国外宇航员舱外机动装置发展综述

综述了“双子星座”和航天飞机等空间飞行器上的宇航员舱外机动装置（ＭＭＵ）的发展历程、技术特点及主要技术参数，并对其优缺点进行了分析。介绍了国外对空间站上的ＭＭＵ的设想。     

奥兰舱外航天服及机动装置的流体力学特性

水的高密度性和惯性决定了水介质中模拟物体运动的特点，因此水介质中航天器加速时必然会出现一定量水的运动并克服介质的流体动力阻力。总之，为了使航天器在水中达到一定量的运动，首先，穿着舱外航天服的航天员带着舱外机动装置工作时要考虑流体动力阻力和力矩的数值及对试验结果的影响。     

舱外活动系统述评

舱外活动（EVA）系统可分为3部分：1）航天员装备系统,包括舱外航天服（EVA航天服）、安全系绳和机动装置;2）空间支持系统,包括气闸、约束装置、EVA工具、在轨训练设施、遥控自动操作装置,以及表面运输工具;3）地面试验、训练与保障系统,包括减重／失重设施、热／真空试验舱、虚拟现实模拟系统、星体表面模拟场地,以及任务保障设施。文章阐述EVA系统的组成与功能,评述EVA技术现状及发展趋势。     

俄、美载人机动装置的发展历程

历史上有许多研制由于这样或那样的原因被搁浅，舱外航天服载人机动装置的发展也经历了这样的过程，其前身就是我们熟悉的火箭式（或喷气式）背包。背包是固定在肩部的独立系统，该系统可以用于飞行，人独立飞行时，既不需要飞机也不需要气球和其它工具。然而背包一开始并不被人们看好，起初该背包只是在地面条件下的电影竞技场使用过，当然这不是发明者的初衷。     

国际空间站舱外活动环境的无线视频系统

无线视频系统（WVS）支持国际空间站（ISS）的装配，它可实时地向航天飞机轨道器（SSO）和飞行任务控制中心（MCC）提供航天员舱外活动（EVA）的视频监督信息。功能模块图解如图1所示，图里包括乘员舱、载荷平台以及舱外机动装置射频（RF）摄相机组件（ERCA）。乘员舱组件提供系统性能的控制和监测，此组件包括两个独立的部分，一个是由乘员使用的面板接口（无线视频接口盒-WIB），     

载人机动装置救援轨迹优化设计

本文研究宇航员携带舱外机动装置（ＭＭＵ）进行舱外飞行，营救脱离空间站的目标，随后返回空间站的Ｈｉｌｌ制导方法。根据最小燃料指标，精度要求和时间约束，优化设计ＭＭＵ出舱营救脱离空间站的宇航员或其它装置的飞行轨迹。求出１７种典型情况下的最小燃料解，提出了救援轨迹设计准则。本文分析了ＭＭＵ交会目标过程中，导航和控制误差对Ｈｉｌｌ制导瞄准误差的影响，提出了用多脉冲Ｈｉｌｌ制导按标称最优轨迹飞行的设计方案，     

大型载人航天器舱外试验支持技术

为舱外试验提供支持和保障条件是大型载人航天器的重要任务,文章根据大型载人航天器舱外载荷的不同类型,提出了标准舱外载荷试验平台和大型舱外载荷试验平台总体设计方案,阐述了舱外载荷试验平台对试验项目的支持资源,明确了舱外载荷试验平台在轨应用流程,并介绍了舱外载荷试验平台的地面验证情况。最后,总结了大型载人航天器舱外试验支持技术的特点,对该技术的在轨应用和验证情况进行了说明,并对技术应用于在轨服务和在轨设施建造任务进行了展望。     

舱外航天服热试验外热流模拟方法研究

出舱行走所必需的舱外航天服具有复杂外表面形状,其空间外热流极其复杂。文章对舱外航天服在热试验中所采用的外热流模拟方法进行了对比分析研究,结合航天服的特点对热试验中外热流模拟的方式进行了探讨, 论证了用接触式电加热片及红外加热笼两种外热流施加方式的可行性,并通过分析的手段对不同热试验方法中施加的热流和太空中的热流大小及分布进行了对比。     

载人机动装置的姿态与轨迹控制

论述了载人机动装置（MMU）在载人航天中的作用，介绍了MMU控制系统的配置，MMU姿控发动机与轨迹控制发动机的协调控制，MMU的姿态测量以及姿态控制逻辑，分析了MMU姿态控制与轨迹控制的相互影响，最后给出MMU舱外活动的姿态控制以及姿态和轨迹连锁控制的数学仿真结果。     

空间站宇航员又做太空行走

国际空间站上的宇航员焦立中和沙里波夫3月28日穿着俄“奥兰”宇航服出舱进行了他们此次驻站期间的第二次舱外活动。此次活动历时4.5小时,其间两人在舱外安全了3个导航天线和一个GPS装置,并对空间站进行了拍照。装在俄恒星号服务舱外的空间对空间导航天线(又称W AL天线)和GPS装     

