卫星电源系统短路暂态特性分析及对策

针对卫星电源系统短路故障导致母线电压跌落、业务中断甚至整星失效的问题,分别采用电路模型和数学模型的方法对短路后母线电压的暂态特性进行分析,指出故障持续过程经历母线电容放电、太阳电池阵动作、放电调节器动作、蓄电池经二极管直接供电这4个阶段,分析了各阶段母线电压的暂态响应及转换条件。随后,研究了发生稳态电压跌落的条件及其影响因素。针对航天器通常使用的快速熔断器保护,分析了母线电压跌落受熔断I~2T、短路通路阻抗、蓄电池内阻、蓄电池开路电压的影响程度。依据暂态特性的分析,提出接地优化方法以及蓄电池开路电压、短路通路阻抗和欠压保护点的配合设计方法,使得短路暂态过程母线电压跌落程度满足系统关键单机运行的需求。     

Performance verification of Lunar Regolith Penetrating Array Radar of Chang’E-5 mission

Lunar Regolith Penetrating Array Radar (LRPR) is one main payload of the Lander for Chinese Chang’E-5 (CE-5) mission. It is used to support the drilling and sampling device and to detect lunar regolith thickness and structure of the landing site. LRPR will only work in situ under static status, so the antenna array is employed. Since the antenna array is about 90?cm high from the ground, the layout is irregular, and the metal structure of the lander seriously interferes with LRPR, these factors make it very difficult to reconstruct the image of the drilling area, so the performance verification must be carried out. We propose a set of methods to process LRPR’s data and reconstruct image. The verification experiments demonstrate that these methods are suitable for LRPR, the thickness and structure of the lunar regolith from zero to two meters can be clearly mapped, the vertical resolution is a few centimeters, and the electromagnetic properties of the subsurface can be estimated. Therefore, the performance of LRPR meets the requirements, and LRPR can successfully support drilling and sampling.     

壁挂式主频可调变截面小卫星结构设计与验证

针对多星并联布局“一箭多星”发射小卫星的模式，为降低星箭连接界面结构受力、提高卫星结构对不同运载火箭的主频适应性、提高星内设备安装空间利用率，本文设计了一种壁挂式主频可调变截面小卫星结构。对该卫星结构，开展了基于有限元方法的模态和静力分析验证，还开展了地面鉴定级振动试验验证和在轨飞行试验验证。分析和试验结果表明，壁挂式卫星结构相比底部连接式卫星结构，星箭连接界面受力可降低67.7%；在不增加卫星结构质量的前提下，仅通过安装或拆卸主传力路径上的部分连接螺钉，就能实现卫星3个方向一阶频率10 Hz左右的可调范围；采用沿运载火箭轴线方向横截面大小可变的变截面结构设计，可将星内设备安装空间的利用率由等截面卫星结构的49.1%提高到74.2%。     

Ground-based and satellite DC-ULF electric field anomalies around Wenchuan M8.0 earthquake

The ground-based and satellite DC-ULF electric field data were analyzed around Wenchuan M8.0 earthquake on May 12, 2008 in China. The results show that ground electric field anomalies occurred at 3 stations located to the north and south of the epicenter with the amplitude of 3–100 mV/km. The change shapes and their amplitude of ground electric field anomalies are different largely due to their individual underground layer conductivity, water level and so on. The analysis of long time series illustrates that the abnormal geoelectric field started since March 2008. Onboard the DEMETER satellite, the ULF waveforms of electric field were collected and processed by wavelet transform method. The disturbances in the ionosphere were about 3–5 mV/m at a frequency band lower than 0.5 Hz. When the ground and space electric field anomalies were compared, their occurrence time and spatial distribution points are consistent with each other, including the long time anomalies from March 2008 and the short term ones 1–2 days before the Wenchuan earthquake. Finally, the coupling mechanism was discussed.     

