二维复合目标电磁散射的仿真研究

为了对E极化波和H极化波入射情形下二维任意形状金属和两种不同电磁参数损耗介质复合目标的电磁散射进行仿真,建立了复合结构目标的电磁积分方程,采用矩量法(MoM)和共轭梯度迭代法(CGM)求解此积分方程。依据所建数学模型编程对一种金属-蜂窝吸波介质复合结构翼面的雷达散射截面(RCS)进行了仿真分析。     

基于广义后缀树的最长重复子模式算法

最长重复子串问题是字符串处理中的一个经典问题,是许多应用的基础。但有些时候人们不只关心相等的子串对,还要查找具有某种其他关系的子串对。例如在DNA序列中通常关心字符串和它的补串。这种联系可以看成是一个字符串经过某种置换后与另一个字符串相等。因此本文定义了单一置换下的最长重复子模式和最长重复子模式两个问题,提出了基于广义后缀树的算法来解决这两个问题,并在理论上分析了它们的时间复杂性和空间复杂性。     

运载火箭精度评估的Bayes异质先验融合方法

为充分利用运载火箭观测中的不同观测空间和过程的信息来进行精度评估，针对该背景建立了异质先验融合的数学描述。研究了飞行试验中不同观测空间和过程的异质先验信息和数据，基于不同观测过程的解析关系，将间接过程的先验和观测数据算出的后验分布转换成落点观测空间上的先验，与原落点的先验进行了最大熵加权融合，得到混合后验分布，从而结合落点观测数据给出评定结果。在无法解算出精确的制导工具误差系数的情况下，这种方法充分利用了弹道跟踪数据、工具误差系数的地面测试先验值、落点先验及落点数据，稳健性更好，准确性更高。     

共轭梯度算法在振动信号处理中的应用

为了提高液体火箭发动机试验振动信号频域数据处理的精度,提出了一种基于共轭梯度和AR模型的谱估计算法。该算法计算复杂度低,估计出的谱分辨率高,可以克服传统的经典傅里叶变换功率谱估计算法在信号信噪比降低时不能有效区分相近频率点谱线的问题,解决了传统算法旁瓣泄漏严重的固有缺点。通过对算法在不同信噪比条件下的仿真实验分析与真实试验数据验证,充分表明了此算法在低信噪比条件下,估计的谱仍具有高分辨率的特点。     

脉冲展开式飞网质量分布与展开稳定性优化

针对脉冲展开式飞网的展开稳定性问题，从网面质量分布角度开展研究。首先基于传递矩阵方法、集中质量法和反比例函数推导建立了较优的网面质量分布模型。然后结合遗传算法优化得到了网面最优的质量分布状态，并通过大量数值仿真和回归分析得到了网面质量分布经验公式。提出的网面质量分布模型有效降低了网面质量分布问题中的优化变量个数，提升了网面质量分布最优解的求解效率。网面质量分布最优解所对应的网面展开稳定性得到大幅提升，网面质量分布经验公式对应的网面展开状态与最优解对应的网面展开状态基本一致。结果表明，将网面质量分布模型和网面质量分布经验公式应用到脉冲展开式飞网将有效提升飞网的展开稳定性。     

二级入轨空天飞机上升轨迹优化

以最小燃料消耗量为性能指标,考虑了多种约束条件(过载、动压、加热率等 ),采用了组合优化方法对空天飞机上升轨迹进行优化。该组合优化算法包括静态参数与动 态参数优化方法。其中,静态参数优化算法采用了全范围搜索方法,动态参数优化算法包 括动态规划法与共轭梯度法。通过数值仿真计算,得到飞行分离状态数据及相应的最 优 上升轨迹。数值仿真表明,该组合算法对航天器轨迹优化具有良好的适用性及实际工程价 值。
     

基于欧拉方法的多磁偶极子分辨技术

文章首次将欧拉反演方法应用于航天器内部多磁偶极子的分辨,通过测量航天器外围磁场及其梯度张量数据,采用欧拉反演算法来计算航天器内部主要磁性部组件的位置和磁矩参数。根据磁场梯度张量数据的测量特点,采取了网格式数据采集方式;然后推导了多点联合反演的欧拉方程组,并提出了一种在所有反演解中快速准确寻找最优解的方法;在此基础上利用遗传算法对反演最优解进行了优化。优化后的分辨结果表明:在小范围、多层次磁源分辨方面,计算出的磁源磁矩参数较为准确,且磁源位置最高分辨率优于0.01m。     

航空图像矩形建筑物自动提取方法研究

对航空城区图像自动提取矩形建筑物方法进行了研究。该方法基于从航空城区图像中提取的边缘，通过轮廓跟踪、直线提取得出其相应的直线几何图形。本文引入知识定义了几种构成矩形的基本矩形结构元。先提取直线图形中所有可能构成矩形的基本结构元，进而采用几何结构元分析的方法，根据结构元合并的准则，将各种基本结构元通过一定的合并算法合并成矩形结构。试验结果表明，本文方法提取矩形房屋具有较高的准确率，鲁棒性好，运算速度快，具有较强的实际应用价值。     

