失效卫星电磁消旋涉及的地磁扰动计算及磁场源优化设计方法

以失效卫星为代表的空间碎片受各种扰动因素影响,其旋转速度可达几到几十(°)/s。这种旋转运动给碎片清除带来困难,因此对旋转空间碎片进行消旋势在必行。电磁消旋因其非接触、无碰撞特性得到广泛关注,但在实际应用中须首先判别地磁场与磁场源相互作用产生的扰动力和力矩。文章在简要介绍基于旋转磁场的电磁消旋方法的基础上,建立电磁消旋过程中的电磁扰动力和力矩的分析模型,仿真分析计算地磁扰动力及力矩的分布,并给出减小地磁扰动的源磁场结构设计原则。通过设计组合式磁场源,优化磁场源各个磁体的磁化方向排布,可减小磁场源总磁矩以及地磁扰动。     

大型空间地磁亚暴环境地面模拟试验

空间地磁亚暴环境可以给地球同步轨道卫星带来灾难性后果。文章主要介绍了地磁亚暴环境效应及国内外的相关设备,并根据我国现状,提出进行大型地磁亚暴环境试验的必要性和可行性。     

神舟飞船空间环境监测系统

为保障神舟飞船正常运行和航天员的生命安全，在神舟二号、三号、四号和五号上均配置了空间环境探测仪器，开展较为全面和系统的空间环境及其效应的探测。本文介绍了空间环境探测取得的地磁扰动期间的沉降电子能谱、低轨道电子的方向分布、地磁扰动期间大气成分的增变与南北半球的不对称性等科学探测成果。     

在地面上用磁性液体制造流体的超重、失重和微重力环境

磁力和重力均为非接触的力，当作用于磁性液体上的磁力和重力方向相同时，磁性液体处于超重状态；当作用于磁性液体上的磁力和重力方向相反时，磁性液体处于失重状态；当作用于磁性液体上磁力和重力相互抵消，磁性液体呈饱和磁化状态且处在均匀梯度磁场区域中时，磁性液体被表面张力约束成球体，磁性液体处于微重力状态。这一发现使我们在地面上能经济的、方便的、长时间的制造流体的小区域微重力环境，为研究微重力状态下的流体科学、生命科学，材料加工和器件开发等提供了新的方法。     

高精度地磁场模拟系统的设计与研究

根据地磁导航半实物仿真中磁场环境仿真需求,建立了高精度地磁场模拟系统,通过试验说明了系统中建立零磁空间的必要性并验证了磁屏蔽筒的屏蔽效果,同时对系统的准确性和实时性进行了试验研究。仿真结果表明,在考虑响应时间的前提下,系统能够准确实时地模拟飞行航迹上的地磁总场值,能够为地磁匹配导航半实物仿真提供真实可信的磁场仿真环境。     

基于免疫粒子群算法的地磁特征区域选择

为了实现在已知的地磁场区域内快速、智能化地选取易于实现地磁匹配的适配区,提高地磁匹配概率,给出了一种基于免疫粒子群优化算法的地磁特征区域选择方法。将地磁特征区域选择视为一个组合优化问题,通过一定的粒子编码和搜索策略,在规则网格化的地磁图中实现一定大小的、空间连续分布的特征区域选择。采用MSD匹配算法在不同路径的各种噪声强度下进行匹配仿真,实验结果表明,在所选择的适配区内,地磁匹配概率远高于整个地磁场区的平均匹配概率,特别是随着噪声强度的增加这种优势愈发明显。     

基于主动磁控制的微小卫星姿态控制

针对偏置动量稳定的微小卫星,提出了一种仅利用磁强计作为定姿部件,磁力矩器作为主动控制部件的主动磁控制算法。在星箭分离初期,提出改进的B-dot速率阻尼方法使卫星姿态角速率快速减小,在卫星角速率较低时,设计了加低通滤波器的PD俯仰控制律,并设计了以地磁矢量B作为判断依据的滚动角、偏航角反馈的进动控制律及基于B-dot的章动控制律。数学仿真结果表明,所设计的主动磁控方法收敛、有效。该算法具有良好的工程应用前景,对于低成本微小卫星的研究是一个有益的探索。
     

