Some new applications of the generalized problem of two fixed centers

A generalized problem of two fixed centers and its limiting version is considered. New possible applications of this problem are obtained. Using a symmetric version of the problem, the external field of gravitation is approximated. The limiting version approximates the inner field.     

吸气式高速飞行器爬升-巡航轨迹在线优化

针对吸气式高速飞行器的大气层内爬升和巡航飞行段,进行了在线轨迹优化设计。与传统的爬升段结合定高定速巡航轨迹形式不同,采用优化的方法得到的轨迹能够保证性能指标的最优性。首先,将轨迹优化问题建模为非线性最优控制问题,控制量包括攻角、倾侧角以及燃油当量比。然后,对问题的非线性进行了处理,将变量进行离散化,得到凸优化问题。分析了飞行器的气动和推力特性,设计了优化变量的初始参考。最后,设计算法的外环迭代策略,将每一次求得的解作为参考轨迹进行下一次迭代计算。数值仿真结果表明,该方法能够解决吸气式高速飞行器爬升巡航段轨迹优化问题,并且求解时间满足在线轨迹优化要求。     

基于时频稀疏性的跳频信号时频图修正方法

为了获取清晰的时频图,提出了一种基于时频稀疏性的跳频信号时频图修正方法。该方法根据跳频信号时频图的时频稀疏性,建立了修正时频图的最优化求解模型,然后利用匹配搜索的方法进行求解得到修正后清晰的时频图。仿真结果表明本文方法能够在低信噪比下获取精确的时频图,且用修正后的时频图估计跳周期,估计性能明显优于现有方法。     

Test-Particle Trajectories in a “Sheared” Stationary Field: Newton–Lorentz and First Order Drift Numerical Simulations1

We study a magnetic field distribution that is nonuniform and sheared like in tangential discontinuities. This distribution is an input parameter for the numerical integration of the equations of motion of the test-particle and of its guiding center. Two different electric field distributions are alternatively tested. In the first case, the electric field is uniform and constant like the electric field prescribed in the large-scale, steady-state reconnection models. The numerical solution shows that in this case the test-particle is trapped within the discontinuity into a region where (i) B goes to zero or (ii) the magnetic vector becomes exactly parallel to the electric field. In the second case, we consider an electric field, which is nonuniform. Its components are computed such that the zero order (or electric) drift is everywhere perpendicular to the discontinuity surface and its value is conserved throughout the simulation. In this case the numerically integrated trajectory of the test-particle penetrates the discontinuity for any angle of shear of B. Direct comparison between exact (Newton–Lorentz) and approximated (first order drift) numerical solutions shows that the mathematical singularities of the latter do not correspond to any physical singularity of the exact equation of motion of the particle.     

敏捷成像卫星调度的改进量子遗传算法

针对敏捷成像卫星调度问题中解空间大,选择任务的搜索空间和确定任务观测时间的搜索空间分别是离散域和连续域的难题。建立了多种决策变量混合的敏捷成像卫星调度模型,提出一种改进的量子遗传算法对其求解,改进的量子遗传算法采用二进制与实数杂合的编码方式,降低染色体的基因位编码数目,提高了搜索效率,有效适应了敏捷成像卫星调度问题中离散与连续混合的解空间;以杂合编码为基础,设计对应的观测函数将敏捷成像卫星调度问题的解映射到相位空间,从而将量子优化机制引入敏捷成像卫星调度问题中,利用量子遗传算法在相位空间搜索的特性解决敏捷成像卫星解空间大、解空间离散与连续并存的问题。最后,通过不同规模的仿真校验对算法的调度效果进行测试和分析。结果表明,所提改进的量子遗传算法在收敛速度和方案收益方面都有较好的表现,能够满足敏捷成像卫星调度的需要。     

