卫星导航和惯性导航与时间和空间的理论

从卫星导航和惯性导航的测速定位机理分析出发讨论了时间和空间理论的有关基本问题。提供了一种卫星导航的原理完备的观测方程形式,包括惯性和非惯性物理效应。着重讨论了洛伦兹一次项的效应,伽里略变换自然进化到洛伦兹变换,“同地性”的相对性自然导致“同时性”的相对性。从卫星导航的单程光（电磁）信号的特点出发讨论了爱因斯坦“往”和“返”双程光信号定义带来的困惑。指出哈勃红移是超低速度和超大距离的狭义相对论效应验证。用爱因斯坦对惯性质量和引力质量等效原理的论述,论证了惯性导航的理论基础和超过 3×10 8m/s的速度测量机理。     

宇宙空间电磁波传播

文章根据波速与媒质密度和剪切模量的关系式导出宇宙空间电磁波传播速度的通用方程,并在此方程的基础上进一步推演出光速不变原理的数学表达式和两个不同时空间的变换方程。变换方程表明两个不同时空之间存在时间的统一性。     

质疑爱因斯坦的光速不变假设和时间变换式

爱因斯坦的光速不变假设违反相对性原理,他的洛伦茨变换中的时间变换式是错误的。
     

本刊特评

<正>2015年1月19日《参考消息》上刊登了英国物理科学新闻网站的报道"光速并非恒定不变"。让我们想起本刊曾在2012年第4期上刊登的白临武的文章"宇宙空间电磁波传播",该文根据波速与介质密度和剪切模量的关系式导出宇宙空间电磁波传播速度的通用方程,并在此方程基础上进一步推演出爱因斯坦光速不变原理的数学表达式和两个不同时空间的变换方程。这一研究结果与参考消息报道的西方科学家试验结果完全一致,得到了印证。光速不变原理是世界各国科学家和学界普遍关心的基本问题。近代物理大师牛顿、爱因斯坦为后人留     

用于空间探测飞行时间质谱仪的真空系统和取样系统设计

文章介绍了可用于空间探测飞行时间质谱仪的真空系统和取样系统设计,并建立了该TOFMS原理样机的地面试验系统。为适应空间探测和地面试验2种不同工作模式,设计了2套不同的真空系统。根据文章建立的气体样本进样的理论分析模型进行理论分析计算,并通过地面适应性试验测定了质谱室的真空度、空气的Voltage-Amu谱图、Kr样本Voltage-Amu谱图及进样时间。试验结果表明:真空系统和取样系统设计合理,能够满足试验需求;理论分析模型正确,能够用于指导试验。     

挠性空间飞行器姿态控制系统的时间域鲁棒稳定性分析

本文研究挠性空间飞行器姿态控制系统的时间域鲁棒稳定性分析,由于太阳帆板的转动和动量轮的转速变化,使飞行器的数学模型具有不确定性。这些不确定性可以归结为对动力学系统运动方程式的摄动。文中导出了鲁棒稳定性判据,并用算例说明其应用。     

自由飘浮空间机器人地面实验系统

针对空间机器人的运动的地面模拟,基于运动学等效原理提出一种用固定基座机器人模拟空间机器人运动的方法。运用该方法,在地面用两个基座固定的六自由度工业机器人组建了一套空间机器人的地面模拟系统。应用该系统成功模拟了自由飘浮空间机器人捕获自由运动目标的运动,实验结果证明了该方法的有效性。
     

空间机械臂的刚-柔耦合动力学研究

本文对作大范围运动的空间机械臂的刚-柔耦合动力学特性进行了研究，从连续介质力学理论出发，在变形位移中计及了耦合变形量，用Jourdain速度变分原理导出了作大范围运动的空间机械臂的动力学方程，分别用耦合模型和不计耦合变形量的零次近似模型计算了机械臂端点的变形位移，揭示了两种模型的动力学性质的差异。为了确定零次近似模型的适用范围，引入相关系数，仿真计算结果表明，零次近似模型仅适用于相关系灵敏的最大值小于0.1的情况。     

基于特征空间变换的运载火箭Pogo模型降阶方法

针对运载火箭Pogo状态空间模型存在维数高和奇异性的问题,开展了Pogo模型的降阶方法研究。基于特征空间变换理论,导出了一般形式的Pogo状态空间模型的解耦形式。该形式与推进系统和结构系统的模态频率相对应,从而通过模态截断或保留感兴趣的模态实现有效的模型降阶。同时,还给出了降阶方法的实数运算公式。在两种不同型号推进系统的火箭Pogo问题中进行了仿真校验。结果表明所提出的降阶方法对奇异和非奇异Pogo状态空间模型都能给出正确的降阶模型,显著地提高计算效率,具有很好的通用性,为Pogo时域仿真和主动抑制提供了合适的模型。     

