Investigation on the commonality and consistency among data fusion algorithms with unknown cross-covariances and an improved algorithm

The cross-covariances among local sensor estimates are usually unknown or can’t be accurately known in multi-sensor systems. The Covariance Intersection (CI), Convex Combination (CC), Largest Ellipsoid (LE) and Ellipsoidal Intersection (EI) algorithms have been developed for the estimate fusion with unknown cross-covariances. In this contribution, we reveal a strong commonality in principle among CI, CC, LE and EI algorithms after a transformation into a new Euclidean space, although each algorithm is designed based on different criteria. We also assess the consistencies of CC, LE and EI algorithms under different conditions which have been found significantly dependent on the correlation level among local estimates. All the CI, CC, LE and EI algorithms have the capability to enhance consistency or accuracy but at a cost of accuracy or consistency. Based on the commonality and consistency features among different algorithms, an improved algorithm is presented which can significantly improve the consistency performance at a very little expense of accuracy. The theoretical analysis and the fusion algorithm selection strategy are testified through simulated examples and the fusion of GPS and GLONASS horizontal position solutions.     

Characterization of Lithium-Polymer batteries for CubeSat applications

With the development of several key technologies, nanosatellites are emerging as important vehicles for carrying out technology demonstrations and space science research. Nanosatellites are attractive for several reasons, the most important being that they do not involve the prohibitive costs of a conventional satellite launch. One key enabling technology is in the area of battery technology. In this paper, we focus on the characterization of battery technologies suitable for nanosatellites.Several battery chemistries are examined in order to find a type suitable for typical nanosatellite missions. As a baseline mission, we examine York University's 1U CubeSat mission for its power budget and power requirements. Several types of commercially available batteries are examined for their applicability to CubeSat missions. We also describe the procedures and results from a series of environmental tests for a set of Lithium Polymer batteries from two manufacturers.     

基于小波神经网络的无叶扩压器失速分析

用来自不同文献的实验数据作为样本,对小波神经网络进行训练,并利用训练好的神经网络研究叶轮和扩压器几何尺寸对无叶扩压器失速的影响.计算分析结果表明:几何尺寸对于宽、窄扩压器失速的影响表现不同,这也证明了不同宽度的扩压器的确存在不同的失速机理.文章的结果,对无叶扩压器的设计具有一定的借鉴意义.      

模糊神经网络控制器在卫星姿态控制系统中的应用

现代卫星的姿轨控制面临着挠性附件对本体姿态的耦合作用。本文将卫星太阳帆板挠性结构对本体姿态的影响增广进系统方程 ,在PID控制器控制刚体卫星的基础上 ,设计了模糊神经网络控制器 ,采用反向传播和最小方差估计的学习方法进行模糊规则的学习 ,仿真表明 ,模糊神经网络特有的学习和处理定性与定量知识的优点 ,将使卫星姿态在参数变化与外部干扰情况下具有较好的姿态稳定度与精度。     

对接动力学仿真试验台再现频率指标验证

为验证对接动力学仿真试验台再现对接动力学过程中频率0~6 Hz相对运动的能力,用弹性棒方案再现频率0~6 Hz的碰撞过程,由建模与设计计算选定弹性棒的悬臂长度、刚度和航天器质量等设计参数,仿真分析了碰撞过程的接触碰撞力、变形量与速度,以及再现频率等的影响。结果表明:设计参数合理,精度考核方案可行。     

基于物理知识约束的数据驱动式湍流模型修正及槽道湍流计算验证

对湍流摩擦阻力的精准预测是学术界和工业界普遍关心的重要问题，而数据驱动式的湍流模型修正方法对此显示出较大的潜力和前景。提出了一种基于物理知识约束的数据驱动式湍流模型修正方法，根据湍流摩擦阻力分解获得先验物理知识，在S-A湍流模型的生成项中引入非均匀分布的修正因子，以修正因子为设计变量，设定包含物理知识约束的目标函数，利用离散伴随方法求解目标函数与设计变量之间的梯度关系，通过高效率的迭代求解获得修正因子的分布。以槽道湍流为例，验证了包含物理知识约束的数据驱动式建模方法的优势，并分析了物理知识约束对湍流摩擦阻力预测精度的影响，结果表明引入物理知识约束可进一步提高湍流摩擦阻力的预测精度。     

基于蒙特卡罗模拟的飞机结构可靠度分析

飞机可靠度的分析要综合考虑各种因素的影响,由于各因素的影响较为复杂,很难通过解析的方法来计算飞机的可靠度.随着计算机速度的不断提升,通过蒙特卡罗模拟计算飞机结构的可靠性逐渐变得可行.本文基于蒙特卡罗法,将损伤、工作环境、检修周期等作为核心要素,提出了面向工程应用的飞机结构可靠度分析方法,最终得到了飞机全机结构失效概率的计算方法.本方法在计算机上得到了初步实现.     

低温推进剂输送与预冷系统间歇泉不稳定性数值模拟研究

针对低温推进剂（液氧）输送与预冷系统间歇泉不稳定性进行了模拟与数值试验研究。分析与验证了连接液氧贮箱的底端封闭垂直管路的典型间歇泉不稳定过程,对经验Murphy曲线进行了检验。针对自然循环型的低温推进剂输送与预冷系统不稳定性及典型间歇泉的发生,进行了稳定域的计算与影响参数分析,研究了过冷度、输送管漏热、发动机进出口阻力、回路高度,以及回流管漏热（保温状况）对各域边界的影响。     

基于支持向量回归与多核集成的红外成像导引头抗干扰性能评估方法

面对着日益复杂的对抗环境,红外成像导引头的抗干扰性能需要不断提高。如何全面、客观、准确地对红外成像导引头的抗干扰性能进行评估,是一项急需解决的难题。针对传统基于支持向量机的评估方法中单核学习能力的不足,提出了一种基于支持向量回归与多核集成的评估方法,该方法在抗干扰评估指标体系下得到了综合的抗干扰性能值,为红外成像导引头抗干扰性能评估提供了新的思路。该方法能够训练多个支持向量回归机并融合多个核函数的优势,充分利用了特征的多样性,进一步降低了回归误差。实验结果表明:该算法能够实现高效可靠的红外成像导引头抗干扰性能评估。     

轻质高性能镁合金开发及其在航天航空领域的应用

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料,在航天航空、轨道交通、汽车、3C(computer,communication,consumer electronics)产品等领域具有广阔的应用前景。但镁合金材料强度偏低,尤其是高温强度,其抗蠕变性较差；镁合金铸件容易形成缩松和热裂纹,成品率低,镁合金变形件塑性加工条件控制困难,导致组织与力学性能不稳定。介绍了高性能镁合金材料(非稀土镁合金、含稀土镁合金、镁锂合金)及其成形技术(重力铸造、低压铸造、压铸、挤压铸造、半固态成形、塑性成形)的开发现状,综述了其在航天航空领域的应用状况,并展望了今后的发展趋势。