A Method to Measure Absorptivity and Emissivity of Temperature-Controlling Coatings of Spacecraft Using Radiation Flux of Variable Intensity

A new method of determining the absorptivity and emissivity of surfaces with the use of a radiation flux of variable intensity is described. It is expedient to use this method in order to control the variations of integral optical coefficients of temperature-controlling coatings in the course of a long-term spacecraft flight. The method is developed on the basis of solving the inverse problem for a mathematical model of thermal balance for a thin metal plate. The stability of the algorithm of processing the results of measurements is analyzed for various levels of random errors. Some recommendations concerning the technical implementation of the method in the laboratory and space conditions are given. The method suggested has a number of advantages in comparison with methods used before, especially if it is used in space conditions. The main advantage is the possibility of varying the radiation flux incident on the surface of a specimen under study from an external source according to any smooth law.     

基于虚拟基线变换和RBFNN的宽频段DOA估计

提出利用虚拟基线变换的方法解决了频率高端的相位模糊,克服由于相位模糊性造成的方向特征的多值模糊问题,从而简化了从方向特征到波达方向的映射关系。提取无模糊的方向特征,训练RBF神经,进行宽频段波达方向估计。理论分析和试验表明,该解模糊方法计算量小,能有效消除圆阵列的相位模糊,适用阵元数大于等于5的任意均匀圆阵列天线（6元除外）;利用解模糊后的特征建立的DOA估计模型结构简单,性能大大优于直接建模和相关干涉仪法,具有优越的性能和工程实用性。     

一种新型充气式重力梯度杆的研制和在轨展开试验

文章对中国“新技术验证一号”卫星搭载的一种新型充气式重力梯度杆的研制和在轨试验情况进行了介绍。重力梯度杆在小卫星控制领域中具有较好的应用前景,而充气结构具有轻质、占用空间小、发射成本低的特点,采用充气式重力梯度杆可避免传统机械式重力梯度杆质量重、尺寸大和机构复杂的缺点,它以充气伸展臂为主要结构形式,通过充气展开伸直成为重力梯度杆,既作为卫星重力梯度杆又通过在轨试验验证空间充气展开结构的性能。在轨试验结果表明充气式重力梯度杆展开稳定、有序、性能可靠,可以满足小卫星的性能和功能要求。该试验也是中国首个成功的充气展开结构在轨技术验证试验,标志着中国的充气展开结构技术初步具备了工程化能力。     

环向肋增稳的薄壁圆筒结构定向拓扑优化方法

针对广泛应用于飞行器的薄壁圆筒结构,在优化设计时未考虑薄壁特性导致优化结果加工性和稳定性欠佳的问题,提出一种面向飞行器总体设计阶段的环向肋增稳薄壁圆筒结构定向拓扑优化方法.该方法首先依据薄壁结构壁厚方向将有限单元划分成组,以单元组为基本单位构成优化设计空间,保证优化结果具有定向性,进而保证优化结果符合薄壁结构加工特性;...     

空间目标光谱特征快速提取

本文利用完备正交函数系计算图象强度函数的数字投影特征序列，此投影特征既能反映目标的外形特点，又能反映目标的光谱特征，利用它不但能区分不同外形的空间目标，还能区分外形相同而光谱特性不同的真假目标。本文还介绍了空间目标光谱特征快速提取系统中需要解决的关键问题和方法。提出了一种空间目标边缘检测梯度算法和一种运动坐标系建立方法。用不同类型卫星图象做了大量实验，验证了所提方法的合理性和可行性。     

同步误差条件下的空间目标双基地ISAR自聚焦算法

以空间目标为研究对象,针对双基地雷达时间、空间及频率同步误差导致的逆合成孔径雷达图像散焦问题,提出基于离散多项式相位变换的自聚焦算法。算法首先将目标平动、转动及同步误差导致的相位项统一建模为高阶多项式,利用离散多项式相位变换方法估计高阶多项式系数并据此构建补偿相位项,完成高阶相位补偿。最后进行方位压缩得到高聚焦度的二维ISAR像。算法通过选取合适的延时参数及成像积累时间可得到高精度参数估计及相位补偿,理论分析和仿真校验了算法性能优于常用的非参数化自聚焦算法。     

