航天器构型重构技术研究进展与展望

航天器构型重构技术是航天器在轨服务等重大空间任务必须突破的关键技术之一,将对新一代航天器系统的设计与研发产生深远影响。首先,给出了航天器构型重构的内涵及分类;其次基于主结构变构型等多种典型技术,对构型重构技术的研究现状进行了系统的总结和探讨;随后基于标准化模块设计等方法,给出了航天器构型重构技术体系;接着从支持航天器故障排除等方面出发,对构型重构技术的应用前景进行了归纳;最后,总结了构型重构技术的总体研究进展,并对其未来发展进行了展望。     

衬底温度对共溅射法制备的Cu2ZnSnS4薄膜晶粒生长的影响

研究了衬底温度对采用Cu2ZnSnS4靶和Cu靶共溅射制备的Cu2ZnSnS4薄膜晶粒生长的影响。采用拉曼光谱、X射线能量色散谱仪、扫描电子显微镜和紫外 可见 近红外分光光度计对在不同衬底温度条件下制备的Cu2ZnSnS4薄膜 的元素比例、形貌以及光学带隙进行了表征与分析。结果表明制备的Cu2ZnSnS4薄膜晶粒生长遵循不同规律。室温衬底条件下制备的Cu2ZnSnS4薄膜晶粒生长遵循两步法，导致颗粒尺寸和元素分布不均；而在120~200 ℃衬底温度条件下制备的Cu-Zn-Sn-S预置层在溅射过程中已有Cu2ZnSnS4晶粒形成，这些晶粒在后续硫化生长过程中起到形核点的作用， 促进了Cu2ZnSnS4晶粒的长大与元素的均匀分布。随着衬底温度的升高，Cu-Zn-Sn-S预置层及由此制备出的Cu2ZnSnS4薄膜的结晶性变好，Cu2ZnSnS4薄膜的带隙先升高后减小至1.55 eV。     

A new hybrid aerodynamic optimization framework based on differential evolution and invasive weed optimization

Since many aerodynamic optimization problems in the area of aeronautics contain highly nonlinear objectives and multiple local optima, it is still a challenge for most of the traditional optimization methods to find the global optima. In this paper, a new hybrid optimization framework based on Differential Evolution and Invasive Weed Optimization (IWO_DE/Ring) is developed, which combines global and local search to improve the performance, where a Multiple-Output Gaussian Process (MOGP) is used as the surrogate model. We first use several test functions to verify the performance of the IWO_DE/Ring method, and then apply the optimization framework to a supercritical airfoil design problem. The convergence and the robustness of the proposed framework are compared against some other optimization methods. The IWO_DE/Ring-based approach provides much quicker and steadier convergence than the traditional methods. The results show that the stability of the dynamic optimization process is an important indication of the confidence in the obtained optimum, and the proposed optimization framework based on IWO_DE/Ring is a reliable and promising alternative for complex aeronautical optimization problems.     

结合核相关滤波器和深度学习的运动相机中无人机目标检测

针对无人机与相机快速相对运动造成的运动模糊问题，以及小型无人机外观信息缺失和背景复杂造成漏警和虚警问题，提出了一种新的无人机检测-跟踪方法。针对成像尺寸小于32像素×32像素的无人机目标，提出改进的多层特征金字塔的分类和目标框回归器作为目标检测器，克服漏警。利用检测结果初始化基于核相关滤波的目标跟踪器，并持续修正跟踪结果，跟踪结果为剔除检测器虚警提供依据。在跟踪过程中，引入对观测场景纹理自适应的相机运动补偿策略实现目标重定位。多场景下的实验结果表明：提出的方法在对高速运动小目标的检测和跟踪指标上显著优于传统方法，且运动补偿机制的引入进一步增强了方法在极端复杂场景下的鲁棒性。     

基于碳纤维复合材料的电容式燃油油位测量传感器

利用解析法和Ansys软件对基于碳纤维复合管材的电容式燃油油位测量传感器设计进行了计算和分析，给出了传感器的结构设计和中和电流法测量电路，实现了碳纤维复合材料在电容式油位测量中的应用。对传感器和测量系统的标定和稳定性、可靠性、高低温等试验，结果表明碳纤维复合管材电容式油位测量传感器在飞机燃油测量中的应用是可行的。     

