航天遥感仪器的反射镜轻量化的研究

反射镜轻量化是航天遥感仪器轻型化的重要技术途径之一。阐述了反射镜轻量化的意义,反射镜材料的选择,玻璃反射镜轻量化的结构型式和设计要求、设计方案和计算以及温度试验结果。     

面向资源受限无人系统的深度神经网络轻量化软件设计与应用

地外探测无人系统具有存储、算力和能量等资源受限的特点.以深度学习为基础的感知、定位和决策算法可有效提升无人系统的智能化水平,而这类算法通常需要高算力,难以直接应用于地外探测无人系统.首先针对剪枝和量化的深度神经网络模型轻量化方法,在公开数据集上对多种算法进行定量分析.其次,提出基于剪枝、量化的轻量化计算方案,实现了基于模块化配置的轻量化计算软件StarLight,对深度神经网络进行快速轻量化和性能评估,解决了模型难以直接应用到计算资源受限系统的问题.最后,基于StarLight,对应用于火星车实验系统中的多种任务模型进行轻量化,在计算功耗≤15 W、计算处理主频≤1.2 GHz和计算存储容量≤1TB的受限资源条件下,实现了深度神经网络模型部署.实验表明,该软件能够满足计算资源受限系统的深度神经网络模型轻量化需求,为进一步提升地外探测无人系统的智能化水平奠定了基础.     

面向数字化技术支援的数字样机逐层轻量化技术

直观的三维模型有助于提高民用飞机远程维修支援的效率和准确度,但由于计算机辅助设计系统产生的模型数据量通常比较巨大,三维数字样机的轻量化成为了很大的挑战.基于对格式转换与模型简化这两种轻量化方法的分析,提出了基于单元数据量的数字样机逐级轻量化的方法,将全机的三维模型进行不同简化程度的轻量化处理,并且提出了基于失真度判据的层级化管理方法,按照模型结构树对简化率高的失真模型与具有细节特征的无损模型进行逐级的加载与使用.实例验证表明所提出的方法有效减小了网络传输的数据量并保留了模型必要的细节特征,使在互联网中快速访问全机三维模型得以实现.     

古代“全息照片”之谜

电影《古镜怪谈》中描述了这样的剧情：古时候，一位女子对着镜子整理头发，却被一名高官派来的杀手杀害。而她的鲜血沾到了镜子上，从此使这个镜子有了一种特殊的能力，成为了一个魔镜。     

大口径反射镜结构参数优化设计

空间光学遥感器分辨率要求的不断提高使其主镜口径也在不断增大,从而对主镜进行轻量化设计就成为空间大口径反射镜工程的关键技术。该文介绍了一种对反射镜轻量化结构进行优化设计的方法,利用MSCPatran软件建立了蜂窝夹芯反射镜的参数化模型;对反射镜的各结构参数进行了灵敏性分析,得到了各参数对反射镜面形精度的影响曲线;根据反射镜的加工工艺,合理地确定结构参数的变化范围,利用正交分解法进行参数优化。     

微纳卫星相机主承力构件轻量化设计与增材制造

针对20kg微纳遥感卫星相机主承力构件的轻量化需求,以转接环、次镜环和主背板三个主承力构件为研究对象,开展面向选区激光熔化增材制造技术的结构设计与制造关键技术研究。结果表明,设计的0.5mm折边结构具有良好的抗压缩和扭转等力学性能,在实现轻量化的同时,可显著提升构件的支撑强度。通过45°斜壁与微桁架结构,实现无辅助支撑增材制造。从能量输入、结构微调及加快热传导三个方面入手,有效解决了打印过程尖角变形难题。最终获得了质量分别为89g、87g和546g的三个轻量化主承力构件。搭载原理样机开展系统装调与地面力学试验,通过了8G重力加速度测试,实现了卫星相机大型复杂结构主承力构件的高承载和轻量化制造。     