采用Gauss伪谱法的小推力日-火Halo轨道转移优化设计

针对日-地Halo轨道到日-火Halo轨道的小推力轨道转移问题,给出一种基于不变流形理论和Gauss伪谱法的优化设计方法。首先,在日心惯性坐标系中建立小推力轨道优化模型,并基于不变流形理论给出轨道转移中流形出口和入口的选择原则,应用该原则在日-地系统中选择流形出口,在日-火系统中选择流形入口,并将其作为轨道转移的初末状态;然后基于Gauss伪谱法将最优控制问题离散化为非线性规划(NLP)问题,并采用基于逆多项式的形状算法给出了NLP初值的计算方法;最后对该轨道转移问题进行了数学仿真。仿真结果表明：Gauss伪谱法可有效用于小推力日-火Halo轨道转移的优化,且采用逆多项式形状算法得到的初值具有初始误差小,使得NLP收敛速度快的特点。     

Thick galactic cosmic radiation shielding using atmospheric data

NASA is concerned with protecting astronauts from the effects of galactic cosmic radiation and has expended substantial effort in the development of computer models to predict the shielding obtained from various materials. However, these models were only developed for shields up to about 120 g/cm² in mass thickness and have predicted that shields of this mass thickness are insufficient to provide adequate protection for extended deep space flights. Consequently, effort is underway to extend the range of these models to thicker shields and experimental data is required to help confirm the resulting code. In this paper empirically obtained effective dose measurements from aircraft flights in the atmosphere are used to obtain the radiation shielding function of the Earth's atmosphere, a very thick, i.e. high mass, shield. Obtaining this result required solving an inverse problem and the method for solving it is presented. The results are shown to be in agreement with current code in the ranges where they overlap. These results are then checked and used to predict the radiation dosage under thick shields such as planetary regolith and the atmosphere of Venus.     

基于解析梯度的经典Lambert问题迭代求解方法

针对现有求解模型复杂、收敛速度慢等问题,在将经典Lambert转移问题转化为超越方程的基础上,提出一种基于解析梯度的Lambert问题迭代求解算法。选择转移轨道的真近点角为迭代变量,导出转移时间关于真近点角的解析梯度,构造一种基于解析梯度的牛顿迭代算法,降低了算法计算复杂度。理论分析表明该算法具有二阶以上的收敛速度。依据偏心率向量与转移轨道形状的关系,通过几何方法分析得到转移轨道在初始位置处的速度约束条件,推导转移轨道真近点角的最大值和最小值的解析表达式,并采用线性插值方法确定迭代初值,进一步提高了迭代算法的收敛速度。数学仿真结果表明在各种转移条件下算法均能快速收敛,采用所给出的初值选取方法初值确定精度高,进而能够加快收敛速度,而与较割线法相比较收敛速度快、计算量小,验证了所提出算法的有效性。     

Destructive materials thermal characteristics determination with application for spacecraft structures testing

In many practical situations it is impossible to measure directly thermal and thermokinetic properties of analyzed composite materials. The only way that can often be used to overcome these difficulties is indirect measurements. This type of measurements is usually formulated as the solution of inverse heat transfer problems. Such problems are ill-posed in mathematical sense and their main feature shows itself in the solution instabilities. That is why special regularizing methods are needed to solve them. The general method of iterative regularization is concerned with application to the estimation of materials properties. The objective of this paper is to estimate thermal and thermokinetic properties of advanced materials using the approach based on inverse methods. An experimental–computational system is presented for investigating the thermal and kinetics properties of composite materials by methods of inverse heat transfer problems and which is developed at the Thermal Laboratory of Department Space Systems Engineering, of Moscow Aviation Institute (MAI). The system is aimed at investigating the materials in conditions of unsteady contact and/or radiation heating over a wide range of temperature changes and heating rates in a vacuum, air and inert gas medium.     

基于泛化熵随机森林的雷达目标航迹起始方法

文章提出了一种基于泛化熵随机森林的雷达目标航迹起始方法,通过引入一种泛化熵可调参数,解决了传统随机森林算法对差异数据集泛化能力和适应性差且难以确定全局最优解的难题。首先利用雷达多周期回波数据构建随机森林算法决策模型,其次基于设计的泛化熵处理规则对实测数据进行分类处理得到所需测试样本,最后将测试样本输入完成模型训练的随机森林进行迭代寻优和自主决策以获取雷达目标的航迹起始结果。雷达实测数据验证表明,文章所提出的方法相比于传统随机森林方法具有更为优越的目标航迹起始性能。     

观测轮廓显著性耦合时的轨道根数反演方法

针对脉冲轮廓显著性数据耦合情况下无法直接根据显著性数据反演轨道根数的问题,提出了一种根据脉冲轮廓显著性数据的方差特征进行解耦,并逐步实现轨道六根数估计的方法。利用X射线脉冲星实测数据完成了基于观测轮廓显著性数据方差特征的导航验证,实验结果表明根据显著性数据的方差特征可逐次解耦显著性数据,并以方差最小准则得到轨道根数的估计值,且定位误差为7.31 km。本文方法既不依赖标准脉冲轮廓,同时适用于轨道六根数均存在偏差的实际情况,在X射线脉冲星导航的实际应用中更具优势。