“北斗”应用的机遇和挑战——专访中国卫星导航定位协会咨询中心主任曹冲

2012年年底,"北斗"区域卫星导航系统建成并正式投入运行,为亚太地区用户提供定位、导航和授时服务,这将有力促进中国卫星导航产业的快速发展。2013年5月第四届中国卫星导航学术年会将在武汉召开,为了配合这届年会的召开,特别策划出版了本期卫星导航专刊,介绍、分析和论述国内外卫星导航发展现状和未来趋势,以飨读者,希望能对"北斗"发展有所帮助。     

群星闪烁参北斗 拓马长枪定乾坤——专访“北斗”导航卫星系统总设计师谢军

2012年年底,"北斗"区域卫星导航系统(以下简称"北斗"区域系统)建成并正式投入运行,这对我国和周边地区将会有怎样的重要影响?我国的"北斗"导航卫星星座与美国的"全球定位系统"(GPS)星座相比存在哪些特点和优势?"北斗"导航卫星星载原子钟实现国产化有什么重要意义?未来"北斗"导航卫星在长寿命和高可靠性方面需要做哪些工作?带着这些问题,本刊记者对"北斗"导航卫星系统总设计师谢军(以下简称谢总)进行了专访。     

北斗区域卫星导航系统基本系统建设完成的影响与展望

当下,一提到卫星导航系统,人们就会不由地联想到美国的GPS,它几乎成为导航的代名词。GPS以其高精度的定位服务、精准的授时服务和发达的应用开发,大大拉近了太空与普通人的距离。如今的全球卫星导航市场虽然仍是GPS一家独大,但考虑到国家安全和利益,俄罗斯在加速恢复、欧洲在积极部署自己的全球卫星导航系统——＂格洛纳斯＂和＂伽利略＂,我国的北斗卫星导航系统也是基于这一背景开始组网建设的。从2000年开始组建北斗卫星导航试验系统,到日前第八颗北斗导航卫星的成功入轨,我国北斗卫星导航系统的建设和组网情况进展如何？在导航应用过程中可以发挥怎样的作用？＂北斗＂距离GPS还有多远？如何推动北斗导航事业的发展？记者就此专访了北斗卫星导航系统总设计师孙家栋、中国卫星导航系统专项管理办公室主任冉承其和技术部副主任郭树人。     

载人航天空空通信子系统及其关键技术

介绍了实现神舟运输飞船与天宫目标飞行器间数据通信和传输的空空通信子系统的构成,以及空空通信机的功能及其主要性能指标。空空通信子系统采用抗干扰能力强、保密性优的直接序列扩频通信技术。分析了其中的核心中频解扩解调中的伪码同步和载波同步等关键技术,应用数字解调方案降低了子系统调试难度,提高了可靠性。     

北斗／罗兰-C组合定位技术

“北斗一号”是我国的卫星导航系统,其有源定位模式使其很难得到广泛应用。为此,提出了一种北斗／罗兰-C组合定位方案以实现无源定位。该方案利用“北斗一号”两颗卫星和地面罗兰-C台站获得的距离差信息实现双曲线相交定位。仿真结果表明,该方案的精度可以满足一般定位要求,具有较强的实用性。     

柔索的非线性变形分析

根据柔索应变与位移非线性几何关系以及自重作用与温度影响下的平衡方程,采用欧拉坐标系统精确地求得了各点位移和张力的一般解.由柔索的非线性变形问题建立的非线性代数方程组应用改进Powell混合算法编制的高精度DNEQNF程序直接进行求解.算例中对柔索两端点在同一水平线上承受自重或集中力两种情形进行了计算,并与其他学者用不同...     

装有自由旋转尾翼的鸭式导弹的滚动发散

用解析的方法研究有自由旋转尾翼和鸭式控制面的导弹的滚动运动,确定了运动的平衡状态;探讨在所施加的铰链力矩不变时小扰动的情况;利用对平衡状态小偏差的线性运动方程,推导出稳定的显式条件,并用全运动方程数值解考察了大扰动情况和在俯仰、偏航上导弹自由度的影响,证明了大偏差的发散特性.研究结果表明,滚动运动在很大的参数范围内是发散的,产生发散的主要因素是气动力滚动阻尼的减少和离心力对控制面的作用.     

基于解析解的小范围高频率机动飞行器制导律设计

针对机动飞行器的小范围高频率侧向机动飞行问题,结合飞行器的运动学和动力学方程,通过解析方法给出了机动幅值和飞行器最大可用过载下的最大机动频率,同时利用粒子群优化方法进行了制导律最优频率的优化。基于解析规划算法给出了正弦机动制导律的解析形式以实现飞行器在侧向方向的机动导引飞行。仿真结果表明：解析算法能够精确得出制导律频率,而粒子群优化方法的精度也能很好的满足要求,误差在5%以内。正弦机动制导律在大速度下可以较好的完成任务目标;在小速度下,幅值误差会有小幅度的增加。     

二维斜入射定常驻点流解析解——干扰剪切流动理论的一个应用

首先证实二维斜入射驻点流为干扰剪切流(ISF),导出该ISF控制方程组,并求得该斜入射驻点ISF的解析解,它与完全NS方程组得到的精确解完全一致,对此作了相关物理分析,为CFD可信度验证的精确解比较方法提供了一个典型的局部区域流动模型,并为该流动模型的数值求解提供了有效的途径.     

对称驱动方腔定常流动的多解现象研究

对方腔内顶盖正弦速度驱动的定常流动进行了数值研究.采用非线性动力系统数值分岔分析方法,讨论了Re<2000时Navier-Stokes方程定常解的多解共存现象,计算了对称和非对称定常解的分岔曲线和相应的流动模式,给出了非对称解出现的临界参数Re=320,稳定的对称和非对称解同已有文献的结果一致,并获得了一组新的不稳定的非对称解.随着Re数的增加,侧壁出现流动分离并有小涡出现,随之发生流场拓扑结构分岔,但并不伴随N-S方程解的分岔.