现代卫星结构技术研究进展

正随着军用、民用领域对卫星功能、性能需求的不断提高,现代卫星对结构的精度、集成度与轻量化提出了更高的要求。通过梳理近期国内外航天领域的发展规划,调研国内外卫星结构技术在实现高精度、高集成度与轻量化方面的进展,对比国内外技术状况,分析国内在卫星结构精度主动控制技术、多领域集成设计技术、小型结构平台技术等方面的不足,为提高相关技术能力,比肩国际先进水平,提出技术发展着力点。     

车身薄壁梁结构轻量化设计的理论研究

薄壁梁是车身骨架结构的基本承载单元.为研究车身轻量化对其刚度的影响,首先推导了两端固支梁的静态弯曲和扭转刚度表达式.为获取最佳截面的轻型结构,分别研究了薄壁梁的截面尺寸和壁厚等几何参数对其刚度/质量比的影响.分析了用轻质材料替代传统钢材对其刚度和结构尺寸的影响.对开环与闭环截面梁的刚度/质量比进行了比较.分别找出了能显著影响上述薄壁梁的弯曲和扭转刚度的几何和材料参数.提出了获得高刚度车身典型薄壁梁的轻量化设计原则.     

基于注意机制的轻量化稠密连接网络单幅图像去雨

图像中附着的雨条纹对背景造成的破坏严重影响了对图像信息的分析和后续研究。为了恢复被雨条纹破坏的背景纹理特征, 提出一种基于注意机制的轻量化稠密连接网络针对单幅图像进行去雨。注意机制有利于网络准确定位降雨区域, 稠密连接网络的使用增强了特征的复用, 缓解了梯度消失和模型退化问题。利用多尺度通道混洗深度可分离卷积实现网络轻量化设计, 降低了网络参数规模, 提升了网络运行效率。在合成数据集和真实数据集上的去雨结果表明, 所提算法在定量指标和定性分析上都优于现有算法。      

美进行首次空间充气天线成形试验

１９９６年５月２０日，在由美国奋进号航天飞机发射的“斯巴达人”（Ｓｐａｒｔａｎ）可重复使用卫星上，成功地进行了第一次大面积充气式天线的展开试验。充气式结构是空间飞行器结构实现轻量化的重要途径之一（参见本期“空间结构轻量化的新进展”一文），是未来减轻航...     

空间光学遥感器的主镜展开机构

采用分块可展开成像系统是空间光学遥感器实现大口径甚高分辨率的有效途径,主镜展开机构是分块可展开成像系统的关键部分之一。对空间光学遥感器主镜展开机构进行了大致分类,分析了几种典型主镜展开机构的组成、工作原理和特点。从结构形式、驱动方式、展开/锁定机构和理论研究等方面阐述了主镜展开机构的发展趋势,分析了中国发展主镜展开机构的主要技术难点,提出了这些技术难点的解决思路。     

午夜太阳入侵对FY-4辐射计次镜组件的温度影响

对"风云四号"(FY-4)地球静止气象卫星辐射计建立三维热分析计算模型,采用有限元分析软件I-DEAS/TMG对辐射计进行在轨温度计算,分析午夜太阳入侵(midnight solar intrusion)对辐射计次镜组件的温度影响。计算结果表明,在太阳倾角为0°和±23.45°时,午夜太阳入侵对次镜的温度影响最为强烈,次镜温度在该时段能够达到最高温度。在太阳倾角为±8.8°,午夜太阳入侵现象对次镜座和次镜支撑的温度影响较为强烈。     

一种基于斜向观测的镜面法线方向测量方法

针对航天器上平面镜、立方镜等镜面法线方向测量时，准直光路被遮挡的情况，提出了一种斜向观测方法，即通过两台经纬仪在镜面法线两侧对称位置互相观测平行光的方法，获得镜面法线方向。对测量对象进行了说 明，详细描述了镜面法线准直测量原理和斜向观测原理，根据两种测量方法开展了测量比对试验，给出了过程观测 数据和计算结果。通过多次试验数据统计，斜向观测结果与准直测量结果差异在角秒量级，满足航天器测试要求，可以有效解决在航天器上基准镜面准直方向被遮挡时法线方向测量的难题。     

