Orbit insertion error analysis for a space-based gravitational wave observatory

Constellation is required to be highly stable over several years for a space-based gravitational wave observatory. However, the stability of the constellation can be affected by orbit insertion errors. The effects of orbit insertion errors on the constellation are mainly studied in this paper. Firstly, Monte-Carlo, Unscented Transformation Covariance Analysis Method (UTCAM) and Spherical Simplex Unscented Transformation Covariance Analysis Method (SSUTCAM) are used for simulation. The results indicate that UTCAM and SSUTCAM are highly efficient in calculating, with a relative error of less than 6%. Therefore, it is concluded that because of their accuracy and high efficiency, UTCAM and SSUTCAM can be adequately used in orbit insertion error analysis for a space-based gravitational wave observatory. Secondly, SSUTCAM is used to study the effects of position and velocity errors on the constellation. For the case in this paper, when the position error does not exceed 300 km, and the velocity error does not exceed 4 cm/s, the constellation remains stable.     

基于最优控制的高超螺旋俯冲轨迹设计

针对高超声速飞行器在俯冲阶段的突防与制导问题,提出了一种基于最优控制的螺旋俯冲轨迹设计方法。首先,根据二阶视线角加速度相对运动方程强耦合、非线性的特点,引入了反馈线性化技术,将非线性系统转化成了线性系统;其次,为了让飞行器实现对目标的期望角度打击,在状态方程中引入了终端落角约束项。然后,以零化视线角速率和使消耗能量最小为目标,采用最优控制得到了加速度形式的控制输入。接着,为了让飞行器在空间内进行螺旋机动,设计了螺旋加速度控制飞行器速度矢量可绕瞬时视线轴进行旋转;最后,考虑到机动与制导的冲突,设计了高度函数使得最优与螺旋两种信号进行匹配。仿真结果显示,在面对相同的防空威胁时,与基于比例螺旋的轨迹相比,本文设计的俯冲轨迹具有更好的突防效果。     

评估法兰结构螺栓松动的改进损伤指标研究

基于压电阻抗法的采用统计学参数作为损伤指标评估螺栓松动的方法有着广泛的应用,然而采用该方法的试验对象多数为实验室条件下的板等结构,并非真实结构。因此,针对真实的法兰结构,这些损伤指标是否适用、是否需要改进仍需进一步研究。通过实验,得出不同损伤指标与法兰结构螺栓松动之间的规律:螺栓松动的程度越大位置越近,均方根偏差（RMSD）、平均绝对百分比偏差（MAPD）、相关系数差（CCD）的值越大,而指标R_y/R_x因无显著规律不适合作为评估法兰结构螺栓松动的损伤指标。通过对比结果发现:结构差异对前3个损伤指标均有不同程度的影响,改进后的损伤指标均方根变化率（RMSCR）只与法兰结构螺栓松动的位置和程度有关,受结构差异影响小。因此,RMSCR具有重要实践意义:当任一压电片损坏时只需更换为同型号的压电片即可,无需更新损伤指标库。通过实验验证了上述结果的正确性与基于RMSCR的法兰结构螺栓松动检测方法的适用性。      

基于节点连通度的水下通信系统生存性研究

在水下通信系统中,仅仅考虑节点的强度来描述水下通信系统中各个节点的重要性是片面的,为了更好地对水下通信系统的节点重要性进行评估,提出了节点连通度这一指标对水下通信系统进行描述。对节点连通度的定义和方法进行了说明,并对水下通信系统节点重要性和失效方式进行了计算推导,得到水下通信系统节点信息被获取的概率的计算方法。通过对一个水下通信模型进行仿真,验证了节点连通度指标可以描述水下通信系统的生存性。      

基于无监督学习的多模态可变形配准

针对医学图像配准问题,传统方法提出通过解决优化问题进行配准,但计算成本高、运行时间长。深度学习方法提出使用网络学习配准参数,从而进行配准并在单模态图像上取得高效性能。但在多模态图像配准时,不同模态图像的强度分布未知且复杂,大多已有方法严重依赖标签数据,现有方法不能完全解决此问题。提出一种基于无监督学习的深度多模态可变形图像配准框架。该框架由基于损失映射量的特征学习和基于最大后验概率的变形场学习组成,借助空间转换函数和可微分的互信息损失函数实现无监督训练。在MRI T1、MRI T2以及CT的3D多模态图像配准任务上,将所提方法与现有先进的多模态配准方法进行比较。此外,还在最新的COVID-19的CT数据上展示了所提方法的配准性能。大量结果表明:所提方法与其他方法相比,在配准精度上具有竞争优势,并且大大减少了计算时间。      

基于增益调度与光滑切换的倾转旋翼机最优控制

针对倾转旋翼机转换机动中变动力学特性导致的复杂控制问题,提出基于增益调度（GS）的线性二次最优控制与光滑切换控制结合的综合体系结构,用以实现转换机动过程中的全局最优控制。该控制综合方法,在保证性能指标要求最小的同时,对操纵机构的负荷较低。首先,建立了倾转旋翼机高置信度飞行动力学模型,并应用混合操纵克服操纵冗余问题。其次,设计了基于增益调度的线性二次最优多环控制器,并采用光滑切换控制策略综合2套控制器,实现动态倾转过程的姿态平滑过渡。最后,进行以倾转走廊中间路径为期望轨迹的全模式自主飞行仿真。仿真结果表明:控制系统在转换机动过程中体现出强鲁棒性和较优的系统性能。      

具有同一性多同名点匹配问题研究

自动报靶评估系统对多弹齐发情况的远程监测与自动评估是亟待解决的问题,基于此背景本文重点研究了具有同一性多同名点的匹配问题。通过分析多种经典图像匹配算法,本文提出了基于双目立体视觉的极线约束匹配算法并进行了详细阐述,同时给出了实验结果。     

升交点赤经与轨道倾角对地球同步卫星地影的影响

为精确预报地球同步卫星地影，根据其发生原理用仿真分析法研究了升交点赤经和轨道倾角两个因素对地影的影响，给出了地影延续时间和最长日期变化等天数曲线。在实际的同步卫星长期管理中运用这些规律，取得了良好的效果。     

光刻技术在流体动力密封研究中的应用

主要介绍了流体动力密封螺旋槽动环光刻工艺的特点、原理、工艺过程、工艺流程、槽深控制方法以及应用情况，提出了采用高能束流刻蚀螺旋槽动环的新途径．结果表明，采用标准MEMS光刻工艺技术和化学铣切工艺技术，可加工出满足设计要求的螺旋槽动环．     

Postcapture stabilization of space robots considering actuator failures with bounded torques

Space robotics is regarded as one of the most impressing approaches for space debris removal missions. Due to the residual momentum of debris, it is essential to stabilize the base rapidly after capture. This paper presents a novel control strategy for stabilization of a space robot in postcapture considering actuator failures and bounded torques. In the control strategy, the motion of the manipulator is not regarded as a disturbance to the base; in contrast, it is utilized to compensate for the limitation of the control torques by means of an inverse dynamical model of the system. Different scenarios where actuators are external mechanisms or momentum exchange devices have been carried out, and for actuator failures, both single- and two-actuator failures have been considered. Regarding to the performance of actuators, control torques are bounded. In cases that either single or two actuators have failed, the base can be stabilized kinematically when actuators are external mechanisms, but can only be stabilized dynamically when only momentum exchange devices are used. Finally, a space robot with a seven-degree-of-freedom manipulator in postcapture is studied to verify the validity and feasibility of the proposed control scheme. Simulation results show that the whole system can be stabilized rapidly.