光学遥感微纳卫星在轨实时信息处理系统

总结了在轨实时信息处理技术的发展现状，分析了光学遥感微纳卫星在轨实时信息处理的迫切需求，进而阐述了光学遥感微纳卫星在轨实时信息处理技术应用限制条件，在此基础上提出了光学遥感微纳卫星在轨实时处理系统设计思路。面向几类典型应用探讨了光学遥感微纳卫星在轨实时信息处理系统设计方案，为光学遥感微纳卫星在轨实时信息处理技术应用提供参考。     

基于靶标图像的高分辨率空间相机微振动测量方法

高分辨率卫星在轨成像过程中，由于微振动影响造成相机内部敏感光学元件之间的相对运动，引起图像质量的退化。为了准确测量微振动对高分辨率卫星成像的影响，本文提出一种基于靶标图像的空间相机微振动测量方法。文章首先对微振动中影响图像质量的不同因素进行了阐述。然后介绍了在图像上直接测量像移的方法，分析了微振动对空间相机成像的影响，得到像移偏差的准确数值，为卫星成像质量的影响分析及最终修正以提升卫星成像质量提供依据。最后，以某空间相机为研究对象，对此相机在整星条件下的微振动试验数据进行了分析，得到微振动在相机焦面产生的像移，研究了微振动对高分辨率卫星成像的影响。研究实例证明了文章提出方法的可行性，研究结果可为改进设计、隔振和抑振提供参考。     

遥感微纳卫星载荷平台高精度标定技术研究

遥感微纳卫星平台姿态测量数据与成像载荷实际姿态误差较大,因此在获得更高图像质量、高精度定量化应用方面面临巨大挑战。通过光学载荷在轨小孔成像的方式对恒星星点观测,以实现光学载荷自标定;通过星敏感器和光学载荷在轨分别对恒星星点观测,以实现光学载荷和星敏感器互标定,可对星敏感器和光学载荷安装误差进行修正。地面和在轨验证表明,典型遥感卫星自标定误差优于0.2″,光学载荷和星敏感器互标定误差优于2″, 自标定和互标定可有效地提高光学载荷在轨标定精度。     

一种在轨卫星控制分系统风险等级预测方法

使用2009至2020年某卫星控制分系统质量案例数据，提出一种基于BP神经网络的在轨卫星控制分系统技术风险等级预测模型。挖掘历史相关数据，建立在轨卫星控制分系统风险评价体系。排除风险源中的冗余信息，将重要信息数据离散化后，以BP神经网络进行训练，最终得到在轨卫星控制分系统风险等级预测模型。通过试验验证该模型可准确有效预测在轨卫星控制分系统风险等级，为卫星在轨风险控制提供支持。     

敏捷SAR卫星滑动聚束模式姿态控制分析

敏捷合成孔径雷达（Synthetic aperture radar，SAR）卫星机动能力强、图像质量高，可以实现条带模式、滑动聚束模式、大角度侧视及大角度斜视成像。滑动聚束成像模式图像几何分辨率高、图像质量高，是敏捷SAR卫星的典型应用模式。根据滑动聚束模式的成像特点，本文分析了两种典型的滑动聚束成像模式姿态控制实现方式，并分别进行仿真、测试和比较分析，以支持卫星在轨滑动聚束成像模式的应用。     

微小卫星雷达隐身性能的在轨逆合成孔径雷达成像验证

成像雷达是空间目标监视系统中的重要组成部分.为深入评估某微小卫星的隐身性能,对卫星的逆合成孔径雷达(ISAR)成像效果进行预测,从雷达成像角度评估卫星的隐身效果.首先简述用于空间目标成像的ISAR成像的基本原理.然后构造卫星的散射点模型,散射系数采用微波暗室的实际测量值.依据仿真雷达系统参数和卫星实际在轨运行参数,计算卫星ISAR成像所需成像时间.对卫星3种飞行姿态,即卫星顶部指向地球表面的隐身姿态、卫星顶部与飞行方向一致和卫星底部指向地球表面两种非隐身姿态,以及不同信噪比情况,进行ISAR仿真,详细分析每种情况下的运动补偿效果和最终ISAR成像效果,说明了卫星隐身设计的有效性.     