基于激光跟踪仪的多立方镜姿态标定方法

提出了使用激光跟踪仪测量系统对立方镜姿态进行测量的方法。首先,根据反射原理及平面镜光学成像原理对立方镜法线进行测量,然后建立立方镜的角度坐标系,并标定多个立方镜坐标系间的转换矩阵。通过单个立方镜姿态测量及2个立方镜间坐标系转换矩阵标定的实验,验证了方法的可行性。实验结果表明,最大标定误差优于5″,满足测量精度的要求。     

星载辐射计扫描镜太阳辐射热-结构建模与仿真

三轴稳定卫星平台搭载的光学有效载荷都存在午夜太阳辐射干扰问题,由此产生的热变形效应对光学系统的成像品质影响显著。采用复杂外热流近似建模技术,以及多软件耦合有限元仿真方法,以FY-4卫星的扫描辐射计为应用背景,研究了昼夜太阳辐射对星载辐射计扫描镜产生的热效应,并对不同热设计条件下的工况进行了对比分析。分析结果显示：扫描镜侧面及背面的热控涂层选取对其热变形有重要影响,但是仅仅通过热设计解决温度波动和热变形的矛盾是不够的,需要通过改进扫描镜的材料和优化光机结构加以改善。     

扫描辐射计内光路反射镜中SiO2／Ag薄膜系统的失效分析

SiO_2/Ag薄膜系统是扫描辐射计内光路反射镜的主要组成部分。采用高分辨扫描俄歇微探针(SAM)和扫描电镜分析对SiO_2/Ag 薄膜系统失效进行了较为全面的分析研究。通过扫描电镜观察发现,失效的反射镜表面SiO_2薄膜上存在大量析出物,借助于SAM分析,表明这些析出物主要是银和铜,析出物表面伴随有硫化和氧化。SAM的深度剖面结果说明,有析出物存在的区域,各薄膜层中存在原子间的扩散。文章就反射镜中Ag、Cu、和O的扩散和穿透行为进行了讨论,认为SiO_2薄膜致密度较差是导致反射镜失效的主要原因之一。     

静电拉伸空间薄膜反射镜面形控制机理研究

薄膜反射镜将解决反射镜孔径与重量相互制约的问题. 采用静电拉伸法控制薄膜反射镜面形, 具有结构简单、反射镜面形易于控制等优点, 其原理为利用静电场上库仑力作用使薄膜产生面形变化, 生成所需的光学曲面. 由于薄膜变形力学, 以及静电场理论的复杂性, 目前薄膜成形及其面形控制在理论分析上仍未有定量的结果. 本文主要以单电极静电场中的薄膜反射镜面形为考察因素, 通过数值计算的方法得到薄膜反射镜上的静电力分布, 运用有限元分析获得该分布下的反射镜面形, 并将其与理想面形进行比较. 提出采用多电极闭环控制可获得更高的控制精度, 对静电拉伸薄膜的研究具有一定的指导意义.      

卫星相机中侧视反射镜振动及微重力环境下的影响分析

文章介绍了“资源一号”卫星02星在地面测试时CCD相机图像扰振现象和对像质的影响, 图像扰振的原因———相机的侧视反射镜发生振动。探讨了侧视反射镜共振的机理: 由于预紧蜗簧与蜗轮弹性变形的组合弹簧而形成共振系统, 从而使外来干扰振动被放大, 并由此得到克服或控制扰振的方法。此外, 还讨论重力环境变化对反射镜振动的影响,认为不会增大振动的影响, 卫星在轨工作时相机可以保持地面同样效果。卫星发射后, 图像像质良好, 说明反射镜振动得到控制, 也说明重力环境改变对振动没有异常变化。