卫星遥感农业监测系统中权重优化的实例修改算法

针对播种机设计过程需求获取的复杂性和可用性低等问题,采用遥感等技术动态监测土壤、农作物生长过程中的一些参数,以优化设计需求特征,并以此为基础,提出改进的混合权重实例修改算法。该算法以相似实例检索为前提,以相似实例集中的特征相似度、问题-解特征间的关联度、问题特征间的自相关度为因子,通过矩阵乘法来构造解特征混合权重矩阵,进行实例修改。将其应用到铲式播种机的数字化设计系统中,以实现智能设计。研究结果表明新算法能有效提高机械设计结果的可用性和准确度。     

基于AFSA 优化级联随机共振的轴承故障诊断方法

针对航空发动机转子系统中轴承故障诊断困难的问题,提出基于人工鱼群算法（AFSA）优化的级联随机共振轴承故障诊断方法。建立1 个2 级级联随机共振系统对轴承微弱故障信号进行增强,以故障信号的输出信噪比为优化目标函数,采用AFSA 算法同步优化双稳态随机共振系统的结构参数a 和b,采用优化后的级联随机共振系统分别处理仿真信号和试验信号,提取故障特征频率验证算法的有效性。结果表明：所建立的故障诊断算法具有良好的滤波降噪特性,提取的滚动轴承故障特征频率与理论值的误差小于0.1%。     

基于RANSAC算法的三轴磁通门传感器误差校正

针对三轴磁通门传感器存在转向误差影响其测量精度而传统误差校正算法在非理想条件下应用效果不佳的问题,在椭球拟合算法的基础上提出了基于随机抽样一致性(Random Sampling Consensus, RANSAC)算法的三轴磁通门传感器误差校正方法,该方法可以有效剔除样本数据中的噪声和畸变数据点,最终估算出更加准确的误差参数。仿真分析和外场实验表明,即使在样本数据中含有噪声或畸变数据点时,该方法仍然可以估算出更加准确的误差参数。相比传统椭球拟合算法,仿真分析中传感器误差参数的估算精度提升了1～2个数量级,外场实验中实测数据磁总场的峰峰值和均方根误差的改善率分别提高了10.2%和32.1%。     

基于TEASER算法的空间非合作目标位姿估计

基于点云的空间非合作目标位姿估计,常受到噪声影响.提出截断最小二乘估计与半定松弛(truncated least squares estimation and semidefinite relaxation, TEASER)与迭代最近点(iterative closest point, ICP)的结合算法,提升空间非合作目标位姿估计精度与鲁棒性.该方法包括粗配准与精配准两个环节：在粗配准环节中,基于局部点云与模型点云的方向直方图特征(signature of histogram of orientation, SHOT)确定匹配对,利用TEASER算法求解初始位姿;在精配准环节中,可结合ICP算法优化位姿估计结果.北斗卫星仿真实验表明：在连续帧位姿估计中,噪声标准差为3倍点云分辨率时,基于TEASER的周期关键帧配准方法的平移误差小于3.33 cm,旋转误差小于2.18°;与传统ICP方法相比,平均平移误差与平均旋转误差均有所降低.这表明所提出的空间非合作目标位姿估计方法具有良好的精度和鲁棒性.     

微纳卫星热状态仿真及分析

卫星热控系统通过调节星上热量收集、转移、排放的过程,从而达到控制星体温度水平和温度稳定性的目的,对卫星进行在轨热状态分析和依据分析结果进行热控措施调节与评估至关重要。针对低轨微纳卫星热状态分析的关键问题,给出了卫星在轨时刻所受空间外热流的计算方法,在此基础上,综合考虑温度影响因素和传热特点,建立了卫星外壳、辐射器、内环境和内外部单机的瞬时温度计算模型。以一低轨微纳卫星为例进行仿真计算,对结果进行了分析与讨论,为进一步深入研究卫星的热控设计提供了快速、简便的分析方法。     

