空间机器人抓捕碰撞分析与轨迹规划镇定控制

针对空间机器人抓捕目标过程中产生的碰撞冲击问题,分析了抓捕瞬态碰撞对机器人系统产生的影响,提出了一种控制力矩能量消耗少、对卫星平台基座扰动小的镇定控制方法,实现了对抓捕目标后组合体系统的镇定控制。首先,利用Kane方法建立了抓捕后的目标-机械臂-卫星平台组合体动力学模型;其次,利用ADAMS软件分析了瞬态碰撞冲击对空间机器人系统的影响,为后续镇定控制策略的设计提供初始仿真参数;采用四次多项式实现了机械臂关节空间轨迹的参数化,设定了基于控制力矩能量与基座扰动的加权目标函数,利用差分进化算法(DE)求解得到满足控制力矩能量消耗小、平台基座扰动少的机械臂关节空间轨迹。最后,利用七自由度空间机器人的数值仿真,验证了所提出方法的有效性。     

高超声速滑翔飞行器再入轨迹快速、高精度优化

针对高超声速滑翔飞行器再入轨迹优化问题，提出一种基于稀疏差分法和网格细化技术的快速、高精度求解方法。该方法应用局部配点法将再入轨迹优化问题转化为非线性规划(NLP)问题，从两方面提高轨迹优化的效率和精度。一方面，引入一种高效的稀疏差分法计算NLP的一阶偏导数，提高NLP的求解效率；另一方面，提出一种基于新型广义二分网格的网格细化算法调整离散节点的数量和分布，使得方法能够采用较少的节点数目取得较高的优化精度，从而减小NLP的规模和计算量。应用该方法求解了高超声速滑翔再入轨迹优化问题，仿真结果表明所述方法能够快速生成一条严格满足各种约束的最优三维再入轨迹。在此基础上，研究了滑翔飞行器的再入落点区范围，进一步检验了该方法的有效性。     

Simpira置换的差分路线研究

对称密码算法设计由算法结构设计和内部置换函数设计组成,但又不是一种单纯的累加,算法结构与置换函数之间的配合与相互作用也是至关重要的,相应的分析工作可为密码算法的安全性评估和设计提供参考。Simpira是一族密码置换,整体结构为广义Feistel结构,其F函数基于AES,最终选取的F函数相当于2轮AES轮函数。研究的对象是Simpira设计文档中提到的一种结构,是Simpira-2的一种简化情形,算法的状态大小为256比特,整体结构为Feistel结构,其中F函数采用1轮AES。在这种简化的情况中,研究给出了4轮6个活跃S盒和5轮15个活跃S盒的截断差分路线的可能模式,通过S盒、列混合操作中差分的计算和分析,对应上述4轮、5轮截断差分,具体路线的概率分别可达到2?36、2?91。     

灭火飞机投水动响应特性

大型灭火飞机投水飞行时,短时间内大吨位水量的投放会引起载机的动力响应问题.为此,采用小孔出流理论进行飞机投水量的数值模拟,以静气动弹性配平结果为初始条件,考虑飞机的刚体模态和弹性模态,用最小状态拟合技术进行非定常气动力建模,分析了飞机投水飞行时的响应特性;并以投水结束后的飞行状态为初始条件,以飞行操纵产生的舵偏角为输入,分析了飞机退场爬升时的响应特性.结果显示,灭火飞机投水时,飞行姿态和载荷会发生较小变化;退场爬升时,飞行姿态和载荷会发生显著变化.分析结果为大型灭火飞机的结构设计和飞行操纵提供了参考.     

基于广义差分相干累加的高灵敏度GPS捕获算法

分析传统的非相干累加算法和差分相干累加算法的性能,针对传统捕获方法性能的不足,给出一种基于广义差分相干累加的高灵敏度GPS捕获算法。该算法采用多路差分相干累加的实现方法,不增加预相干累加时间即可达到理想的噪声压制效果,与传统算法相比具有更好的噪声压制性能。文中还分析了该算法受数据比特跳变和残留载波多普勒频移的影响。仿真结果表明,与传统算法相比,广义差分相干累加算法可以使捕获灵敏度提高3dB左右,能够在无辅助信息条件下使用400ms的采样数据捕获到强度为-150dBm的信号。     

Weibull分布更新函数的指数近似算法

针对Weibull分布的更新函数较难确定的问题,研究了在平均寿命相等情况下指数分布与Weibull分布之间的贴近性.在此基础上,提出利用指数分布的更新函数模型计算Weibull分布的更新函数,能够比较方便有效地得到近似解.通过实例计算,分别比较了指数方法(直接利用指数分布的更新函数)、线性加权模型以及几何加权模型等三种方法的精度.结果表明:当时间较短时,线性加权和几何加权模型比指数方法精确度有所提高;当时间较长时,几何加权模型的精度较高.利用该结论能够为工程应用提供方便.     

基于CCSDS建议的干涉测量数据格式设计

针对当前VLBI(甚长基线干涉测量)观测数据格式不统一的问题,介绍了进行ΔDOR(双差分单向测距)干涉测量所必需的数据类型和相关信息,分析了当前几种主流的ΔDOR数据交换格式的优缺点和可能性,并根据CCSDS(空间数据系统咨询委员会)建议的ΔDOR原始数据交换格式对干涉测量数据格式进行了初步设计。结果表明,该数据格式科学、简洁,包含了丰富的信源、测站和观测过程等信息,适用于作为国际ΔDOR观测数据交换格式的标准。     

基于高阶谱差分的扑翼面运动学数值优化(英文)

基于高阶谱差分(SD)格式的高成本效益的优化方法被用以优化扑翼面的运动学,从而达到最大推进效率。具体来说,基于梯度的优化算法与高阶谱差分的纳维-斯托克斯流动求解器被耦合用以研究一系列NACA对称翼型的最优运动学。在此研究中,翼型做沉标和俯仰运动。数值优化在粗网格上进行。得到最优解后,在密网格上用高阶SD求解器捕获处于最优运动学状态下扑翼面的详细涡结构。提出的数值优化框架被用以研究翼型厚度,雷诺数和俯仰中心位置对最佳巡航飞行的影响。通过研究相关流场,气动力以及等效攻角(AOA)的变化,我们解释了与最佳扑翼面运动相关的流动物理特性。     

相对差分单向测距(ΔDOR)技术在探月工程中的应用研究

相对差分单向测距(△DOR)是一种高精度测角技术,在深空探测任务的高精度测定轨方案中得到广泛应用.介绍了△DOR测量的基本原理及CCSDS(国际空间数据系统委员会)关于△DOR测量的相关标准.针对中国探月工程月面软着陆任务提出的高精度测定轨要求,分析了△DOR测量的信号形式、工作模式以及测量精度,推导了解模糊过程.研究表明,△DOR测角精度达到25nrad,对应到月球上的距离约为10m.     

随机-有界混合不确定性下结构可靠性优化设计

在结构可靠性分析和设计中,往往无法将所有不确定性参数均作为概率随机变量,存在部分不确定性分布特征不明确而仅知其扰动界限的情况.基于概率模型与多椭球模型的混合不确定性描述,以标准U空间中扩展定义的混合可靠性指标为约束条件,建立了随机不确定性和有界不确定性并存情况下的结构可靠性优化数学模型.利用功能测度方法对原优化模型进行...