨控技术的发展,而系统故障则决定航天器姿轨控的成败。以机器学习为代表的新一代人工智能技术航天器制导控制领域展现了巨大的应用潜力。首先对基于人工智能技术的轨迹制导和姿态控制中的研究发展及应用现状进行归纳,分析航天器轨迹规划、姿态控制、故障诊断以及容错控制技术的发展趋势。然后,从鲁棒轨迹规划、自适应姿态控制、快速故障诊断和自适应容错控制等4个方面总结适用于未来航天任务的航天器姿轨控关键技术。最后,针对智能姿轨控技术的应用所面临的挑战,从姿轨控架构、算法最优性、算法的训练以及技术验证等方面提出相应的发展建议。     

Singular formalism and admissible control of spacecraft with rotating flexible solar array

This paper is concerned with the attitude control of a three-axis-stabilized spacecraft which consists of a central rigid body and a flexible sun-tracking solar array driven by a solar array drive assembly. Based on the linearization of the dynamics of the spacecraft and the modal identi- ties about the flexible and rigid coupling matrices, the spacecraft attitude dynamics is reduced to a formally singular system with periodically varying parameters, which is quite different from a space- craft with fixed appendages. In the framework of the singular control theory, the regularity and impulse-freeness of the singular system is analyzed and then admissible attitude controllers are designed by Lyapunov＇s method. To improve the robustness against system uncertainties, an H∞ optimal control is designed by optimizing the H∞ norm of the system transfer function matrix. Comparative numerical experiments are performed to verify the theoretical results.     

克服旋转飞行器螺旋运动的方法研究

旋转飞行器虽然具有内在稳定性，但在飞行过程中一些不确定因素会导致飞行器产生螺旋运动，而非理想的关于角动量矢量纯粹的旋转运动。结合旋转飞行器自身的特点，借鉴自旋卫生的被动章动阻尼的方法，提出了一种通过主动控制飞行器内部质量块的运动使得飞行器碑的惯量主轴发生偏移，惯量矩阵由原来的对称阵变为含有非零非对角元素的矩阵，从而改变飞行器的姿态角运动来克服螺旋运动的方法，这将有助于提高旋转飞行器的资态控制精度。以某型旋转飞行器为背景进行仿真研究，计算结果证实了该方法的有效性和可行性。     

Autonomous GPS/INS navigation experiment for space transfer vehicle

An experiment is described to validate the concept of developing an autonomous integrated spacecraft navigation system using onboard Global Positioning System (GPS) and inertial navigation system (INS) measurements. Previous work by the authors (1988, 1990) has demonstrated the feasibility of integrating GPS measurements with INS measurements to provide a total improvement in spacecraft navigation performance, i.e., improvement in position, velocity and attitude information. An important aspect of this research is the automatic real-time reconfiguration capability of the system, which is designed to respond to changes in a spacecraft mission under the control of an expert system