卫星遥感数据高频谱效率传输模型及效能分析

提出了遥感卫星高频谱效率数据传输模型，根据遥感卫星高速数据传输链路余量预留较大的特点，充分利用自由空间损耗变化和雨衰预留余量，在满足信道误码率要求条件下，通过信道估计以最大数据传输量为目标实时调整卫星编码调制方案，可较大程度解决目前遥感卫星高速数据传输遇到的硬件资源和频率资源瓶颈问题，适用于各类轨道遥感卫星的星地通信和星星通信，具有较好工程应用价值。通过对多类卫星数据传输场景的效能分析，表明其相对传统低频谱效率技术可明显提高数据传输量。     

无减摆器旋翼桨叶气弹稳定性分析

无减摆器旋翼具有桨毂结构简单、桨毂气动阻力小、桨毂维护简便等优点,但取消了桨毂减摆器后必须确保桨叶在摆振方向有足够的阻尼以保证桨叶的摆振稳定性。基于气弹耦合的方法是实现无减摆器旋翼桨叶摆振稳定性的一个有效方法。建立了无减摆器无铰式旋翼桨叶带有预锥角、下垂角、后掠角和预扭角等结构参数的非线性气弹动力学模型,利用伽辽金方法把桨叶偏微分运动方程简化为非线性常微分平衡方程和关于平衡位置的小扰动运动方程,分析了桨叶的气弹稳定性并进行了参数影响分析。数值结果表明,合理的桨叶结构参数和气弹耦合可确保无减摆器旋翼桨叶在摆振方向的气弹稳定性。     

基于自适应逆最优控制的卫星容错控制

针对卫星在轨飞行过程中存在的一类执行机构故障,提出一种基于自适应逆最优控制原理的卫星姿态容错控制设计方法。考虑卫星执行机构出现故障的情况,将系统的不确定性参数作为估计的自适应参数,基于逆最优原理采用积分反推方法求解辅助系统的自适应控制Lyapunov函数,设计了能够确保原系统鲁棒稳定的自适应逆最优控制器。同时基于Lyapunov方法,从理论上推导了所设计出的控制律的稳定性,并通过仿真进行了控制算法验证。仿真结果表明,所设计的基于自适应逆最优控制的卫星容错控制方法能够保证执行机构出现故障时姿态控制系统稳定。     

一种月面采样量的在轨自主测量方法

月面采样量的在轨自主测量是实现月面自主采样的必要环节。本文设计了一种月面采样装置，根据图像信息实现对月面采样量的在轨自主测量。针对图像中目标与背景灰度差较小、背景区域噪声较多的特点，采用了改进型最大类间方差法与连通标记自适应去噪方法，实现了采样区域较为准确的分割。针对单目相机无法直接获取采样区域尺寸的特点，利用已知物体尺寸进行在轨自主标定，结合图像中提取出的采样区域，完成了采样区域尺寸的计算，实现了采样量的在轨自主测量。试验结果表明，在轨自主测量结果与实际结果吻合，本文提出的在轨自主测量方法有效。     

带辅助支撑式太阳翼设计与验证

针对特定小卫星对太阳翼高展开刚度的需求，设计了一种带单根辅助支撑臂的太阳翼。支撑臂中部采用带簧铰链实现弯折收拢，两端采用球关节铰链分别与太阳电池板、星体侧壁相连接。在太阳电池板与卫星侧壁连接处，采用自适应锁定式铰链，实现了带辅助支撑式太阳翼根部铰链的可靠锁定功能。开展了太阳翼基板承载能力分析、模态分析和展开动力学分析等。结果表明：太阳翼结构强度裕度满足使用要求，展开状态基频高达8 Hz以上，展开过程顺畅。模拟卫星发射过程及空间使用环境开展了太阳翼力学试验、展开试验、光照试验等，验证了太阳翼与飞行任务的匹配性。在轨飞行验证表明，该带辅助支撑式太阳翼功能、性能良好，满足高展开刚度的特殊任务需求。     

基于深度卷积网络的海洋涡旋检测模型

传统的利用遥感数据检测涡旋的方法通常是基于物理参数、几何特征、手工特征或专家知识。本文重点研究了基于深度学习技术从海表面高度图中识别海洋涡旋的方法。针对海洋卫星拍摄的海洋表面高度图中的涡旋检测问题，提出了一种基于卷积神经网络的多涡旋检测模型，该模型能够准确提取涡旋的特征信息，拟合语义信息与海面高度之间的关系。同时，在用于涡旋检测的最新公开数据集SCSE-Eddy上进行模型训练，以评估基于人工智能的涡旋检测方法性能，该数据集涵盖了15年来位于中国南海及其东部部分海域的每日卫星遥感海表面高度数据。实验结果表明，与现有的方法相比，本文模型取得了更好的检测结果，能够更好地区分相距较近的涡旋。     