火星探测器行星际转移段定轨精度评估

天问一号是中国第一次实现地火转移行星际飞行的探测器,在长达202天的行星际转移飞行期间,共经历了4次中途修正及1次深空机动控制,在2021年2月10日成功进行了近火制动,被火星捕获而进入环火轨道。本文对探测器行星际转移期间的动力学模型进行了分析,制定了转移飞行期间定轨积分中心转换原则：在探测器飞出地球影响球后,定轨积分中心需要由地心更换为日心;对不同版本行星星历表的使用进行了分析,确定了使用DE436行星历表进行计算对定轨影响最小。根据探测器行星际转移飞行的特点,制定了一种基于逐日迭代定轨策略的精度评估方法。基于实测数据分析,验证了该方法的有效性,火星探测器行星际转移期间定轨位置误差优于2 km,速度误差优于20 mm·s^–1 (1σ)。     

载人月球探测轨道设计的挑战与技术发展趋势

轨道设计是载人月球探测工程中的一个重要问题,直接影响工程实施的效果、甚至成败。本文概述了载人月球探测工程中涉及的飞行轨道,指出了轨道设计所面临的三方面挑战,即飞行轨道方案、轨道设计效率、任务全局最优化的挑战;简要介绍了国内外载人月球探测轨道设计的研究进展;提出了当前载人月球探测轨道设计需要重点突破的几个关键技术问题,包括一体化轨道设计与优化、应急任务轨道设计、地月空间任务高鲁棒性轨道设计、月球轨道空间站的轨道设计和地月空间轨道通用设计软件等问题。     

电动膨胀循环变推力液体火箭发动机推力控制方案

以电动膨胀循环变推力液体火箭发动机为研究对象,设计了一种适用于电动膨胀循环发动机的推力闭环控制方案,其次基于AMESim平台建立了控制系统仿真模型,验证了重要部组件模型的准确性,并基于电动机泵和涡轮泵动力学模型对PID控制器进行了参数整定,最后着重针对推力调节的阶跃信号和斜坡信号开展了控制仿真。结果表明:在推力变比5∶1全工况范围内,双PI控制器适用于电动膨胀循环发动机推力调节控制,系统不存在稳态误差,但是调节过程存在波动;针对调节过程而言,双PI控制器控制信号的比例输出振荡是控制目标波动的主因,而积分输出造成了控制目标的稳态误差;相比阶跃信号调节,双PI控制器跟踪斜坡信号的效果更好,因此实际使用中,应尽量考虑斜坡信号进行推力调节。      

基于改进L-SHADE算法的航空发动机性能退化评估

针对航空发动机健康因子求解寻优精度差的问题,提出了一种基于改进L-SHADE算法的航空发动机性能退化评估方法。首先,采用多工作点分析方法拓展发动机健康因子估计的适应度函数,解决气路测量传感器数量不足的问题;其次,通过引入非线性种群缩减策略解决种群快速缩减的问题,同时通过改进的优化加权变异策略,改变不同迭代阶段贪婪算子的权值,增加算法的全局搜索和局部开发能力;最后,在30个经典基准函数上验证了改进算法的收敛精度和鲁棒性。对航空发动机性能退化评估的计算结果表明,改进L-SHADE算法增强了算法迭代前期的种群多样性和算法后期的开发能力,计算精度较标准L-SHADE算法平均提高了65.5%,能够满足工程精度要求,具有较强的工程适应性,能够应用于实际飞参数据,从而为发动机健康管理和性能监测提供理论依据。     

可压缩流动模拟的多重网格-扰动域推进方法

针对可压缩流动数值模拟的加速需求,在作者前期提出的扰动域推进计算框架下,融入多重网格加速技术,提出了多重网格-扰动域推进方法。建立了粗、细网格上动态计算域的更新逻辑与高效算法,并针对多重网格方法的特点,对粗网格初始化、增大对流动态域等步骤进行了改进。设计了新型粗网格生成策略,可消除结构网格粗网格生成对单元数目的限制。典型算例验证表明,多重网格-扰动域推进方法可同时降低粗、细网格上的计算量并减少总迭代步数;通过在粗、细网格上同时采用随数值扰动传播而增大、随求解收敛而缩小的动态计算域,多重网格-扰动域推进方法可在传统多重网格方法加速的基础上再将计算效率提升57.9%。