功能梯度材料薄板的热气动弹性数值分析方法及特性研究

对高超声速环境中功能梯度薄板的热气动弹性问题的有限元数值分析方法和特性进行了研究。在考虑了沿板厚方向上非线性温度分布影响基础上,建立了更为精确的功能梯度薄板的热气弹耦合力学模型。采用Eckert参考温度法模拟气动加热效应,进而使用有限元方法求解热传导方程,得到薄板内部的热应力以及物性参数分布,并求解功能梯度材料薄板的控制方程,得到薄板在热应力-气动力-弹性力耦合下的振动特性。结果表明,所提出的基于有限元的数值分析方法能够有效处理该问题的复杂性,并且发现气动加热效应能够使薄板发生热屈曲或者提前进入振动状态,此外还发现当无量纲气动力位于某一“过渡区”内时,薄板行为对初值异常敏感。最后,建立的功能梯度薄板热气弹耦合模型以及相关数值求解方法,能够有效地研究高超声速环境中功能梯度材料薄板的振动行为,相关数值结果对功能梯度薄板的热气弹研究也具有借鉴意义。     

ICP算法在地磁辅助导航中的应用

利用地磁信息进行辅助导航是组合导航技术研究的新方向。文中对地磁辅助导航的原理和发展现状进行了介绍,并在分析地磁特征的基础上,研究了利用地磁异常特征进行ICP匹配定位的方法。根据应用环境,对ICP算法进行了以下改进:首先,受模拟退火法的启发,提出采用扇形扫描法搜索最优匹配,推动ICP算法向全局最优迭代;其次,结合RANSAC法,有效地剔除了地磁测量中的野值点,提高了算法的鲁棒性。仿真结果证实了改进算法的良好性能。     

基于新息趋势的纳卫星地磁定轨

针对地磁定轨系统受地磁偏差影响精度不高的问题,提出了一种基于新息趋势的自适应地磁定轨算法(AKF)。该算法将地磁偏差建模为随机游走模型,使之参与滤波。在滤波器运行过程中,依据新息的变化趋势,实时调整滤波器状态。以Swarm-A卫星的观测数据的实验表明,该算法和传统滤波器相比具有计算量低,收敛速度快,定位精度高等优点。通过改善地磁偏差的估计性能,该算法提升了系统的定位精度,其最大定位误差为6 km。     

高档永磁铁氧休磁体的生产工艺

叙述了高档永磁铁氧体磁体的生产工艺。并对Ｙ３５大环形脉 磁体开裂问题进行了较广泛的讨论和分析，总结了在生产中较有效的解决方法。为军用圆形永磁铁氧体磁体的生产打下了较好的基础。     

地磁导航综述

从研究地磁导航的必要性出发,对地磁导航进行全面讨论.在分析地磁导航发展历程的基础上,对国内外研究现状进行了总结概括.介绍了地磁场模型建立的方法,从地磁匹配和地磁滤波两个方面对地磁导航进行了分析.通过阐明需解决的关键问题,提出了地磁导航的发展思路.     

采用强制降噪和多尺度融合的地磁导航方法

针对地磁数据测量易受各种噪声和干扰影响,导致地磁匹配导航精度、概率和可靠性降低的问题,提出了一种采用小波强制降噪和多尺度融合的地磁匹配导航方法。该方法利用地磁数据高频部分易受噪声干扰影响而低频部分稳定性好、各尺度下的匹配结果具有相对独立性的特点,将含噪地磁基准图和实时图进行多尺度分解,在所选的多个尺度下经强制降噪后分别进行匹配,并融合各尺度下的匹配结果表决产生最终的导航结果。地磁匹配导航仿真实验结果表明该方法可有效提高导航的精度、概率和可靠性。     

基于磁强计与太阳敏感器的卫星自主定轨算法

针对低轨微小卫星,为了实现低成本自主定轨,并达到一定的定轨精度,提出了一种基于三轴磁强计和太阳敏感器数据,利用扩展Kalman滤波进行自主轨道确定的方法.分析了国际地磁参考场(IGRF)模型,建立了简化的太阳轨道模型,在此基础上,建立了以轨道位置和速度作为状态量,以地磁矢量的模值和地磁矢量与太阳矢量的夹角信息作为观测量的滤波算法.数字仿真结果表明,该算法是收敛的、有效的,同时通过比较表明引入太阳敏感器数据后,大大提高了定轨精度.     

