“嫦娥3号”月面探测器同波束干涉测量系统的设计与实现

为了提高"嫦娥3号"探测器(着陆器和巡视器)的相对定位精度,针对两器信标实际设置情况,设计了同波束干涉测量(same-beam interferometry, SBI)观测方案。利用着陆器和巡视器星地对接数据分析检验了由差分群时延解算含微小系统差的差分相时延的方法,给出了甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI )和同波束干涉测量模型及月面定位方法,并仿真分析了巡视器的相对定位精度。最终,把研究的方法实际应用于"嫦娥3号"巡视器的精密相对定位。结果表明,利用1 h左右的连续观测弧段的着陆器数传信号以及巡视器数传信号(或遥测信号),采用事后处理方式,得到了随机误差约1 ps的差分相时延数据。利用此数据,把"嫦娥3号"探测器的相对定位精度提高至1 m左右。  

基于ADRC的MSCMG框架系统高精度控制

针对非线性摩擦和外部随机扰动影响磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG, Magnetically Suspended Control Moment Gyroscope)框架系统角速率精度的问题,提出了一种基于自抗扰控制器(ADRC, Active Disturbance Rejection Controller)的高精度转速控制方法.通过三阶扩张状态观测器将框架系统负载力矩、非线性摩擦力矩及外部随机扰动力矩作为"总扰动"进行估计,并对该扰动力矩进行补偿.仿真及实验结果表明:基于自抗扰控制器的框架系统控制方法使框架转速精度和稳定度提高了50%以上,且具有抗干扰能力强和动态特性好的特点.  

月球轨道交会对接航天器相对状态误差分析

为分析同波束干涉测量这一高精度相对测角技术对月球交会对接两个航天器的相对位置、速度（状态）影响，文章根据协方差分析理论及各测量量的模型，推导测量量关于相对状态量的信息矩阵，建立了相对状态误差协方差模型；结合月球轨道交会对接仿真轨道，开展测量误差对两个航天器的相对状态误差影响协方差分析。结果表明，在当前测量误差条件下，相对位置、速度误差分别达到米级和厘米每秒级。在分析相对状态误差影响因子的基础上，重点对同波束干涉测量差分相时延整周模糊误差及时延率误差对相对状态影响进行了分析，结果表明整周模糊度误差对相对位置误差影响显著，时延率误差对相对速度误差影响显著。  

基于量子万有引力搜索的SVM自驾故障诊断

针对自动驾驶仪在实际测试过程中故障样本较少的情况,提出一种基于量子万有引力搜索算法(QGSA)的支持向量机(SVM)故障诊断模型。SVM能较好地解决小样本、非线性问题,适用于自动驾驶仪的故障诊断。为进一步提高万有引力搜索算法(GSA)对参数寻优的收敛速度和收敛精度,将基于GSA的QGSA应用于SVM的参数寻优中,以解决SVM由于参数选取不当导致过学习或欠学习的问题,从而获得最优的分类模型。通过模拟实验分析,当训练样本数量为50时,基于QGSA的SVM故障诊断模型分类准确率便能达到96.530 6%,而基于遗传算法(GA)的SVM故障诊断模型分类准确率为92.040 8%,基于GSA的SVM故障诊断模型分类准确率为91.632 7%。仿真实验结果表明,基于QGSA的SVM故障诊断模型具有更好的故障诊断能力。  

中国深空测控系统建设与技术发展

我国深空测控系统是伴随着探月工程“绕”“落”“回”三步走战略的实施，从突破关键技术、初步建成系统到系统完善，逐步建立起来的，火星探测工程的实施将进一步带动深空测控系统能力的建设。站在历史的视角，从顶层设计、关键技术攻关和系统建设等方面，回顾了我国深空测控系统从无到有的发展历程，并结合未来深空测控技术的发展，对我国深空测控系统的发展前景进行了展望。  

相对差分单向测距(ΔDOR)技术在探月工程中的应用研究

相对差分单向测距(△DOR)是一种高精度测角技术,在深空探测任务的高精度测定轨方案中得到广泛应用.介绍了△DOR测量的基本原理及CCSDS(国际空间数据系统委员会)关于△DOR测量的相关标准.针对中国探月工程月面软着陆任务提出的高精度测定轨要求,分析了△DOR测量的信号形式、工作模式以及测量精度,推导了解模糊过程.研究表明,△DOR测角精度达到25nrad,对应到月球上的距离约为10m.  

