星载铯钟C场设计及磁场分析

为了提高星载铯钟的频率准确度,依据星载铯钟C场系统的设计要求,运用毕奥—莎伐尔定律计算线圈磁场,设计并分析了C场磁场系统。通过数值计算证明了设计的合理性,得到了最佳的主C和副C线圈匝数等参数,改善了原子束流轨迹上磁场强度的均匀性并得到试验验证,可将信号的频率准确度提高一个量级。
     

北斗星载铯钟在轨性能评估方法实践

北斗卫星导航系统装备高精度的原子钟为卫星提供高准确度、高稳定性以及低漂移率的基准频率。在某颗卫星上装备了一台铯原子钟，开机作为热备份提供备份的基准频率，在卫星上配备且提供服务的工作钟为一台氢原子钟。通过对2019年12月6日至2020年5月17日此卫星上每秒一次的主备钟相差采样数据测量值的统计、处理，以及对处理结果的分析，完成了对此卫星上星载铯原子钟的在轨性能评估。通过对处理结果的分析得出，星载铯原子钟在轨表现出的频率准确度、10 s以上的频率稳定度以及漂移率等性能与此铯原子钟在地面的测试结果基本一致。使用主备钟相差采样数据的测量值分析备份铯原子钟在轨性能方法的可行性、可信度很高。国内研发的高精度铯原子钟达到了可以为卫星提供服务的水平。     

原子磁力仪低功耗控制系统设计研究

对原子光泵磁力仪控制系统的低功耗设计进行了研究。介绍了光泵原子磁力仪的物理原理,给出了研制的原子磁力仪控制电路系统的组成。针对铯光泵磁力仪中的低功耗光源,对垂直腔面发射激光器(VCSEL)的温控和恒流驱动进行了研究。用低功耗直接数字合成器(DDS)产生精确的低噪声射频信号,并将Freescale公司的ARM Cortex-M0+微控制器作为主控单元,用数字算法替代锁定放大器硬件电路,实现了激光波长锁定和磁共振频率跟踪的数字化环路,有效降低了电路功耗。实际系统测试表明:控制部分的功耗小于185mW,地磁场强度下原子磁力仪噪声小于10pT/Hz~(0.5)(1Hz时)。     

燃气可控发动机原位标定数据处理

介绍了燃气可控发动机测试系统,分析并建立了推力测试模型,提出了基于简化模型和精确模型的标定数据处理方法,并进行了不确定度评估.原位标定数据处理结果表明,简化模型算法可以作为一种近似的燃气可控发动机原位标定处理方法,其标定系数相对不确定度为2.06％;精确模型算法可得到更高的标定系数处理精度,相对不确定度从2.06％提高...     

一种不借助零磁线圈的星载磁强计校准方法

文章介绍一种星载磁强计校准装置及方法。首先,将高精度地面磁强计的三分量磁传感器置于标准磁场发生装置形成的磁场环境内,通过后端数据处理装置采集得到第一磁场数据,并进行不同量程下螺线管线圈常数C_i的标定;然后,将星载磁强计置于上述标准磁场环境内,并以高精度地面磁强计不同量程下获得的C_i作为基准,通过后端数据处理装置采集得到第二磁场数据;最后,对第一磁场数据和第二磁场数据进行比对,得到星载磁强计的量程、分辨率及稳定性校准值。上述校准项目所有参数的校准结果不确定度为u=0.12%（k=2）。本方法已成功应用于多种军民型号星载磁强计校准。     

基于极化时频分布的改进DOA估计算法

针对雷达回波信号波达方向估计精度差和时频分析方法运算量大的问题,以极化敏感阵列为模型,结合时频分析方法,充分利用回波信号的空域、时频域和极化域信息,对雷达回波信号进行更准确的估计,并简化其计算量。分析基于空间极化时频分布的多重信号分类(MUSIC)和旋转不变子空间(ESPRIT)算法,并结合两者的优缺点提出了一种改进算法。改进算法用极化时频ESPRIT算法对来波信号确定大致的方位角,以每个方位角为中心确定一个小角度范围,在此范围内用MUSIC算法进行谱峰搜索,得到较准确的波达方向(DOA)估计值,在确保DOA估计精度的基础上节省大部分运算时间。仿真试验验证了该改进算法的有效性。     

