面向航天器在轨装配的数字孪生技术

构建航天器在轨维修维护能力是确保空间系统长期稳定工作的有效途径,而对于空间环境中的在轨装配过程的模拟、监控、诊断和预测,目前的研究尚处于探索阶段,研究成果相对较少且缺乏整体解决方案。提出采用构建航天器数字孪生体的方式,来抽象表达航天器完成在轨装配的过程、状态和行为。首先分析了在轨装配航天器的结构组成及功能需求,然后系统阐述了航天器数字孪生体的数据组成、实现方式和作用,最后给出了航天器数字孪生体在设计、制造和在轨服务阶段的实施途径,并对航天器数字孪生体的作用进行了总结和展望。     

导引控制延时对追踪捕获性能影响的研究

在深入分析国内外有关追踪捕获性能研究成果的基础上，就导引控制延时对捕获能力影响的新内容进行了专门研究。在对理想的、无延时假设下获得的理论成果进行系统分析与仿真研究的基础上，采用仿真计算的方法，从捕获概率和追踪过程两个方面，对导引控制延时与导引捕获性能的关系进行了系统研究与分析，获得了关于控制延时对追踪捕获能力和具体追踪过程影响的研究成果。指出如果控制延迟不大于0．02s．对捕获性能没有明显影响。可为导引内回路设计提供参考。     

基于FPGA的实时视频图像采集与存储系统(英文)

针对传统视频采集存储系统存在的问题,设计了一种以FPGA为核心的实时视频图像采集与存储系统。采用模块化设计方法,通过Verilog编程实现了视频解码A/D配置,视频图像采集逻辑控制和图像存储逻辑控制等功能模块;采用IDE接口硬盘作为存储介质,FAT32文件系统作为图像存储形式来记录实时图像。实验结果表明,系统具有实时性强、集成度高、存储能力强及易于扩展等优点。     

针对空间碎片捕获的绕飞轨道设计

地球轨道上日益增长的碎片云已引起各个航天国家的担忧,地球轨道上可编目的空间物体数量30多年内增长了2倍多,若不实施主动清除,碎片的数量将在未来200年内快速增长,给空间系统的安全带来极大的威胁。自然椭圆绕飞轨道可在目标附近长时间绕飞,可保证碎片捕获系统具有长时间的观测、捕获时间。文章提出通过设计绕飞轨道来实现捕获碎片的方案,介绍并分别推导了基于C-W方程和轨道根数两种方式绕飞轨道设计的方法。针对假想的捕获目标,基于轨道根数方法设计了5种脉冲变轨的轨道方案,并进行了相应的轨道算例仿真。仿真结果表明:该方案可适用于任意的初始相位差,具备一定的工程实现意义。     

非合作目标智能感知技术研究进展与展望

智能感知是实现航天器在轨精细化操控过程的关键技术,是在轨服务技术智能化的重点发展方向之一。空间目标智能感知包括位姿测量、三维重建与部位识别等关键技术,涉及小样本、多模态、模型适应与高维数据等问题。从工程应用角度出发,对非合作目标智能感知技术的研究现状进行系统的梳理与总结。首先,总结典型非合作在轨感知系统与光学敏感器技术的发展现状;其次,归纳总结了非合作目标智能感知涉及的关键技术;最后,基于研究现状总结和关键技术分析,探讨了非合作目标智能感知目前存在的主要问题,并给出后续发展的建议。     

基于模拟器的辅助导航测试方法研究

随着卫星导航产业的迅猛发展,辅助导航技术得到越来越广泛的应用,利用该技术可提高导航终端对卫星导航信号的捕获概率,缩短首次定位时间,提高灵敏度,提升用户体验。基于导航信号模拟器,利用基准站接收机传送辅助数据（星历信息及时间信息）的方式,构建辅助导航测试系统,提出了一种新的辅助导航测试方法,对导航芯片利用辅助信息实现快速捕获和定位性能进行了充分验证,方法可行,具有一定的工程应用价值。     

一种在轨卫星控制分系统风险等级预测方法

使用2009至2020年某卫星控制分系统质量案例数据,提出一种基于BP神经网络的在轨卫星控制分系统技术风险等级预测模型。挖掘历史相关数据,建立在轨卫星控制分系统风险评价体系。排除风险源中的冗余信息,将重要信息数据离散化后,以BP神经网络进行训练,最终得到在轨卫星控制分系统风险等级预测模型。通过试验验证该模型可准确有效预测在轨卫星控制分系统风险等级,为卫星在轨风险控制提供支持。     

周边式对接机构的航天器首次接触撞击点的确定

对周边式对接机构的航天器进行了研究，在对接捕获过程中首次接触撞击点的确定问题，文中建立了三类可能接触区域的空间解析描述关系式，根据空间“点”投影的不变性原理，给出了确定可能接触点的数学方程，使原问题由三维空间问题化为二维平面问题，其难度和复杂性都大大简化。最后，文中还给出了多组算例。     

空间目标多星多角度实时近距离三维详查研究

针对现有观测卫星近距离观测研究较少关注详查等任务特性的现状,设计分析了可实时、全覆盖、近距离观测空间目标的卫星编队构型。综合考虑绕飞相对轨道运动、传感器视场参数、旋转目标坐标转换等因素,简化了空间目标模型,将其表面进行网格离散。分析了各网格被单颗观测卫星观测的情况,统计详查覆盖率、详查最短时间,分析不同绕飞距离对任务特性的影响;设计卫星观测光轴转动策略和多星编队协同观测策略,通过数值算例分析不同策略对卫星近距离观测任务的影响。结果表明:所设计的绕飞编队观测构型可满足实时、全覆盖观测空间目标的要求,可应用于绕飞监测、协同操作等近距离空间在轨操作任务。     

一种卫星在轨自由边界条件模拟方法

随着观测精度的提高,卫星观测设备对微振动愈加敏感,需要在地面开展卫星在轨微振动环境模拟试验及测试验证,而卫星在轨自由边界条件的模拟对于提高地面试验的有效性至关重要。文章提出了一种低频弹性支撑方法,用于模拟卫星在轨飞行时的自由边界条件;并基于该方法,设计和研制了一套模拟试验装置,通过模态和频率响应分析以及型号的整星微振动模拟试验,评估了模拟自由边界条件对卫星动力学特性的影响,也证明了低频弹性支撑模拟方法的有效性。