环面蜗轮滚刀螺旋槽前刀面设计及修正方法

为提高环面蜗轮滚刀的切削性能及滚齿效率，将滚刀的容屑槽设计成螺旋槽，减小刀齿两侧前角的绝对值，均衡两侧刃的切削条件。根据齿轮啮合理论和环面蜗杆成形原理，以滚刀基本蜗杆分度环面螺旋线的导程角和前刀面曲线的导程角互余为依据，提出一种由圆柱产形面变传动比展成环面蜗轮滚刀螺旋槽前刀面的方法；计算得到滚刀分度环面处的前角近似为0°，而刀齿左侧的前角从齿顶到齿根由正值变为负值，右侧前角从齿顶到齿根由负值变为正值，并且正前角和负前角的绝对值较大。进一步对滚刀前刀面进行修正，将修正后的滚刀模型导入VERICUT软件中，测量其前角，验证设计方法的正确性。结果表明，该方法能够解决滚刀两侧前角绝对值较大的问题，各刀齿左右两侧的前角控制在-0.6°~0.5°之间。  

基于双锥砂轮的环面蜗轮滚刀前刀面成形方法

多头环面蜗轮滚刀通常采用螺旋槽，以降低刀齿负前角的绝对值、并均衡每个刀齿左右两侧的前角，从而提高滚刀的切削性能。由于环面蜗轮滚刀螺旋线上各处的螺旋升角不同，所以各个刀齿左右两侧的前角均衡问题更为复杂，鲜有螺旋槽前刀面的精确成形方法的研究。基于环面蜗杆专用数控机床，提出采用双锥砂轮磨削螺旋槽环面蜗轮滚刀前刀面的方法，根据齿轮啮合理论，建立由双锥产形面展成平面二次包络环面蜗轮滚刀螺旋槽前刀面的数学模型，给出每个刀齿两侧在分度环面螺旋线上的前角计算公式。算例计算结果表明：如果采用直槽滚刀，对应的前角在-19.530 3°~19.530 4°；通过合理的参数选择，可使得螺旋槽滚刀对应的前角在-8.1°~7.3°，有效减小了刀齿负前角的绝对值。对环面蜗轮滚刀螺旋槽进行仿真加工，并且在仿真软件中对前角进行测量，测量结果与计算结果相吻合，证明本文方法的正确性。  

IQ通道失衡对同时收发认知抗干扰系统的影响

针对同时收发认知抗干扰（SCAJ）系统中IQ通道失衡产生的镜像干扰降低网电空间数据链（CDL）抗干扰能力的问题，研究了IQ通道失衡的单/多频带SCAJ接收机干扰感知性能，推导出基于能量检测的IQ通道失衡接收机干扰检测概率和虚警概率，并据此提出了删除镜像信道干扰信号的有效方法。仿真结果表明，IQ通道失衡产生的镜像干扰降低了SCAJ接收机的检测概率，提出的镜像信道干扰信号删除方法可以减小IQ通道失衡的不利影响，从而提高数据链SCAJ系统性能。  

基于自适应反步的DGMSCMG框架伺服系统控制方法

针对双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)内、外框架伺服系统耦合力矩及传动机构的非线性传动特性影响框架角速率精度的问题,提出一种基于自适应反步的非线性鲁棒控制器的设计方法。首先分别就双框架伺服系统耦合力矩及框架传动机构的非线性传动特性对系统稳定性和角速率精度的影响进行分析;其次利用反步理论,通过构造适当的Lyapunov函数并逐级反推得到控制律,保证参数估值的收敛性和系统的全局稳定性;最后通过仿真分析并以小型DGMSCMG系统为对象进行实验,结果表明:与电流前馈控制比较,所提出的自适应反步控制方法,既增强双框架伺服系统的扰动抑制能力,又提高框架角速率精度。