空间用原子频率标准

现在,使用卫星导航系统的用户可获得非常高的定位精度,这在很大程度上是由卫星有效载荷的原子频率标准(AFSs)决定的。原子频率标准产生于50年代,主要用于实验室,现在原子频率标准的性能和可靠性都有很大的改进,许多卫星系统都携带有原子频率标准,如美国的全球定位卫星系统(GPS)、俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONASS)和美国的军用战略战术中继卫星(MILSTAR)均载有原子频率标准。为测试相对论的预测,导致了氢激射器(氢钟)的在轨飞行。对于精确的可靠性研究来讲,在轨飞行的几百个原子频率标准的基数还是较小的。在过去三十年里,由于电子工业的成熟和空间级原子频率标准制造技术大踏步地改善,星载原子频率标准的性能也有了很大的改善。本文对空间系统的原子频率标准的历史进行了回顾,我们将对现在不同空间系统所用的、不同种类的空间级频率标准及其主要性能进行简要评论,并且对超级原子频率标准在将来的空间应用进行讨论。     

盲稀疏度信号重构的改进正交匹配追踪算法

在信号盲稀疏度条件下,现有重构算法的固定阈值选择限制了重构精度和重构速度提高,鉴于此,提出一种改进的正交匹配追踪算法。通过非线性下降的阈值快速选择原子,自动调节候选集原子个数,以便每一次迭代时更加精确地估计真正的支撑集,并利用正则化过程实现支撑集的二次筛选,最终实现了盲稀疏度信号的精确重构。仿真结果表明,在相同的测试条件下,本文算法的重构精度和速度分别提高了8.5%和9.2%。     

电磁场中薄板的混沌运动

在给出的横向磁场与机械载荷共同作用下薄板的振动方程的基础上,应用Galerkin法将薄板的振动方程简化为无扰动和扰动两种情形。针对扰动系统采用Melnikov方法得到系统存在n阶次谐波轨道,并给出了该系统存在Smale马蹄变换意义下的混沌现象的临界条件。     

双燃速星孔药柱长尾喷管发动机三维两相流场数值模拟

采用欧拉-拉格朗日两相方法模拟了带长尾喷管的固体火箭发动机三维两相内流场。在同位网格基础上用有限体积法离散N-S方程,采用不完全LU分解预处理B iCGStab算法求解线性代数方程组,通过可压缩SIMPLE算法求解气相流场。用PSIC方法进行气粒耦合计算,得到了气粒两相的速度、温度等参数的分布以及不同尺寸的A l2O3粒子运动轨迹。计算结果表明,在发动机工作初期气粒两相流场呈现强三维特征,长尾管中后段、喷管收敛段以及燃烧室后封头等部位是烧蚀最严重的部位。     

Trajectory correction maneuver design using an improved B-plane targeting method

A spacecraft for interplanetary mission is usually perturbed by some disturbance sources. The trajectory correction maneuver (TCM) is required to adjust this trajectory error, and the B-plane targeting method is widely used in this field. However, this B-plane targeting method is based on the differential correction algorithm, and a numerical Jacobian matrix is usually used for this algorithm. Therefore, our main goal in this paper is to suggest the improved B-plane targeting method to overcome the disadvantages of the conventional B-plane method which requires a numerical Jacobian matrix for the initial perturbation selection and iterations. For this improvement, an analytical Jacobian matrix is introduced instead of the numerical Jacobian matrix. Then, another B-plane approach that offers an analytical solution is suggested using the target eccentricity instead of the target time of closest approach (TCA). Using a modified Kepler's equation, the previous B-plane targeting approach can be replaced with the new method through the analytical solution.     

可重复使用运载器的再入制导(英文)

提出了一种针对可重复使用运载器的再入制导算法。算法可分为轨迹规划算法和轨迹跟踪算法。较之经典的规划阻力的航天飞机制导方法,此算法最显著的特点在于轨迹规划与轨迹跟踪都直接在高度-速度空间里进行。在规划算法中,所有的轨道不等约束都可用高度-速度空间里的上下边界来表示,之后基于此边界采用线性化插值的方法来产生标称轨迹族,最后根据末端约束(末端能量管理)和航程约束来选择所需的标称轨迹。跟踪算法则采用反馈线性化来跟踪此标称轨迹进而满足所有的约束条件。此算法另一有别于传统方法的特点在于算法可使用一个航迹角控制器来增加航程,以满足大航程需要。适当地结合规划-跟踪算法和航迹角控制器可给再入制导带来极大的灵活性和适应性。另外,算法对各种建模误差与噪声的鲁棒性经验证也是符合要求的。     

