空间站梦天实验舱总体设计与技术特点

作为空间站主要舱段之一，梦天实验舱主要为各类舱内外载荷的在轨试验提供支持，具有特有的载荷货物进出舱支持和微小飞行器在轨释放支持能力，可全面提升空间站的综合应用效益。梦天实验舱2022年10月31日入轨，入轨后完成了初始状态设置、在轨测试和多次货物进出舱任务，各项功能正常，各项指标均满足要求。回顾梦天实验舱研制历程，概述梦天实验舱总体方案，总结其主要技术特点及创新点，介绍在轨测试及运行情况。     

航天器太阳翼在轨挠性振动测量中的无依托敏感技术

基于自供电无线加速度计网络，中国空间站天和核心舱、问天实验舱分别于2021年5月、2022年7月针对大型柔性太阳翼在轨开展了振动测量和挠性参数辨识试验。以该任务需求为牵引和实践，总结了无依托敏感技术在空间探测任务中需具备的若干核心能力，包括自供电自充电、无依托敏感器间数据代传、高可靠数据采集、高精度时间同步和自主休眠唤醒等方面。详细阐述了上述能力的设计思路和实现方案，并给出了空间站太阳翼在轨振动测量任务中无依托敏感器的实际应用结果。在轨测试数据验证了所提出的无依托敏感技术设计策略的有效性和合理性。     

存在物理约束的时变转动惯量航天器姿态控制

对存在角速度和控制输入有界的快速机动航天器姿态控制问题，设计了一种自适应双环姿态跟踪控制器。将虚拟有界角速度作为运动学方程的虚拟控制输入，使姿态控制问题降阶为角速度跟踪问题；构建递归自适应算法估计时变转动惯量及其微分，并基于障碍李亚普诺夫函数和线性回归算子，设计了角速度跟踪误差有界的变增益自适应姿态控制器。结果表明：该控制策略能使抓捕非合作目标航天器的姿态呈指数收敛到期望轨迹，且收敛轨迹不受外部干扰和抓捕瞬间的强干扰影响；在整个控制过程中，航天器的角速度小于0.4 rad/s，控制力矩小于10 N·m，满足了航天器对角速度和控制输入有界的物理限制。     

一维综合孔径微波辐射计在轨定标方法

G矩阵反演法是一维综合孔径辐射计普遍采用的图像重构算法，其实现包含两个关键要素：系统响应G矩阵标定和有效的数值反演算法。目前，在轨运行的辐射计采用系统误差分步测量的定标方法。在G矩阵反演法和点源测量G矩阵的理论基础上，对相应点源测量试验过程和水体成像试验过程进行了介绍，并对成像精度进行了分析，验证了整体定标的可行性。接着，提出了在轨G矩阵定标方法，并分析了卫星机动对载荷的影响。相比于目前在轨应用的分步测量系统误差的定标方法，该方法利用外部定标源整体标定系统响应G矩阵，能够简化分步定标各系统参数的定标过程，实现符合设计的成像精度，为后续高精度的图像重构算法提供保证，给一维综合孔径辐射计在轨定标提供了新的思路。     

空间非合作目标在轨光学捕获方法研究

针对空间非合作目标尺寸和运动特性差异大、现有基于单一特性的捕获方法适应性差的问题，设计了星图信息和运动特性相结合的非合作目标光学捕获方法。并结合硬件电路特性，提出了一种基于DSP+FPGA异构双核目标捕获嵌入式平台架构，解决了在轨应用难题。通过全物理仿真试验对实现的非合作目标嵌入式捕获系统的功能和性能进行了全面测试。结果表明，系统具备1024×1024@20p格式视频的实时处理能力。且对于不同运动速度、不同尺寸的非合作目标均能够准确捕获。采用蒙特卡罗方法随机生成了1000个初始视轴指向进行测试，基于电子星图模拟器和光学星图模拟器的目标捕获正确率均达到99.8%。综合而言，该解决方案的计算精度高，鲁棒性好，适应性强，能够有效应用于执行高精度非合作目标在轨监测和清理等任务。