基于改进EX的机动雷达误差配准算法

针对EX(Exact Method)算法的大计算量和耗时对其工程应用造成的不利影响,提出了一种改进的EX算法（MEX算法）,通过优化EX算法的算法结构,消除其存在的冗余运算,提高了实时性;为解决机动雷达情况下的误差配准问题,通过改进MEX算法以适应系统存在姿态角系统误差的特点,提出了扩展的MEX算法（EMEX算法）;把EMEX算法推广应用到多机动雷达情况下的系统误差估计中,得到了采用集中式融合结构的EMEX算法（CEMEX算法）。为验证提出算法的正确性和有效性,对算法进行蒙特卡洛仿真比较,结果表明,MEX算法在保持EX算法估计性能不变的前提下,大大减少了算法耗时,提高了EX算法的估计效率;EMEX算法能够有效地估计出机动雷达的各种系统误差;CEMEX算法能够有效地融合多部雷达量测的信息,具有良好的系统误差估计性能。     

基于广义互相关算法的遥测时延提取方法研究

在常规靶场导弹试验中,遥测需解算GNSS弹道数据,但数据解算存在一定时延,导致测量弹道滞后现象,如何提取时延并对弹道进行修正是亟需解决的问题。提出一种基于广义互相关算法的时延提取及弹道修正方法,利用相关函数峰值提取时延,进而对遥测弹道进行修正。通过仿真和试验数据验证算法的正确性,弹道误差值由修正前最大约80m修正到小于10m。     

一种未知动态环境下异构无人机集群分布式联盟形成方法

针对未知动态环境下异构无人机集群的分布式联盟形成问题,首先构建了异构无人机集群的联盟任务自动机,实现了异构无人机集群在未知动态环境下的自主任务协调.在此基础之上,提出了一种基于蒙特卡洛树搜索的分布式联盟形成算法,该算法通过两阶段的蒙特卡洛树搜索来增量式地对联盟结构进行分布式优化,算法可在分布式框架下实施,并在任意时间内...     

Symmetric periodic solutions of the Hill’s problem. II

An algorithm for studying the families of symmetric periodic orbits using their generating solutions, whose structure was presented in the first part of this paper [1], is described. The algorithm is essentially based on symmetry of the generating solution and on its initial approximation. More than 20 new families of symmetric periodic solutions of the Hill’s problem have been found and investigated with the use of this algorithm. The families including trajectories for orbital injection into the vicinity of collinear libration points L _1,2 are described.     

一种用于空间群目标分辨的滑动窗轨迹跟踪算法

针对大多数现有的微多普勒分析理论难以解决空间群目标的监测与识别问题,本文提出一种基于提取目标运动特征的弹道中段群目标分辨方法。首先建立了多个具有滑动散射中心的旋转对称目标模型并得到其m-D曲线,在此基础上,利用形态学图像处理方法抑制一维距离像旁瓣,然后提出了一种滑动窗轨迹跟踪的方法分离出各散射点相互交叉的m-D曲线,再对分离结果进行经验模式分解(Empirical-Mode Decomposition, EMD),最后通过提取能够反映目标运动特征的固有模态函数(Intrinsic Mode Function ,IMF),实现了群目标分辨。仿真实验校验了所提方法的可行性和鲁棒性。     

不可压缩橡胶薄膜受气压作用的大变形分析

分析了周边固定的橡胶薄膜受气压作用的轴对称问题，推导了基本方程，并得到了数值解，给出了薄膜的应力分布和形变特征。结果表明在大变形情况下，橡胶薄膜处于单向拉伸状态。     

欠驱动刚性航天器可行轨迹生成算法研究

研究了仅有两个独立控制力矩的轴对称欠驱动刚性航天器的可行轨迹生成问题。首先,由系统模型推导出轴对称欠驱动航天器可行轨迹必须满足的状态约束条件;其次,基于轴对称欠驱动航天器的微分平滑特性,提出了一种可行轨迹生成算法。该算法针对欧拉角姿态描述的系统模型,不仅能够有效地简化系统平滑变换中的奇异点避让问题,而且即使是在大角度机动的情况下,仍然能够保证轴对称欠驱动航天器的姿态角速度和相应的控制输入力矩始终保持在合理的范围内。仿真结果表明,该算法计算量小、计算速度快,这使得欠驱动航天器后续的轨迹规划和轨迹跟踪等算法的在线实际应用成为可能。     

