美国航空航天局2013财年预算申请解读

2012年2越13日,奥巴马政府向国会提交了美国2013财年算申请.预算申请中,拨给美国航空航天局(NASA)的预算与2012年相比基本持平,分别约为177.1亿和177.7亿美元.从预算申请的内容看,有以下几点重要变化,一是在科学领域,力保"韦伯"空间望远镜(JWST)的研制费用,同时降低对行星探索,尤其是火星探测的投资;二是继续加强空间技术的开发,包括推进技术、机器人探索技术、电源技术、深空通信技术,以及进入、下降和着陆(EDL)技术等;三是继续重视太空探索领域的发展,稳步推进太空探索系统的开发,包括重型运载火箭——"航天发射系统"(SLS)和"猎户座"多用途乘员飞行器(OMPCV)等,同时重点发展商业航天,对商业航天的投入翻番.     

一种优先级区分的机载无线网络MAC层自适应退避算法

针对现有无线网络媒介接入控制(MAC)协议退避机制存在的竞争窗口(CW)易产生振荡、不能为紧急业务提供低时延QoS保障、难以区分服务类别等不足,提出了一种区分业务优先级的自适应退避(PAB)算法。该算法在二进制指数退避(BEB)算法的基础上,根据信道忙闲标识和业务优先级自适应选择相应退避阶段,通过参数设置可对不同优先级业务相邻退避阶段的前、后转移概率进行调整。利用二维马尔可夫链理论对PAB进行了建模分析,理论分析获得了饱和吞吐量和平均MAC时延的数学表达式,仿真实验结果表明:在机载无线网络(AN)环境下,PAB的性能相对BEB有了显著提升,可有效保障机载无线网络多业务类型的传输需求。     

航天型号研制阶段“四维度”风险管理实践

航天型号工程作为高风险的复杂系统工程,其风险管理的重要性愈发突出。本文通过对某型号研制阶段风险管理经验的总结,扩展了风险管理的闭环流程,尝试将型号研制阶段风险管理工作推向系统化、规范化,形成了特有的"四维度"风险管理方法,供其他型号参考。     

自由漂浮空间机器人多约束混合整数预测控制

针对空间机器人完成任务时需要躲避障碍物的问题,提出一种自由漂浮空间机器人的混合整数预测控制方法。首先,在模型预测控制方法框架下,机械臂关节的物理限制,躲避障碍物的要求被统一描述为最优控制问题下的不等式约束,可以得到自由漂浮空间机器人具有线性二次规划形式的最优控制律。其次,基于命题逻辑建立控制问题中各约束的优先级,保证在最大程度地满足约束的情形下得到控制问题的解,有效弥补了模型预测控制方法用于空间机器人控制时,多约束可能导致最优控制问题不可行的不足。最后,仿真结果校验了所设计控制律的有效性。     

基于主动特征选择的非合作航天器鲁棒视觉导航方法研究

面向非合作目标航天器近距离操作任务,针对采用自然特征的单目视觉相对位姿参数确定过程中特征提取与匹配导致的粗大误差增加导致结果不准确甚至错误,以及特征数量多增大计算量等问题,提出一种融合随机采样一致性(RANSAC)算法和主动特征选择的鲁棒视觉导航方法。用RANSAC算法剔除有粗大误差的特征点,给出了基于RANSAC的特征点选择步骤;根据不同特征点组合所计算的克拉美罗(CRLB)不同,用参数化CRLB下限选择对位姿确定精度有显著影响的点以减少参与计算的特征数量,给出了基于CRLB的特征点选择流程。仿真结果表明:综合RANSAC和CRLB的特征点选择方法可显著减少特征点数量,提高了位姿解算精度。     

双举升液压缸同步误差测试技术研究

研究了双举升多级液压缸在进行大负载举升时的同步误差测试技术,重点分析了两种同步误差测试方法,即施加轻载测试法和位移差测试法。针对目前采用的施加轻载测试法,从测试原理和试验装置两方面进行了分析,找出了该方法中存在的对测试精度和测试效率产生的不利因素。同时阐述了改进后的位移差测试法,通过改进同步试验台架,设计专用机电液一体化测试系统,实现了双举升液压缸在带载状态下的同步误差的精确测量,提高了测试效率。     

解析求解非线性相对运动的最优重构问题

椭圆轨道相对运动模型的线性化导致其在大尺度相对运动应用中精度不能满足需求。针对任意椭圆轨道上的大尺度航天器编队最优重构问题,提出一种基于椭圆轨道非线性相对运动模型的近似解析求解方法。首先通过变分法建立了非线性最优重构问题的数学模型;然后采用摄动法,以偏近点角为积分变量求得了不含特殊积分的解析开环最优控制,有效地避免了真近点角域下最优控制解所含有的特殊积分。仿真验证了所求最优控制的有效性和优越性,结果表明在相对运动尺度较大时,相比基于椭圆轨道线性化模型的最优控制,在燃耗保持相近的情况下,所求非线性控制有效地降低了重构误差。     

GNSS接收机中一种新的射频干扰抑制级联方法

为了减少系统复杂度和提高系统实时性,提出了一种新的级联算法。首先,通过三系数滤波器模型对连续波干扰进行建模,从而形成一种非线性卡尔曼自适应滤波器,并利用该滤波器作为预处理器对每路中的窄带干扰进行抑制。随后,将各路滤波器的输出送入空时自适应处理器中进行宽带干扰的抑制。仿真结果表明,在匹配谱干扰环境下,特别是在窄带干扰从卫星信号方向入射时,新算法相对于普通的空时和空频自适应处理表现出了更加优越的性能。     

高超声速楔面边界层流动稳定性分析

为分析前缘钝化对高超声速二元进气道压缩面边界层转捩的影响,针对抽象出的楔面外形,在风洞来流条件下,应用线性稳定性理论(Linear Steady Theory)分析了前缘钝化半径R=0及R=0.5mm的楔面边界层流动稳定性,得到各自前缘构形的边界层失稳位置及最不稳定波的波数和增长率。研究发现,前缘钝化半径R=0.5mm的楔面边界层失稳位置远远大于前缘钝化半径R=0的楔面边界层失稳位置,表明前缘钝化对楔面边界层失稳特性具有显著影响。     

螺纹副虚拟旋合方法的研究及其应用

在建立螺纹旋合的二维简化模型基础上,在螺纹面接触的重力效应约束条件下,进行了不同螺纹牙型旋合的模拟,并可推算得到螺纹的旋合长度。实际螺纹样本与螺纹通止规模拟旋合的结果与采用螺纹通止规检验的结果一致,进一步验证了这种方法的可行性。