GNSS接收机在探月三期中的应用研究

探月工程对飞行器导航系统的性能提出了更高要求,因而有必要研究GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)接收机在探月任务中的应用。以探月工程三期为应用需求,开展地-月-地转移过程中的GNSS接收机可用性分析、GNSS信号特性分析;并针对低信噪比环境下的高灵敏度接收机系统应用进行设计,采用弱信号捕获算法和弱信号跟踪算法实现-175dBW的灵敏度;最终采用基于轨道动力学模型的卡尔曼滤波方法实现了GNSS自主定轨算法。仿真表明:GNSS接收机在60 000km以下的地-月转移和月-地转移弧段能够为探月飞行器提供100m以内位置精度的导航服务。     

基于蒙特卡洛-自适应差分进化算法的飞机容差分配多目标优化方法

针对飞机复杂组件装配过程中，由于装配偏差的非线性叠加导致通用容差分配模型优化方法存在精度误差和效率低下的问题，提出一种容差分配模型多目标优化方法。首先，分别面向制造成本、装配性能、质量损失构建基于替代工艺的容差分配模型，并采用最优化理论建立多目标优化模型。然后，提出基于蒙特卡洛-自适应差分进化算法的多目标优化策略，其中基于装配偏差传递的图树模型提取偏差的非线性关系模型，结合提取的非线性关系模型采用蒙特卡洛方法对初始样本进行前处理，以提高初始种群的多样性；自适应差分进化算法中的突变阶段采用Lévy flight概率分布进行改进提高全局搜索效率和鲁棒性。通过飞机登机门组件验证容差分配方法，结果表明所提方法能够更加精确、高效的优化容差分配。相比于初始容差分配，优化容差分配结果使得制造成本降低了21.78%,质量损失降低了11.12%,装配性能提高了12.28%。     

基于Taguchi方法的转子系统动力学容差设计

提出了基于Taguchi方法的转子系统动力学容差设计理论.从结构的动力响应要求出发,以Taguchi方法为基础,对结构的制造及装配容差进行动力学容差设计,减小结构在制造过程的设计参数不确定和安装工艺不确定影响下其动力响应的波动.该设计过程为:①通过正交试验及方差分析完成参数设计,初步确定符合要求的参数设计值组合;②确定容差设计的初始设计值及初始设计范围,确定目标函数,形成多目标优化问题;③利用遗传算法对多目标优化问题进行解算,得到容差设计结果.对某型双转子航空发动机具有初始不平衡量轮盘的安装工艺进行了容差设计.设计表明:具有初始不平衡量的轮盘在装配时通过控制不平衡量的幅值及相位角差的搭配可有效降低支承振动响应,设计后支承最大振动响应合格率由17.7%提高至97%,验证了该设计理论的可行性.     

飞机结构中柔性件装配偏差分析与控制研究进展

飞机柔性结构的装配偏差分析与控制一直是飞机装配中的难点,随着复合材料在飞机结构中的广泛应用,这一问题越发明显.采用预浸料固化工艺的复合材料零件具有制造偏差大、非主应力方向在装配过程中容易损伤等特点,对柔性件装配中的偏差分析和控制提出了更高的要求.如何合理地进行容差分配、工艺补偿、过约束装配以满足装配后的性能要求,是目前...     

基于最大容差域的容差设计方法

提出了基于最大容差域的容差设计方法。首先,给出了最大容差域的定义,分析了其性质与特点;然后,针对电路设计,以容差域体积为评价指标,基于电子设计自动化（EDA）工具利用优化算法来求解最优容差设计方案;最后,通过对某放大电路进行容差设计,验证了方法的正确性。该方法适合在电路设计的早期开展,克服了现有的基于公差 成本函数的容差设计方法的片面性,能更有效地实现电路健壮性的设计要求。     

基于MBD的容差分析技术

随着数字化技术的深入发展,MBD技术通过将产品制造过程中所需的各类信息在三维产品数模上进行统一表示,为实现运用虚拟技术进行容差的分析仿真、优化提供了可能.基于MBD的容差分析技术综合考虑了数字化装配协调方案对产品性能的影响,实现了基于三维数模的完整工艺信息表达,并列入企业生产资源库和6σ理论对容差分析方法进行了完善,从而为提高容差设计的合理性和良好的制造工艺性提供了有力支持.     

地月系低能转移轨道设计

分析了不同转移轨道间的性能指标,以黄道面与白道面交线作为庞加莱截面实现不同系统轨道的拼接,利用其中耗能最小的日地系稳定流形和地月系的不稳定流形设计了一条低能耗转移轨道.最后对不同轨 道进行了能量分析和对比,优化了国内提出的低能探月轨道.仿真结果表明,文中方法比直接通过霍曼转移节约21.1%的能量,对探月工程的轨道设计具...     

