地基行星大气掩星观测资料流程和数据整理

在中国火星探测萤火一号(YH-1)计划中, 包括了地基掩星观测反演火星大气的科研任务. 观测资料整理是反演流程的第一步. 本文描述了地基火星大气掩星观测处理软件系统的观测数据流程和观测资料整理模块,并详细介绍了观测资料整理模块的结构和功能, 其中包括时间系统转换、历表插值、坐标系变换、信号时延改正以及掩星平面建立. 利用行星数据系统公布的火星快车无线电科学数据和由SPICE得到的地球、火星历表以及火星快车的轨道数据, 结合本文的算法, 得到了一些实验结果.      

基于FastSLAM的绳系机器人同时定位与地图构建算法

绳系式移动机器人可用于极端地形的探测,如陡峭斜坡、松软土壤、高耸悬崖、沟壑等。在运动过程中移动机器人的绳索不可避免地与障碍物接触甚至缠绕。由于绳索与障碍物之间的接触点不相互独立以及机器人模型的非线性特性,经典的FastSLAM框架不适用于绳索机器人的同时定位和地图创建（SLAM）问题。提出基于改进FastSLAM框架的绳系机器人SLAM算法。在该框架中,分别利用无迹滤波和粒子滤波解决接触点位置估计和机器人位姿估计问题,并利用非线性观测模型的无迹变换来简化粒子权重更新。仿真结果表明,该算法可有效地估计接触点位置,同时提高机器人位姿估计性能。     

一种星球探测六足轮腿机器人的设计与运动规划

针对星球探测,设计了一种具有高度对称性的六足轮腿机器人。为适应星球表面的复杂环境,该机器人具有不仅在机身水平面内中心对称而且关于机身水平面对称的结构,同时能够通过腿部构型的变化实现两种运动方式：轮行模式和足行模式。机器人的膝关节采用双平行四边形的传动机构,克服了现有足式机器人膝关节平行四边形机构传动的奇异问题,增加了膝关节的转动范围,实现了单腿关于机身水平面的对称运动。设计了一种基于指数坐标在SE （3）空间上规划的自适应步态,机器人可以利用该自适应步态在没有视觉传感器和局部地图的条件下,仅依靠足底力传感器和机身的惯性测量单元,实现自主连续稳定的行走。利用该机器人结构的高度对称性,提出了一种倾倒恢复策略以适应星球探测过程中的需求。以Adams和MATLAB为虚拟的仿真环境,对六足轮腿机器人的运动模式切换、自适应步态及倾倒恢复进行了仿真,验证了可行性。     

疏导式热防护结构传热极限特性

疏导式热防护结构通过高温热管将前缘驻点等高热流部位的热量快速疏导至大面积区域,可有效降低防热压力,实现新型飞行器前缘非烧蚀防热。然而,疏导结构内部液体工质回流受到飞行器加速过载的显著影响。通过理论评估与地面试验获得了典型过载条件下尖前缘热疏导结构的抗过载性能。结果表明,维持加热条件不变,当过载环境大于4g后,热疏导性能受到明显影响,但过载减小后疏导性能得以快速恢复。研究结论对于一体化疏导结构的设计具有重要的指导意义。     

基于FPGA的动态可重配置方法研究

对FPGA应用的研究发现,随着FPGA门电路总数的增加,其内部布线的数目和复杂度随之增加,但是随着系统规模的增大,单芯片资源的利用率反而下降。在这种背景下,人们开始把注意力转移到FPGA逻辑资源的时分复用上来,对FPGA的逻辑资源进行动态重配置,以提高FPGA芯片的利用率。在对重配置技术的基本概念以及特征分类进行概要介绍的基础上,较为详细地介绍了四种基于FPGA的动态重配置方法,并针对重配置关键技术和发展趋势进行了探讨。     

局域均值分解中PF获取方法的改进

航空发动机故障振动信号为典型的多分量信号,局域均值分解方法可以对其分离。在研究了经典的局域均值分解方法后,发现相邻的两个乘积函数(Production Function,PF)中存在模态混淆现象,表现为较高频PF中包含较低频PF的频率成分。针对这一问题,对PF的定义进行了改进,滤除了混淆在其中的低频信号,使信号分离更加充分。仿真信号的分析表明,改进后的算法分离效果优于原算法。试验信号的分析表明,方法可以用于航空发动机故障特征提取。     

基于马尔科夫链的自动测试设备可靠性预测

自动测试设备在生产和科研过程中非常重要,其可靠性在科研和生产中有着重要的意义。通过对马尔可夫链的分析,提出了基于马尔可夫链建立的自动测试设备可靠性预测的模型,根据某一阶段的自动测试设备故障数据,对下一阶段该自动测试设备可靠性进行预测,从而得到自动测试设备基于马尔可夫链的可靠性预测结果。     

基于Galerkin法的机载甚低频拖曳天线振动分析

通过对拖曳天线运动状态及其受力进行分析,建立了其动力学模型;针对模型复杂的非线性和耦合性,在考虑天线旋转平衡时构型的基础上,采用Galerkin法研究求解了其末端锥袋的非线性振动。通过仿真并对多阶Galerkin方法截断求解结果进行比较,验证了Galerkin方法求解时的收敛性和可靠性。仿真结果表明,在无风条件下,拖曳天线的末端锥袋振动不会对机载甚低频通信系统的通信质量产生明显的影响。     

增广状态反馈在雷达伺服控制系统中的设计实现

在航路捷径附近,靶场单脉冲测量雷达的伺服控制器使用传统PID（比例积分微分）角误差控制方法跟踪飞行目标时,会产生较大的动态滞后误差。针对这种情况,提出采用带状态观测的增广状态反馈控制方法,通过实时观测系统内部状态信息（状态变量）并及时根据状态进行系统调节的控制方式,可以实现对高速目标的快速稳定跟踪。经过仿真和系统试验,证明这种控制方法可以较大地提高系统的动态响应速度并减小航路捷径附近的动态滞后误差。     

基于Kriging模型的高超声速舵面优化设计

采用RANS方程进行了高超声速舵面的气动特性计算与平面形状优化设计研究。为了提高优化效率,采用拉丁超立方抽样试验设计方法得到样本点,并建立Kriging模型替代费时的流动数值模拟。以最大化舵面操纵力矩和最小化平面面积为目标,以阻力不增为约束条件,进行了舵面平面形状优化设计。优化结果表明,优化舵面的平面面积减少了4.78%,力矩绝对值在设计点增加了24.69%,且在较大的攻角范围均有提高。将初始舵面和优化舵面分别装配到方形截面导弹上,验证计算表明,优化舵面的操纵效率更高。