制导工具误差折合的遗传主成分方法

制导工具误差折合是导弹精度评定中的重要问题,传统主成分方法中主要成分选择根据试验弹道环境函数矩阵特征值选择,仅考虑了试验弹道的影响,而在试验弹道中作为主要成分,在全程弹道中并不一定是主要成分。提出了充分考虑试验弹道与全程弹道特点的主成分确定方法,并利用遗传算法确定最佳主成分子集。仿真计算表明,与最小二乘和经典主成分方法相比,遗传主成分算法获得的全程弹道遥外差与落点偏差更接近于真实值。     

一种基于单站仅测角观测的弹道射向估计算法

针对单站仅测角条件下的弹道射向估计问题,提出了一种新的基于推力加速度模板的弹道射向估计算法。首先,建立以射向为待估参数的弹道平面切割模型,获得一组备选弹道曲线。其次,通过UKF算法从每条备选弹道曲线中估计出推力加速度曲线。最后,将得到的推力加速度曲线与推力加速度模板进行匹配,进而得到弹道射向估计结果。仿真结果验证了该算法的有效性。     

一种新型火星定点着陆轨迹快速优化方法

针对火星定点着陆任务大气进入段的轨迹规划问题,给出了一种基于hp Radau伪谱法的快速优化算法。综合考虑大气进入段的动力学约束、边值约束、以及着陆器的机动能力约束和安全性约束,结合hp Radau伪谱法的配点特性,将轨迹优化问题转换成一个大规模多约束参数优化问题,给出了大气进入段轨迹优化问题的求解框架;为了提高算法的计算效率,给出了参数优化过程中雅克比矩阵的解析表达式;并通过数学仿真对本文算法进行了数值验证,结果表明：     

实时微分控制的算法研究

实时微分控制是进行航天器轨道控制的主要方法。本文在费景高所提出的算法基础上 ,提出了一种有效的改进算法 ,扩大了算法的适用范围。文章对算法的稳定性进行了研究 ,并给出了此算法在弹道导弹显式制导中的应用实例。     

全太阳系深空探测轨迹全局优化(英文)

针对太阳系中全部的248997颗行星的探测问题,给出了一种关于探测飞行器的深空探测全局四维轨迹(t,x,y,z)优化方案,即飞行器从地球发射进入太阳系并采用小推力控制,优化方案的性能指标为飞行器与太阳系中全部行星中相遇和交会的星的数量最多并且燃料消耗最少。本方案给出了四维飞行轨迹进行全局优化的一套算法,该算法由搜索算法和四维轨迹优化算法组成。此搜索算法从太阳系的248997颗行星中寻找获得尽可能多的经过近地球3维走廊内的行星;而四维轨迹优化算法由改进的动态规划算法、基于最优控制理论的共轭梯度算法和静态参数优化算法组成,其中静态参数优化算法用于搜索最优发射时间窗口。基于该组合算法,通过长时间的大规模的飞行数字仿真,最终计算出探测器的四维最优飞行轨迹,在一年内路过了太阳系中全部行星中的12颗行星。     

智能优化算法及其在飞行器优化设计领域的应用综述

在对国内外相关文献进行系统研究的 基础上,阐述了飞行器优化设计领域应用较为广泛的几种智能优化算法的基本原理,分析了 算法的优缺点和改进方法,总结了算法在飞行器轨迹、气动和控制等学科优化设计中的应用 情况。同时,文章对在飞行器优化设计领域应用刚刚起步,但较有发展前景的智能优化算法的 特点和应用情况进行了概述。最后,对智能优化算法在飞行器优化设计领域应用的未来研究 方向进行了分析。
     

基于组合优化算法的临近空间飞行器轨迹优化

提出一种临近空间飞行器轨迹优化方法,利用基于支持向量机与遗传算法的组合优化算法,解决多约束条件下的高效轨迹优化问题。首先,建立临近空间飞行器轨迹优化数学模型。然后,通过参数化方法和惩罚函数法将轨迹优化问题转化为约束参数优化问题。在此基础上,提出一种求解无约束参数优化问题的组合优化算法,通过支持向量机对遗传过程中产生的种群进行分类,提高基本遗传算法的计算效率,结合轨迹优化数学模型,给出轨迹优化算法。最后,以临近空间飞行器航程最远轨迹优化问题为例,进行数学仿真分析。仿真结果表明,针对给定的算例,文中提出的方法与基于基本遗传算法的轨迹优化方法相比,计算效率显著提高。