嫦娥探测器分段渐倾转移机构设计

巡视探测器转移机构是在地外空间环境执行巡视探测器转移释放任务的空间机构。与美国、苏联转移任务不同,中国探月工程（CLEP）二期着陆器采用腿式着陆缓冲机构及巡视器顶部搭载方式,转移任务沿着陆器周向展开距离及巡视器释放高度增加,转移难度增大。在设计阶段,转移机构是否符合探测任务严苛的工程约束及设计指标;在执行阶段,转移机构能否在月面非确知环境下正常展开、转移过程是否稳定可靠,是嫦娥探测器顺利完成探测任务的关键。为保障月球后续任务及火星探测任务中转移机构的设计需要,根据巡视器转移系统特点,以探月二期工程中首次探索并成功自主设计定型的嫦娥分段渐倾转移机构为例,对巡视器转移系统的组成、任务需求及设计约束予以阐述,并结合参研人员经验,对机构研制方案的选取、关键环节设计、工程状态及任务验证情况进行说明,以为后续工作及相关工程提供参考。     

基于3DCS的飞机翼盒容差分配方案优化方法研究

容差分配方案的合理性在很大程度上影响着飞机产品的装配效率和质量,以飞机典型机翼翼盒为研究对象,分析翼盒盒段的装配工艺,借助三维公差分析软件3DCS建立三维容差分析模型,对翼盒的装配过程进行基于装配仿真模拟的容差分配方案的设计与优化,并利用CATIA CAA二次开发工具,实现容差模型的结构化显示,同时建立了交互式三维容差模型快速创建和更新机制.     

随机振动环境测量数据归纳方法研究

 2000年实施的GJB/Z126-99《振动、冲击环境测量数据归纳方法》提出的统计容差法是振动数据归纳从传统的上限包络法到从统计概念上进行归纳的飞跃。但其理论上不够完善，在给定置信度和一定概率下给出的容差系数存在偏差。本文分析了GJB/Z 126-99给出的容差上限系数偏差的原因，并对服从正态分布的随机变量，以子样的均值和标准差为依据，得到在一定置信度，一定概率下随机变量的正确的上限系数公式，用来估计振动环境条件。     

基于二次点火的飞行器横向转移入轨弹道设计

为了解决航天器发射过程因发射场地的地理位置约束造成的入轨夹角问题,基于火箭上面级二次点火,对航天器横向转移零速度偏差入轨弹道进行了设计。对二次点火和变射面横向转移弹道进行了研究,根据横向转移弹道特点,为简化控制程序,分时序对火箭二级非连续点火纵横向飞行程序进行了设计;并分析横向转移入轨弹道各项约束条件,建立弹道优化模型。根据弹道设计模型,以某两级液体燃料运载火箭为研究对象,对二次点火横向转移入轨弹道进行优化仿真。结果表明:入轨时刻航天器位置偏差为0.391m,速度偏差为1.277m/s,速度偏差比二次点火固定射面入轨弹道减少了737.844m/s,满足零速度偏差入轨精度要求。      

三向测量模式在嫦娥三号探测器中的应用

以嫦娥三号探测器的三向测量跟踪数据为依据,利用最小二乘方法分析站间钟差,在5阶拟合计算中实现了ns级的拟合精度;然后使用探测器精密星历对三向测轨数据进行标校,经过修正后的测距系统差达到10m量级,拟合噪声水平优于1m;最后将三向测量数据应用于探测器的定轨、着陆点定位和动力下降段的弹道计算,其中环月段100km×15km轨道计算结果与精密定轨相比较偏差百m级,120km×70km轨道计算结果与精密定轨相比较偏差10m量级,月面定位与双程测距加时延定位结果相比较偏差10m量级。     

基于知识的飞机制造协调路线交互设计技术

飞机制造协调路线是一种重要的工艺文件,是联系互换协调方案制订和容差分配的纽带。飞机制造协调路线的数字化设计对于开展计算机辅助容差设计,以及实施飞机数字化工艺具有重要意义。首先,对飞机制造协调路线的设计知识进行分类,建立其知识表示模型,并运用知识推理技术实现知识的应用。其次,建立了制造协调单元的图符库,运用图符智能捕捉技术辅助制造协调路线的交互式创建。最后,建立了飞机制造协调路线信息模型,进而实现了面向容差分配的规范化尺寸协调工艺文件自动生成,为计算机辅助容差设计提供技术支持。     

基于关键特性的数字化容差分配技术研究

飞机柔性装配技术具有鲜明的数字化特点,在并行工程环境下以面向柔性装配的设计思想为指导,对决定飞机质量的关键特性进行定义;通过对制造装配过程中误差累积的分析,将关键特性分解传递到零件和工艺过程:运用数字化技术对各个部段的关键特征进行容差分配,经分配的容差信息将被融入柔性装配数据集作为产品与工装制造、检验的依据.通过对零件...     