空间机械臂非完整运动规划的遗传算法研究

带空间机械臂航天器系统在无外力矩作用时，系统相对于总质心的动量矩守恒而变为非完整系统。由于非完整约束的不可积性，非完整系统的运动规划与控制比一般系统要困难得多。现利用非完整特性研究了自由漂浮空间机械臂的三维姿态运动控制问题。首先导出带空间机械臂的航天器三维姿态运动数学模型，并将系统的控制问题转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。在运动规划中，根据最优控制原理和优化理论，提出基于遗传算法的最优运动规划数值算法。通过数值仿真，表明该方法对空间机械臂及航天器三维姿态运动的非完整运动规划是有效的。     

自由飞行空间机器人通用运动学模型及其仿真

本文了一种新的通用运动学模型。这一模型和以前方法不同，用通用方法导出能求机器人任一部分速度的通用方程式，同时这种通用模型由于运动学方程式表达式简单，所以计算速度很快，从而为空间机器人实时控制提供条件。本文首先在通用运动学模型所需的基本概念基础上推导出通用的运动学模型方程式，其次对该运动模型给以分析，最后通过仿真实验方法证明了本文提出的通用运动学模型比以往的几种运动学模型计算速度快的结论。     

漂浮弹性空间机械臂动力学及振动抑制

本文讨论自由漂浮弹性空间机械臂系统动力学，建立系统非完整约束方程及动力学控制方程。运用Ｐｏｎｔｒｙａｇｉｎ 极值原理寻求最小控制力矩及抑制弹性振动的控制规律。数值模拟结果表明本文提出方法的有效性。     

周边式对接机构的航天器首次接触撞击点的确定

对周边式对接机构的航天器进行了研究，在对接捕获过程中首次接触撞击点的确定问题，文中建立了三类可能接触区域的空间解析描述关系式，根据空间“点”投影的不变性原理，给出了确定可能接触点的数学方程，使原问题由三维空间问题化为二维平面问题，其难度和复杂性都大大简化。最后，文中还给出了多组算例。     

空间停靠动力学和控制

本文研究空间停靠是广义的，它包括停留和靠近两个内容。本文首先研究空间靠近动力学方程；其次讨论保持点的动力学特性和保持点轨迹稳定的必要条件；最后介绍靠近段安全可靠的控制策略，其中包括主动稳定保持点轨迹的控制方案。     

运动的核弹比静止的核弹威力小?——多普勒效应、红移、光行差和动体的质能当量关系

证明爱因斯坦立足于光速不变假设和长度收缩假设的洛伦茨变换未能正确地解释多普勒效应、红移和光行差现象;他也未能给出正确的动体的质能当量关系.作者立足于完全符合相对性原理的伽利略变换,成功地解决了上述问题.     

双臂自由飞行空间机器人的姿态控制方案

自由飞行空间机器人的姿态控制可考虑利用反作用轮或反作用喷气装置以机器人本体姿态不变，但这种方法存在的最大问题是消耗燃料，直接影响机器人的轨道寿命，同时对系统产生振动而导致系统不稳定，为此本文提出了另一种新的方案，即基于受限最小干扰图的姿态控制方案。这种方案不使用反作用轮或反作用喷气装置，而通过规划机械手末端的运动轨迹，使机器人的本体姿态在机械手动作过程中基本保持不变。为验证本文提出的姿态控制方案的     

一种新的最优地形跟随轨迹算法

考虑地形因素和敌方威胁的潜在影响，研究了在安全保障前提下，飞行时间－地形庶蔽程度综合最优的地形跟随飞行轨迹问题， 提出一种新的最优地形跟随飞行轨迹的算法。首先定义了最小危险曲面， 通过坐标变换将飞行器的运动方程变换到该曲面上； 再运用极小值原理， 求出满足飞行时间－地形遮蔽最优的轨迹的微分方程组； 最后用一维搜索算法， 通过寻求微分方程的初值解出了最优轨迹。仿真结果表明该算法所产生的三维轨迹光滑连续， 不仅能紧密跟踪地形， 而且能自动回避威胁和障碍。     

基于参数辨识的冗余自由飞行空间机器人多臂协调运动规划

根据空间机器人姿态干扰特性，本文提出了利用多层间向神经网络来辨识自由飞行空间机器人本体质量的算法。其次，提出了基于姿态受限广义雅可比矩阵的多臂协调运动规划方法，较好地解决了多臂自由飞行空间机器人进行空间作业时的运动规划和姿态控制问题。     

双臂空间机器人利用内部运动的姿态控制

本文对双臂自由漂浮空间机器人系统的姿态控制问题进行了研究 ,推导出了系统的运动学模型 ,证明了系统具有非完整的力学结构 ,并且提出了一种利用内部运动的机器人本体姿态控制算法。该算法可使机器人本体的姿态在机械臂完成任务的过程中保持不变或变化最小 ,仿真结果验证了算法的有效性。