中国空间探测领域40年发展

中国空间科学学会成立的40年，是中国空间探测逐渐走进世界舞台的40年，空间探测极大推动了空间科学和相邻学科的发展，也影响到经济、军事和日常生活诸多方面.本文简要回顾了从空间探测专业委员会成立的1980年至今，中国空间探测领域的主要发展历程，包括探空火箭、高空气球、科学卫星、月球与行星探测、载人航天空间探测、遥感卫星地面站等主要项目、进展和所取得的成果，对未来若干年空间探测的发展进行了展望.      

FC-AE-1553网络传输性能评价

为了提高航天航空网络传输性能,提出一种通用的FC-AE-1553网络传输效率计算方法并研制高性能FC-AE-1553节点卡.首先,对FC-AE-1553网络的消息传输过程进行详细分析,分析信息类型,给出传输帧的格式建议,通过分析FC-AE-1553协议中各类消息传输的时间参数,结合FC标准中对通信时间的要求,提出FC-AE-1553网络交换中各种消息类型的通信时间计算公式.然后, 针对无差错传输和有差错传输两种情况,给出了网络传输效率的计算方法.最后,通过仿真分析数据帧净荷长度、节点处理时间、交换中序列数量、传输误码率、丢包率等参数对FC-AE-1553网络传输效率的影响,给出了网络优化设计的建议.依托某航天工程任务,研制了基于XC5VFX100T和MPC8536E的FC-AE-1553节点卡.实验结果表明:丢包对传输效率的影响可忽略;数据帧净荷为2 048 B,数据帧数量为16时,传输效率可达到77.2%.      

用于卫星姿态机动控制的一种自适应模糊控制器

卫星的姿态机动控制要求机动快速和较强鲁棒性.纯模糊控制器响应快、鲁棒性好,能够方便地应用人的智能,但是模糊规则库的构建需要预先获取足够的语言信息.从Lyapunov函数出发设计了一个稳定的直接型自适应模糊姿态机动控制系统,控制器能够在初始语言信息很少的条件下通过自适应律调整语言信息参数而得到合适的模糊规则,使控制器具有更强的适应能力.数学仿真比较了在完全没有语言信息和有一条语言信息的情况下控制系统的表现,表明仅有一条语言信息时控制系统性能就能够显示得十分出色.最后,仿真结果证实了自适应模糊控制器良好的鲁棒性.      

FC-AE-1553网络的“并发交换式”动态带宽调度机制

为提高航天航空网络传输性能,针对低轨空间舱内有效载荷系统的特点及有效载荷系统数据传输的要求,将空间有效载荷系统的数据分为周期性业务、突发性业务及强时效性业务3种业务类型,并综合分析3种业务特征,提出了一种可应用于FC-AE-1553网络的“并发交换式”动态带宽调度（DBA）机制,即突发性业务传输采用“并发交换式”的动态带宽分配,周期性业务采用静态固定带宽分配,强时效性业务采用抢占式带宽分配的方案。采用理论分析和仿真验证的方式分析了该调度机制的可行性,并通过OPNET仿真软件建立了FC-AE-1553网络仿真平台。结果表明,相比FC-AE-1553网络传统的“总线式”调度机制,所提机制可将FC-AE-1553网络的吞吐量提高10倍以上,且当网络节点数为32时,FC-AE-1553网络的吞吐量可从2.8 Gb/s提高到46 Gb/s,突发性业务的平均时延可降低1个数量级。      

神舟飞船有效载荷系统集成设计与飞行试验效果评价

简述了神舟飞船应用任务及有效载荷项目安排，介绍了总体设计和系统集成设计等内容，最后给出了飞行试验情况及试验效果评价。     

基于磁强计测量的一种姿态估计方法研究

运行在低轨道上的三轴对地稳定小卫星在安全保持模式下的姿态确定要求测量部件的可靠性高,功耗低。本文选用三轴磁强计作为测量部件,给出在安全保持模式下的增广型Kalman滤波器(EKF)的设计。仿真结果表明在安全保持模式下,对卫星姿态能够进行很好的估计或校正。     

基于改进OOPN的系统工作模式分析方法

针对空间有效载荷系统工作模式的复杂性问题,在研究其动态行为和运行特征的基础上给出了一种基于改进的面向对象Petri网(IOOPN,Improved Obiect Oriented Petri Net)的系统工作模式分析方法.该方法集合了Petri网和面向对象的优点;在面向对象Petri网模型中引入了对象间的行为约束关系;并根据约束关系实现了基于最小序列组的系统工作模式分析算法.最后,将该方法应用于某资源卫星有效载荷系统中,实践结果表明该方法满足对有效载荷系统工作模式的分析、仿真和验证的要求,为有效载荷系统的总体设计和集成测试提供了重要的参考.     

落弹舱的微重力环境

本文首先建立了分析落弹舱运动的各种坐标系,给出了解算姿态运动参数的数学模型.然后根据落弹舱微重力加速度的物理背景,对其微重力环境进行了数学描述和物理解释,推导了舱内任意部位微重力加速度表达式,阐明影响微重力环境的主要因素是气动阻力和姿态角运动.最后分析和近似估算了落弹舱的微重力水平,给出了气动阻力对落弹舱微重力水平影响的数值计算结果:平流层气球在30km以上释放落弹舱,优于5×10-2g的微重力持续时间超过30秒.      

不确定非线性系统鲁棒控制研究

对不确定非线性系统鲁棒控制的主要设计方法和应用领域进行了较为详细的分析和论述，包括Lya-punov方法、输入／输出反馈线性化方法、变结构控制方法及神经网络控制方法等。给出了设计思想，对它们在不确定非线性系统设计中的地位和作用进行了评述，并指出了存在的问题和相关的研究方向。     

基于模糊C-均值聚类航天图像分割方法的研究

在图像分割领域,模糊C-均值聚类算法得到了广泛的应用,但存在计算量大、易受噪声影响、目标与背景对比较弱时对边界处的像素分辨能力低等问题.针对以上问题对标准模糊C-均值聚类算法进行了改进:利用一维灰度直方图来降低计算量;并在此基础上,考虑每一层灰度级的邻域像素之间的空间一致性;然后,构造特征散度来重构聚类算法的目标函数.最后用一幅测试图像和两幅航天高分辨率图像对改进的方法进行试验,结果表明,对于削弱上述问题的影响,算法较标准模糊C-均值聚类算法有较大提高.