小型空间对接机构设计与仿真分析

针对航天器在轨服务过程中的捕获对接需求,设计了一种新型三爪式小型对接机构。该机构由主动捕获机构与被动适配器组成,通过主动捕获机构上圆周均布的3个捕获手抓与3个线性缓冲阻尼单元,实现航天器间的大容差与弱冲击捕获对接,建立了考虑接触、摩擦与碰撞等因素的对接机构动力学仿真模型。仿真结果表明,该主动捕获机构能够在最大位姿容差指标条件下实现对被动适配器的可靠捕获对接,对接机构中的阻尼缓冲单元能够有效消除对接过程中的碰撞冲击。     

一种跳跃式返回再入的预测—校正制导方法

再入地球大气是探月飞船返回的关键阶段,再入制导是返回再入中的难点问题.飞船跳跃式再入过程复杂,标准轨道制导方法难以满足任务要求,因此具有高精度和强鲁棒性的预测—校正制导方法成为解决问题的首选.以探月飞船跳跃式再入为背景,设计了数值预测—校正制导律,研究了基于嵌套式积分算法的航程快速预报方法和基于有界试位法的倾侧角剖面快速更新算法,提出了一种气动系数误差和大气密度误差的在线参数辨识方法,并基于最大偏差法和蒙特卡洛打靶法进行了仿真分析.结果表明,预测—校正再入制导方法在跳跃式再入问题上具有较高的精度和较好的鲁棒性.5 000 km再入航程时,开伞点误差在2.5 km以内.     

飞越观测卫星的关键参数分析与设计

针对飞越观测卫星对目标有效成像的问题,分析与设计了飞越观测卫星的关键参数——飞越轨道相对于目标的轨道高度差。简要描述了卫星观测视场、目标飞行器(群)尺寸与飞越相对轨道高度差的几何关系;分析了观测图像效果对相对高度差的要求,从图像观测效果要求的角度给定了飞越轨道相对高度差的建议取值范围;最后分析了姿态指向偏差、轨道误差等对相对高度差的要求,分别给出了姿态指向偏差、卫星到达预期位置偏差的误差分解,并进行了仿真分析,提出了在考虑各项误差因素的条件下,为了保证在同一幅照片中获得目标完整景象,建议选择的飞越轨道相对轨道高度差。设计的飞越观测卫星关键参数可以兼顾成像效果、观测视场、姿态指向偏差、到达预期位置偏差等各方面约束,参数值设计合理,能够获得良好的观测收益,增加了飞越观测卫星的在轨应用价值。     

基于线结构光的飞机蒙皮对缝阶差与间隙测量技术研究

针对飞机蒙皮对缝阶差与间隙的数字化检测问题,以线结构光视觉测量技术为基础,提出了阶差与间隙测量模型,从阶差与间隙的尺寸和位置两个方面设计测量方法。使用线结构光视觉传感器完成阶差与间隙的尺寸测量,同时利用iGPS测量系统对视觉传感器的位姿进行实时跟踪测量,从而确定阶差与间隙的测量位置。通过试验验证了算法的正确性和稳定性,能够实现非接触、高精度测量:试验结果表明:5mm内阶差的重复测量精度优于0.04mm,间隙的重复测量精度优于0.05mm。     

基于TH方程的椭圆轨道交会偏差分析

研究了考虑闭环控制偏差的椭圆轨道交会问题。基于推导的状态转移矩阵,采用线性协方差分析方法对交会椭圆轨道目标过程的导航偏差和控制偏差进行了分析,建立了闭环控制状态偏差和协方差的递推模型,给出了一种改善交会制导精度的修正算法。通过蒙特卡洛打靶仿真对线性协方差分析结果进行了验证,结果表明,本文所提出的偏差分析方法和修正算法精度较高,可用于椭圆轨道交会问题的研究。     

一种新约束容差关系的粗糙集模型

基于容差关系和先验概率容差关系的粗集模型是粗糙集理论的重要扩充,然而其却均有自己的局限性。结合上述两种模型的优点．提出了一种新约束容差关系,新约束容差关系的粗集模型是建立在对不完备信息系统属性值统计数据基础上的．可有效提高分类精度和同类对象问的相似程度。实例分析表明,新的模型更具有实用性和操作性。