基于模型的载人航天器研制方法研究与实践

载人航天器具有系统规模大、技术难度高、单件小批量、无法通过多次飞行持续完善设计、可靠性要求高等特点。当前载人航天器研制中仍存在着参数化和模型化程度不高、基于模型的系统综合仿真验证不足、研制各环节缺乏数字化集成等问题，传统基于文本的系统工程方法已无法满足研制需求，亟需采用基于模型的系统工程方法。本文针对载人航天器的研制现状和应用需求，提出了面向载人航天器全生命周期的模型体系，定义了需求模型、功能模型、产品模型、工程模型、制造模型、实做模型等六类模型，提出了基于模型的研制流程，包含系统设计闭环验证、产品设计闭环验证、实做产品闭环验证3个验证环节，并深入探索了各研制环节中不同模型间的传递与关联关系。以某型号载人航天器为应用基础，系统地验证了提出的方法。     

航天器的数字化总装设计研究

文章总结了航天器数字化总装设计的基本思路、方法和经验，阐明了数字化总装设计所发挥的作用和意义。     

基于DSM的航天器信息建模方法及应用

将设计结构矩阵（DSM）技术应用于航天器研制的设计流程建模和信息建模,能够清晰准确地描述航天器各设计活动之间的信息耦合关系。根据航天器设计过程中跨分系统集成和协同设计的具体教学与培训需求,开发了一种基于DSM进行建模的工具软件,可用于建立一个基于设计参数信息的集成设计系统。根据其内在耦合关联关系,可实现各个分系统、各个模块、各个学科的参数信息一致和动态关联更新。     

略论我国航天器名字的英译

指出了我国航天器名的英译用汉语拼音的不足;建议我国航天器的英译名以意译为主,音译为辅;提出了航天器名意译的原则和我国全部航天器按意译的英语名建议。     

Coronal radio-sounding detection of a CME during the 1997 Galileo solar conjunction

Frequency fluctuations of the Galileo S-band radio signal were recorded nearly continuously during the spacecraft’s solar conjunction from December 1996 to February 1997. A strong propagating disturbance, most probably associated with a coronal mass ejection (CME), was detected on 7 February when the radio ray path proximate point was on the west solar limb at about 54 solar radii from the Sun. The CME passage through the line of sight is characterized by a significant increase in the fluctuation intensity of the recorded frequency and by an increase in the plasma speed from about 234 km s⁻¹ up to about 755 km s⁻¹. These velocity estimates are obtained from a correlation analysis of frequency fluctuations recorded simultaneously at two widely-separated ground stations. The density turbulence power spectrum is found to steepen behind the CME front. The Galileo radio-sounding data are compared with SOHO/LASCO observations of the CME in the corona and with WIND spacecraft data near the Earth’s orbit.     

Crew autonomy for deep space exploration: Lessons from the Antarctic Search for Meteorites

Future piloted missions to explore asteroids, Mars, and other targets beyond the Moon will experience strict limitations on communication between vehicles in space and control centers on Earth. These limitations will require crews to operate with greater autonomy than any past space mission has demonstrated. The Antarctic Search for Meteorites (ANSMET) project, which regularly sends small teams of researchers to remote parts of the southern continent, resembles a space mission in many ways but does not rely upon a control center. It provides a useful crew autonomy model for planners of future deep space exploration missions. In contrast to current space missions, ANSMET gives the crew the authority to adjust competing work priorities, task assignments, and daily schedules; allows the crew to be the primary monitor of mission progress; demands greater crew accountability for operational errors; requires the crew to make the most of limited communication bandwidth; adopts systems designed for simple operation and failure recovery; and grants the crew a leading role in the selection and stowage of their equipment.     

应用ZigBee技术的航天器内部三维空间定位方案

针对航天器内部缺少三维空间定位方案的问题,提出一种应用紫蜂(ZigBee)技术的无线传感器网络定位方案,即通过在航天器内部布置ZigBee无线传感器网络,设置若干数量的参考节点和未知节点,利用参考节点的先验位置信息,以及针对未知节点的测距信息,完成对未知节点的三维空间定位。建立基于参考节点平面的三维空间坐标系,根据到达角度(AOA)计算出未知节点的法向坐标(Z坐标),将未知节点投影至参考节点所在平面(XOY平面),利用三边定位法计算出未知节点在XOY平面的坐标。该方案理论上最少只需要6个参考节点,就可以实现对航天器内部未知节点的定位,并且不需要时间同步,适合于无线传感器网络的低复杂度设计需求;利用到达时间差(TDOA)算法进行AOA计算,通过对参考节点进行分层布局,避免使用复杂的天线阵列技术。仿真验证结果表明:本文方案具有较高的定位精度,同时具有较低的硬件和组网要求,以及较低的计算和通信开销,适合于航天器内部的三维空间定位。     

载人航天器空气环境参数控制非定常仿真分析

为支持乘员在轨驻留,载人航天器需通过空气环境控制系统将众多设计参数和空气环境参数控制在指标范围内。文章建立了一种载人航天器空气环境非定常控制仿真分析模型,包括舱体模块、航天员模块、舱压控制模块、温湿度控制模块以及CO2净化模块。利用该模型分析了载人航天器空气环境参数随乘员代谢水平的非定常变化趋势,并评估了控制系统的工作性能。结果表明:乘员代谢水平变化对空气环境参数有显著影响,通过调节控制系统运行参数可将各空气参数控制在有效指标范围内。人区温度与O2分压、CO2分压和人区湿度有密切的影响关系,不可孤立地进行分析。为载人航天器空气环境参数控制系统的设计和流程改进提供了依据。     

磁强计在航天器上的应用与前景

随着科学的进步,磁强计已被广泛地应用于航天器.本文首先根据磁强计测量原理的不同,对其进行分类.分别介绍各类磁强计的物理测量原理,描述其特性、精度、适用范围.同时概括目前在航天器得到较广泛应用的磁强计.在此基础上,进一步具体分析磁强计作为卫星载荷、姿态测量和控制以及自主导航轨道计算的方法、作用和特点.然后,针对这三个方面应用指出其在航天器上应用存在主要问题和关键技术.最后,对磁强计在航天器上的应用进行总结.同时对其未来的发展进行展望,磁强计在航天器上仍有着良好发展前景.     

航天器软件风险集成管理方法

为确保航天器软件产品功能、性能符合任务需求,安全、可靠地完成飞行任务,需要对其进行风险管理。文章首先介绍了软件风险管理理论研究现状;然后结合航天器软件强实时性、高可靠性和安全性、维护困难等问题,提出了基于系统集成思想的软件风险控制方法;最后以某航天器为例介绍了该套方法的应用成果。研究结果可为识别航天器软件风险,提高软件产品质量提供参考。