自主机动空间绳网机器人设计与动力学建模

设计了一种新型“平台+绳系+柔性网+自主机动单元”结构的空间机器人系统,较强的机动能力和较大的任务范围使其在空间垃圾清理任务中具有显著的优势。详细描述了自主机动空间绳网机器人的概念、任务过程和特点。为了分析自主机动空间绳网机器人逼近目标过程开始时柔性网网型的变化趋势,采用质量集中法建立了逼近过程的动力学模型,模型中将柔性网离散化为无质量弹性杆和质点的集合,同时考虑了自主控制力的作用。在不同条件下对逼近过程中的网型变化进行了数字仿真,仿真结果表明：逼近过程开始时,自主机动单元无控状态下柔性网将产生收口运动,且收口运动的强弱与自主机动单元和柔性网的初速有关;逼近轨迹也将偏离目标方向。通过自主机动单元的自主控制力能够避免收口运动和逼近方向偏移的产生。     

中远程面（空）对空导弹末制导段的机动目标“标架”模型及自适应估计算法

根据中远程导弹制导系统大都采用脉冲多卡勒雷达导引头的趋势和中远程防空导弹末制导实用对目标机动运动状态的需求，基于目标螺旋机动和蛇行机动的切加速度和法向加速度在目标轨迹活动框架上缓变的特点，本文提出了一种建立在目标轨迹活动框架上的运动状态方程和自适应Kalman估计算法，该方法克服了在直角坐标系和球坐标系上估计目标快变加速度机动延迟大的缺陷，仿真实验证明该算法有很好的跟踪稳定性和收敛性，为先进末制导律的实现创造了条件。     

带快速大角度机动附件的卫星在俯仰平面内的运动控制与稳定性研究

研究一类带快速、大角度机动附件的卫星本体的控制与稳定性问题。给出了一类附件作快速、大角度机动时卫星在俯仰平面的动力学方程。采用传统的PD控制,并证明了类闭环系统的一类线性时变系统是指数稳定的,同时证明了在有界激励下,该系统仍能保持稳定。最后仿真验证了分析的正确性。     

雷达对再入机动目标跟踪算法研究

采用广义Ｋａｌｍａｎ滤波方法，通过在北天东雷达直角坐标系内建立相应的再入目标状态及雷达观测方程，再入目标的机动特性用一阶高斯马尔科夫过程描述，并增广到状态方程组之中，根据获得的带有测量误差的雷达测量信息对再入机动目标弹道进行估计，得到了满意的结果。     

线偏差控制的螺旋机动突防与导引一体化设计

导弹机动突防弹道设计与末制导修正能力密切相关,在可用过载与终端角度约束下,提出一种基于线偏差控制的机动突防与导引一体化设计方法。首先,建立了机动突防与导引一体化设计模型;其次,设计了可用过载与终端角度约束的虚拟导引弹道制导律;再次,提出了一种运动过载约束的螺旋机动线偏差指令信号,并设计了相对机动弹道制导律。基于指令滤波和扩张状态观测器分别解决输入受限和干扰估计问题,并基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统稳定性。不同过载约束下的突防仿真结果表明,所设计的一体化方法能兼顾机动突防与精确打击需求,典型场景下对PAC 3拦截弹的单发突防成功率达到96.2%。     

受细胞膜放电模型启发的航天器姿态鲁棒控制

研究了具有模型参数不确定和受空间环境干扰影响的挠性航天器姿态大角度快速机动快速稳定控制问题,设计了一种受细胞膜放电模型启发的鲁棒姿态控制器。综合考虑挠性航天器的强非线性和强耦合特性,设计了对模型参数和环境干扰具有鲁棒性的姿态机动控制器。为了减小机动中姿态突变激发的挠性附件振动,基于细胞膜放电的动力学模型设计了一种改进的鲁棒控制器。当参数不确定范围和干扰有界时,所提鲁棒控制器可使闭环系统的解最终一致有界。最后,分析了控制器参数对姿态控制性能及所需能量的影响。数值仿真验证了所提鲁棒控制器用于姿态机动控制可以得到良好的效果。     

基于时频分析的ISAR成像

传统的逆合成孔径雷达(ISAR)成像算法用傅里叶变换进行频谱分析,会导致对机动目标的成像模糊.应用短时傅立叶变换(STFT)、魏格纳分布(WVD)、平滑伪魏格纳分布(SPWVD)等几种时频分析方法对机动目标进行瞬时成像,仿真和实验结果表明,应用该方法能得到清晰的目标的距离-瞬时多普勒像.     

基于自适应IMM算法的蛇形机动目标加速度估计研究

针对防空导弹拦截高速蛇形机动反舰导弹的难题,基于导引头测量的视线角速度、弹目相对速度等信息,开展了蛇形机动目标加速度估计算法的研究,最终建立了基于交互多模型的扩展卡尔曼滤波算法,实现了对蛇形机动目标的加速度估计。考虑传统加速度方差计算方法受限于先验值的缺陷,根据残差对加速度方差的计算方法进行了改进。数字仿真证明:提出的自适应交互多模型算法能有效提高蛇形机动目标加速度的估计精度。     

一种航天器空间机动轨道的改进形状设计方法

针对带推力约束的航天器三维空间机动轨道初始设计问题,提出了一种基于傅立叶级数展开的改进形状设计方法。首先,在柱坐标系下建立了航天器运动模型,并将基于傅立叶级数展开的形状方法推广到三维空间的机动轨道初始设计;然后,基于所得到的空间初始机动轨道,采用直接配点法进行了完整三维空间机动轨道的优化设计。仿真结果表明,提出的方法可以为带有任务约束的航天器三维空间机动轨道的优化设计提供更优的初始参数及其解析解,为空间机动轨道设计提供了新的方法。