不满足匹配条件的不确定离散系统的鲁棒控制

研究了一类不满足匹配条件的不确定离散系统的二次鲁棒镇定问题，系统的不确定部分为时变、范数有界。通过求解离散代数Riccati方程获得鲁棒镇定增益阵，同时，此Riccati方程的对称正定解也是建立闭环系统渐近稳定性的Lyapunov矩阵。所获得的结论与现有的结果相比，不需要引入增广系统或辅助系统，就可以解决同时含有状态矩阵和输入矩阵不确定性的离散系统的鲁棒镇定问题，本结果可以看成是以前获得的关于连续系统鲁棒镇定结果的离散系统对应。     

月球精确定点软着陆轨道设计及初始点选取

研究了一种应用参数化控制求解月球探测器精确定点软着陆最优控制问题的方法。 首 先用约束变换技术将不等式约束进行了近似处理,而后利用若干个分段的常数去逼近最优解 ,再根据强化技术通过时间轴上的变换,将每一段参数的持续时间转变为一组新的参数,于 是最优控制问题被转化为一系列参数优化问题。最后应用经典的参数优化方法即可求得最优 控制函数的一个近似解,通过增加参数个数,重复优化得到逼近连续最优解的参数化解。同 时在优化过程中考虑了制动初始点的选取对结果的影响。仿真结果表明了所提设计方法是简 单、有效的。〖JP〗     

均布载荷作用下三边简支一边固定厚矩形板的弯曲

在本文中，功的互等定理法(RTM)被推广应用于求解基于Reissner理论的厚矩形板的弯曲问题，给出了三边简支一边固定厚矩形板在均布载荷作用下弯曲的精确解析解，并分析了解的数值结果。     

Halo orbits in the vicinity of the L 2 libration point in the Sun-Earth system

Methods are proposed for constructing the orbits of spacecraft remaining for long periods of time in the vicinity of the L ₂ libration point in the Sun-Earth system (so-called halo orbits), and the trajectories of uncontrolled flights from low near-Earth orbits to halo orbits. Halo orbits and flight trajectories are constructed in two stages: A suitable solution to a circular restricted three-body problem is first constructed and then transformed into the solution for a restricted four-body problem in view of the real motions of the Sun, Earth, and Moon. For a halo orbit, its prototype in the first stage is a combination of a periodic Lyapunov solution in the vicinity of the L ₂ point and lying in the plane of large-body motion, with the solution for the linear second-order system describing small deviations of the spacecraft from this plane along the periodic solution. The desired orbit is found as the solution to the three-body problem best approximating the prototype in the mean square. The constructed orbit serves as a similar prototype in the second stage. In both stages, the approximating solution is constructed by continuation along a parameter that is the length of the approximation interval. Flight trajectories are constructed in a similar manner. The prototype orbit in the first stage is a combination of a solution lying in the plane of large-body motion and a solution for a linear second-order system describing small deviations of the spacecraft from this plane. The planar solution begins near the Earth and over time tends toward the Lyapunov solution existing in the vicinity of the L ₂ point. The initial conditions of both prototypes and the approximating solutions correspond to the spacecraft’s departure from a low near-Earth orbit at a given distance, perigee, and inclination.     

遥操作系统中预测显示技术研究

通过虚拟预测技术对现有预测显示方法进行调研分析,提出了一种分类方法,有效地解决了遥操作中时延问题。针对目前计算机视觉领域的快速发展,提出一种基于视频流的在线重建模型的预测显示方法,该方法能够适应于非结构化的甚至是完全未知的环境,不仅能够解决机器人遥操作实验的时延问题,同时能够满足实时性的需求,文中指出了其关键技术。同时,实现了一个基于重建模型的预测显示原型系统,基于不同的时延条件,对通过时延视频构建的预测图像和真实采集到的图像进行了对比,验证了该方法能够补偿时延的影响,具有很好的预测效果。