第二边界条件下梯度功能材料一维温度场的数值模拟

采用数值模拟的方法，对梯度功能材料在第二边界条件下温度场进行了分析，并根据所建立的数值方法对新研制的C／C／Al2O3炭陶梯度功能材料和C／C材料进行了比较，对具有不同组分分布曲线的梯度功能材料进行了比较。结果表明，C／C／Al2O3炭陶梯度功能材料的绝热性能优于C／C材料，可通过改变C／C／Al2O3炭陶梯度功能材料的组分分布，优化其内部的温度场分布。     

非均布瞬态内压作用下星孔药柱应力分析

固体发动机大长径比药柱点火过程中内孔表面受到燃气压力作用,内压载荷迅速上升,并沿轴向分布很不均匀,为典型的瞬态非均布载荷。文中建立了内压载荷关于时间变化和位移分布的数学模型及瞬态非均布内压载荷下药柱结构应力的分析方法,并建立了三维贴壁浇注星型内孔药柱模型,用有限元法计算出非均布压力下的药柱应力-应变分布及变化过程。计算结果表明,载荷的非均布特性及瞬态特性对药柱应力-应变过程影响很大。升压梯度越大,对药柱结构完整性破坏越大。     

地磁匹配技术及其基本匹配算法仿真研究

针对一种新的导航技术一地磁匹配技术进行了研究.在介绍了地磁匹配的基本原理和特点的基础上,分析了地磁匹配技术目前在地磁场模型、地磁传感器和匹配算法等方面已具备的基础和工程应用尚需解决的一些关键技术;重点研究了地磁匹配技术几种基本匹配算法一MAD法、MSD法、NPROD法和HD法,并对其利用MATLAB进行了对比仿真;最后对仿真结果进行了分析比较.仿真结果表明,综合考虑匹配精度、匹配运算量和匹配误差收敛性几个性能指标.选择几种匹配算法中的MAD法或MSD法作为地磁匹配算法较好.几种基本匹配算法的仿真分析,对地磁匹配技术下一步的深入研究具有一定的理论意义和工程应用价值.     

地磁导航发展与关键技术

地磁导航技术作为一种无源自主导航方法,具有抗干扰能力强、无积累误差和精度适 中的优点。本文简述了地磁场理论,回顾了地磁导航技术的研究历程,综合分析了地磁导航 技术采用的导航算法,指出了制约地磁导航技术发展的三大关键技术和当前的研究动向,最 后对地磁导航技术未来的发展和应用做了展望。     

基于投影寻踪的地磁匹配区选取方法

针对基于单一地磁特征参数进行区域选取容易出现评价结果不全面的缺陷,提出了多特征参数融合的地磁匹配区选取方法。该方法结合信息熵和投影寻踪理论,综合考虑地磁标准差、粗糙度、相关系数和地磁熵等反映特定区域内地磁的总体起伏、光滑度、相关性强弱和信息量多少的地磁特征参数对匹配区的影响,建立了基于投影寻踪的地磁匹配区选取模型,利用遗传算法求解出最优投影方向,给出区域总的评价指数。利用文中提出的方法在选定区域进行了仿真试验,仿真结果表明,针对ICCP算法,在总评价指标高的区域进行地磁辅助导航,其匹配误差较小。
     

GEO地磁亚暴多能量电子带电评估方法研究

文章着眼于提高地球同步轨道(GEO)空间地磁亚暴带电效应模拟的真实度,对多能量电子模拟空间地磁亚暴带电的方法进行分析评估。首先采用单一能量电子束的地面试验对SENSIT工程软件进行了校准;然后参考地磁亚暴环境能谱,用该软件对Kapton样品在单一电子束、双电子束、全能谱电子辐照下的充放电特性进行了计算预示。研究表明：表面充电速率受控于电流密度;在12．5keV/32．5keV电子束组合时其效应模拟的结果最有代表性;在双电子束模拟中,较高能量电子源起关键作用。