In-orbit operation and performance of the CubeSat Soft X-ray polarimeter PolarLight

PolarLight is a compact soft X-ray polarimeter onboard a CubeSat, which was launched into a low-Earth orbit on October 29, 2018. In March 2019, PolarLight started full operation, and since then, regular observations with the Crab nebula, Sco X-1, and background regions have been conducted. Here we report the operation, calibration, and performance of PolarLight in the orbit. Based on these, we discuss how one can run a low-cost, shared CubeSat for space astronomy, and how CubeSats can play a role in modern space astronomy for technical demonstration, science observations, and student training.     

五棱镜面形误差对中心入射光线的转向角影响

针对五棱镜面形误差引起出射光线转向角误差，进而影响空间光电跟瞄系统多光轴标校精度的问题，提出了一种研究五棱镜面形误差对出射光线转向角影响的新方法。首先，在五棱镜不规则度较小的前提下，利用最佳拟合球面矢高适当简化了五棱镜的工作面模型，推导出了出射光线转向角计算公式，并将影响出射光线转向角误差的因素限定在了6个非独立随机变量的共同作用上。然后，结合五棱镜的典型应用场景，提出了一种降维分析方法，去除了6个变量间的相互关联，推导出了降维后的转向角误差计算公式。计算结果表明，该公式计算主截面方向和垂直于主截面方向上转向角误差的最大相对误差分别仅为2.14%和0.31%，完全符合精度分析要求。最后，通过试验对五棱镜进行了技术测试，结果表明：主截面方向和垂直于主截面方向上转向角误差的试验测试平均值与降维公式计算结果的偏差分别在±0.25″和±0.15″以内，这是完全可以接受的。因此，提出的简化模型以及降维分析方法均是可行的，为五棱镜面形误差的相关研究提供了一种新的研究思路与分析方法。     

基于电磁波三维结构向量的飞行器姿态估计

以电磁波三维空间结构向量为参照的飞行器姿态/航向测量研究，可弥补空间参照物缺乏，丰富空间飞行器姿态/航向测量工具。本文根据各缺损电磁矢量传感器姿态位置与接收信号之间的变化规律，建立飞行器载电磁矢量传感器阵列导向矢量。根据协同导航的多个信号空间谱和最大化，实现平台姿态/航向测量。飞行器多位置的多个传感器共同测量姿态可避免遮挡，获得更高姿态精度的同时拓展了系统的适用领域。接收电磁信息完备状态下，不需导航信号，测绘平稳的杂波就能作为姿态基准。仿真试验验证了姿态估计的有效性。     

基于短暂丢失参考信号预测的无人直升机轨迹跟踪控制

考虑地面目标参考信号短暂丢失与外部干扰等影响,研究无人直升机 （Unmanned aerial helicopter,UAH） 空地轨迹跟踪控制问题。首先,将短时丢失的参考轨迹进行分解, 并将其建模成平稳信号与非平稳信号两部分。然后,利用差分整合移动平均自回归 （Auto-regressive integrated moving average,ARIMA）模型预测平稳信号,并借助马尔可夫分析法对非平稳信号进行预测。其次,结合预测信息和跟踪误差信号,分别对UAH横纵向子系统和垂直子系统设计滑模控制器,以有效提升跟踪效率并减小外界干扰对跟踪性能的影响,并改进控制算法以减小由滑模导致的抖振现象。最后,利用仿真结果说明本文控制算法有效性与优越性.     

非合作目标智能感知技术研究进展与展望

智能感知是实现航天器在轨精细化操控过程的关键技术，是在轨服务技术智能化的重点发展方向之一。空间目标智能感知包括位姿测量、三维重建与部位识别等关键技术，涉及小样本、多模态、模型适应与高维数据等问题。从工程应用角度出发，对非合作目标智能感知技术的研究现状进行系统的梳理与总结。首先，总结典型非合作在轨感知系统与光学敏感器技术的发展现状；其次，归纳总结了非合作目标智能感知涉及的关键技术；最后，基于研究现状总结和关键技术分析，探讨了非合作目标智能感知目前存在的主要问题，并给出后续发展的建议。