基于XML的自动测试系统资源描述方法

针对当前自动测试系统(ATS,Automatic Test System)信息共享和互操作能力差的问题,应用XML(eX lensibleMarkup Language)语言实现了ATS的模型化描述,模型化的信息包括测试设备、接口连接装置ICA(Interface ConnectorAssembly)、测试适配器和被测设备UUT(UnitUnder Test).对测试设备的性能和UUT测试需求采用统一的信号与测试定义标准STD(signal and test definition)进行描述,实现了测试设备性能与UUT测试需求的自动匹配.通过引入逻辑资源的概念对测试设备性能与仪器通道之间的动态映射关系进行描述,以实现测试过程中仪器资源的合理分配.采用XML作为ATS的建模语言,提高了ATS资源建模的开发效率和系统内信息的互操作程度.     

基于GPU加速的binLBT压缩解压算法

地形数据的压缩/解压是大规模地形实时绘制方法的关键步骤,与绘制效率密切相关.通过对压缩/解压方法核心重叠双正交变换的分析,采用重叠双正交变换的整数提升方法将变换中的浮点数操作转换为整数操作及移位操作.使用支持图形处理单元(GPU,Graphic Processing Unit)通用计算的CUDA(Compute Unified Device Architecture)对变换过程及编码过程进行加速.针对数据超出显存容量的情况,采取数据分块的方法将数据分别载入显存进行变换与编码以完成对整体数据的处理.实验结果表明,基于GPU加速的重叠双正交变换整数提升方法的压缩算法有效提高了地形数据处理的效率,并加快了大规模地形绘制速度.     

旋转状态气膜冷却的大涡模拟

用大涡模拟的方法考察了静止和旋转状态下有直径4mm,35°流向倾斜圆柱孔的平板上气膜冷却的流动和换热,将静止状态预测的速度型与实验数据进行对比验证了计算结果的合理性.在固定吹风比为0.5、冷气进口雷诺数为2 588的情况下,静止和旋转状态的涡量分布出现明显差异,且旋转状态射流与主流相互作用的剪切层沿展向偏离气膜孔的几何中心线,使得原有对转涡对不再关于孔中心线对称分布,漩涡识别技术也发现典型的涡结构受旋转影响发生形态和运动规律的改变,进而影响湍流结构对主流和冷气掺混的作用.     

电源转换模块LTC3780的工作性能仿真分析

为了获得可应用于航天器系统的稳定的供电电源,采用高性能升压-降压开关稳压控制器LTC3780,设计在低压、高压和正常供电时都能实现预期输出电压的电源转换电路;利用LTspice软件对该电源转换电路进行工作性能仿真,主要对不同输入电压时的输出电压和不同负载时的带载能力进行了仿真,通过仿真实现了稳定的电压输出和较强的带载能力。     

临近空间高超声速飞行器测控通信的需求及策略分析

对运行在临近空间的高超声速飞行器,由于其速度快、加速度大、距离跨度大等特点,对其试验及运行过程中的遥测遥控通信问题是一个关键难题。从临近空间的概念、特点出发,结合高超声速飞行器飞行状态、环境,分析了对试验过程中测控通信技术的需求,给出了分析结论及初步应对策略,可对有关高超声速飞行器的测控系统设计提供参考输入。     

基于分布式模型预测控制的多UAV协同区域搜索

针对多无人机(UAV)协同区域搜索问题展开研究。提出了一种基于分布式模型预测控制(DMPC)的多UAV分布式优化搜索方法。首先基于传统的搜索图模型,建立了多UAV协同搜索的问题描述和状态空间模型,然后在DMPC框架下,将集中式多UAV在线优化决策问题转化为各架UAV的小规模分布式优化问题,采用基于纳什最优和粒子群优化(PSO)相结合的算法实现对每个子系统优化问题的迭代求解。仿真结果表明:DMPC方法能够有效地降低多UAV协同搜索决策问题的求解规模,是一种可行的方法。