载人飞船再入的制导、导航和控制

本文以多用途载人飞船为背景,研究再入的制导、导航与控制的任务、系统组成和工作原理,最后给出一些数字仿真结果。     

模糊自适应卡尔曼滤波技术研究

提出了一种基于模糊自适应卡尔曼滤波技术的组合导航的新方法。这一方法主要应用于自主式机动飞行器。用模糊逻辑自适应控制器对卡尔曼滤波器的噪声方差进行“在线”修正,将卡尔曼滤波器调整到最优状态,从而提高组合导航系统的精度。通过对ＧＰＳ/ＩＮＳ组合导航系统的仿真,验证了模糊自适应卡尔曼滤波器比常规卡尔曼滤波器具有更高的精度。该方法的研究对飞行器的导航与制导具有重要意义。     

GPS的空间应用

由于ＧＰＳ系统的特点以及低轨道空间的特殊应用环境，使得ＧＰＳ在空间上的应用存在着与地面应用所不同的特点，本文着重分析这些空间特点对ＧＰＳ定位实现的影响，得出以下结论：对空间用户而言，ＧＰＳ卫星对用户的覆盖有着不同于地面的特点，但可以看出，对９００公里高度以下的低轨用户，ＧＰＳ卫星对用户的覆盖不会比地面更差。同时，电离层延迟误差影响大大降低，对流层延迟误差可以不予考虑。ＧＰＳ系统本身已对相对论效应的长期项影响作了校正，但对空间用户必须重新考虑。由于空间用户运动的规律性，及我们可能对诸如信号的Ｄｏｐｐｌｅｒ频移，多路径干扰等成份作较为准确的估计并加以补偿，从而可能获得高于地面的测量精度     

GPS 定位算法研究

给出卫星信号接收时刻ＧＰＳ时的计算方法，然后在Ｇａｕｓｓ－Ｎｅｗｔｏｎ法的基础上得到一个正常情况下的完整的ＧＰＳ迭代定位算法。最后讨论只有三颗可见卫星时的处理方法。     

基于导航定位原理的火箭涡轮泵轴承故障诊断

为准确判断火箭发动机涡轮泵轴承在试验台上试验时发生故障的部位，同时避免通过轴承特征频率诊断轴承故障的方法所带来的不确定性，基于GPS卫星导航定位原理，利用时幅曲线的相位信息，提出一种新的轴承故障诊断方法:振源坐标定位法，即通过四个已知坐标的振动传感器测得同一振动波的时幅曲线相位差判定振源位置。将试验台上轴承和四个振动信号传感器安放在坐标已知的直角坐标系中，利用时幅曲线拐点分析法准确捕获振动信号到达四个传感器的时刻，再利用这四个时刻和已知坐标计算出振源位置坐标，最后根据振源位置坐标判断其是否为轴承故障及具体故障部位。通过仿真计算证明该方法理论上可行。     

导航星座整网自主定轨的动力学短弧段伪逆平差法

针对传统静态自由网平差进行自主定轨存在的秩亏问题，提出一种卫星动力学短弧段定轨和自由网伪逆平差理论相结合的自主定轨算法。该算法以导航星座星间链路(ISL)双向测距为基础，利用伪逆平差法，解决整网位置解算起算数据不足带来的秩亏问题；同时，利用轨道动力学建立不同历元之间状态转移关系，解决单历元平差无法对速度分量进行有效估计的问题。仿真结果表明，自主运行90天，平均用户测距精度（URE）小于1 m（2σ），优于导航星座自主运行指标要求，验证了本文算法的有效性。     

Introduction to global short message communication service of BeiDou-3 navigation satellite system

Short Message Communication (SMC) is a featured service of BeiDou Navigation Satellite System (BDS). After its successful deployment in 2003, Regional Short Message Communication (RSMC) service has been continuously serving China and its neighboring countries and regions, especially in life safety scenarios. In this paper, the architecture of the Global Short Message Communication (GSMC) system is proposed based on the medium earth orbit (MEO) constellation and the crosslinks of the global BeiDou navigation system (BDS-3). Three subtypes of GSMC service, i.e. positioning report, emergency search and rescue (SAR) and regular SMC are designed in accordance with the technical characteristic of integration of navigation and communication in BDS-3, which supports future wide applications of GSMC. The performance of the designed GSMC system is analyzed by numerical calculations. As BDS-3 was officially announced completion on July 31, 2020, GSMC has been providing initial service. First test results of the in orbit GSMC payloads are also presented in the paper to verify the designed capabilities. Preliminary results also show that the requirements of Global Maritime Distress and Safety System (GMDSS) can also be fulfilled.     

载人火星探测进展及其EDL过程GNC关键技术

随着火星探测技术的不断发展和探测任务的不断推进，载人火星探测在未来将会成为火星探测的重要手段。首先，回顾了无人火星探测任务的发展历程，对比分析了部分无人火星探测器进入、下降与着陆（EDL）过程的参数。然后，结合无人火星探测、载人月球探测和载人航天再入过程，梳理了载人火星探测的特点及需求，系统地总结了前苏联/俄罗斯和美国的载人火星探测研究进展以及技术储备。接着，归纳了载人火星探测的体系构成、集结方式和主要的技术挑战。最后，概括了载人火星EDL过程面临的难题，重点阐述了EDL的导航、制导与控制（GNC）关键技术。     

S5 0716+714: GeV variability study

The GeV observations by Fermi-LAT give us the opportunity to characterize the high-energy emission (100 MeV–300 GeV) variability properties of the BL Lac object S5 0716+714. In this study, we performed flux and spectral analysis of more than 3 year long (August 2008 to April 2012) Fermi-LAT data of the source. During this period, the source exhibits two different modes of flux variability with characteristic timescales of ∼75 and ∼140 days, respectively. We also notice that the flux variations are characterized by a weak spectral hardening. The GeV spectrum of the source shows a clear deviation from a simple power law, and is better explained by a broken power law. Similar to other bright Fermi blazars, the break energy does not vary with the source flux during the different activity states. We discuss several possible scenarios to explain the observed spectral break.     

一种基于移动辅助节点的单兵导航系统协同初始化算法

惯性导航系统凭借其自主性强、隐蔽性好、可靠性高的优势,在单兵作战、反恐救援中发挥越来越重要的作用。针对单兵惯性导航系统精度较低,在长期工作后精度下降严重,需要重新初始化的问题,以单兵与无人平台的协同作业为背景,提出了一种基于移动式辅助节点的单兵导航系统协同快速初始化方法。该方法以目标节点的角增量、位移增量信息与测距信息作为输入,采用粒子滤波技术对单兵导航系统的位置和航向进行协同估计。试验表明,该算法最少仅需1个辅助节点即可实现较好的单兵惯导系统位置和航向初始化。