按传动角要求设计曲柄摇杆机构的解析法

本文提出的按选种速比系数K、摇杆摆角ψ和许用传动角[γ]等条件作为基本参数设计曲柄摇杆机构的解析法，可满足机构的运动精度和传动质量要求，因而具有较强的实用性。     

人工蜂群优化BP神经网络的太阳电池阵电流预测

通过对卫星太阳电池阵输出电流影响因子进行分析，提出了一种基于人工蜂群（Artificial bee colony,ABC）算法优化BP神经网络的太阳电池阵输出电流预测方法。将太阳入射角、卫星太阳电池阵工作温度、卫星星时等遥测量变换后作为神经网络输入，进行输出电流预测。考虑到神经网络对初始权值及偏置敏感的特点，采用ABC改进算法对神经网络初始参数进行优化。该模型可用于卫星太阳电池阵电流输出能力分析、太阳电池阵预警及异常检测等。实验测试表明，模型能够取得较高预测精度，同星预测均方根误差（Mean squared error, MSE）为0.10 A，跨星预测均方根误差为0.12 A，其精度明显优于传统数据拟合方法。利用该模型及本文提出的预警策略进行预警，对于7年5个月的正常卫星数据没有发生误报，对于某异常卫星数据能够及时进行预警。     

基于复数深度神经网络的逆合成孔径雷达成像方法

压缩感知（Compressive sensing， CS）理论框架下逆合成孔径雷达（Inverse syntheitic operture radar， ISAR）成像的结果具有超分辨、无旁瓣干扰等特点，但CS ISAR成像方法性能仍然受到稀疏表示不准确和图像重建方法效率低等限制。基于深度神经网络（Deep neural network， DNN）的欠采样或不完整信号重建方法取得了瞩目的表现。DNN能够自主学习最优网络参数并挖掘出输入数据的抽象高层特征表示，但目前已有的DNN都为实数域的模型，无法直接用于复数形式数据处理。为了利用DNN的优势提高ISAR欠采样数据成像的质量，本文通过级联不同类型的复数网络层的方式，构建具有多级分解能力的复数深度神经网络（Complex value DND， CV-DNN），利用CV-DNN实现ISAR成像。实验结果表明，基于CV-DNN的ISAR成像方法在成像质量和计算效率方面都优于传统压缩感知成像方法。     

摆杆形变对柔性接头摆心、摆角数据的影响

柔性接头摆心、摆角测试是柔性接头性能试验中的重要测试项目,在柔性接头各项性能指标中有着举足轻重的地位。本文分析了试验过程中摆杆形变对柔性接头摆心、摆角数据的影响。从摆杆挠度计算入手,论述了加大摆杆横截面积以减少试验中摆杆形变,达到真实反映摆心测试数据这一方案在理论上的正确性,并通过试验数据证明其可行性。     

用于微小卫星的陀螺随机常值偏置误差的在轨标定

结合陀螺在微小卫星上的使用,提出了一种不依赖于其余敏感器信息的陀螺随机常值偏置实时在轨标定技术.该技术利用陀螺在轨实时测量信息,结合卫星姿态动力学本身的约束,实现了陀螺加电后初始随机零偏的在轨实时确定.分析了标定模型的可观性,得出了该技术的适用条件.仿真结果表明,该标定算法具有较高精度,对陀螺采样频率具有一定的鲁棒性,并具有较快的收敛速度,在给定的姿态动力学模型的精度条件下,100 s内基本稳定,收敛精度在1.0 (°)/h左右,标定性能可满足空间任务的需求.     

空间反射面天线在轨热分析

首先得出太阳光与地球和卫星在同步轨道上的关系,然后运用ANSYS软件对星载天线反射面进行热分析得出在轨温度场,为进一步的在轨热变形计算以及热控方案的选择提供了必要的温度数据,提供了一种新的地球静止轨道热分析的途径。     

旋翼结构参数及动力学参数对直升机操纵稳定性的影响研究

分析了直升机旋翼的预锥角，预掠角，桨叶根部的约束刚度和阻尼对直升机操纵性和稳定性的影响。旋翼的动力学模型采用有挥舞铰和摆振铰外伸量，桨叶根部在挥舞和摆振两个方向上都带有不弹性约束的形式；旋翼桨盘处的诱导速度分布采用自前向后直线增大的形式。分析结果表明：旋翼的预锥角和预掠角对直升机全朵的稳定性和操纵性的影响可以略去不计，而桨叶银部挥舞方向上的弹性约束刚度对直升机全机的操纵稳定性有较大影响，摆振方向上     

基于单边不对称积分的无人机高度控制技术研究

研究了一种基于单边不对称积分的超低空掠海飞行高度控制技术。针对超低空掠海飞行具有飞行高度低和外部干扰多等特点,传统PID三环控制策略难以有效同时兼顾快速性、强鲁棒、零静差性能以及"快速拉起,缓慢下降"的设计目标。本文结合常规对称积分的高度控制技术,提出一种在超低空掠海飞行段接入单边不对称积分的高度控制方法。当无人机反馈高度低于设定高度时,动态调整单边不对称积分项的积分强度使飞机快速拉起至设定高度以上然后渐进消除不对称积分,实现无人机高度的"快上慢下"。对比实验表明,相对于常规对称积分的高度控制技术,在相同条件突风干扰下,基于单边不对称积分的高度控制技术具有更好的抗干扰性能,能够满足无人机高度"快速拉起,缓慢下降"的设计目标。