航天器姿态大角度机动有限时间控制

针对航天器姿态大角度机动控制问题,在存在外部扰动的情况下,基于航天器姿态跟踪系统的标准级联特性,利用反步法和自适应控制设计有限时间控制器。提出的控制方法可以严格保证姿态大角度机动系统是全局有限时间稳定的。李雅普诺夫理论推导和仿真结果表明,系统在控制器的作用下可以快速机动到平衡点并保持稳定,全物理仿真试验进一步表明了所提出的控制方法的有效性和优越性。     

月球表层采样样品智能确认方法

表层采样是月球采样探测的重要方式,样品智能确认有助于提升工作效率与复杂问题处理能力。结合月球表层采样铲挖工作过程,分析了铲挖过程中臂载相机图像的特点,模仿有人参与识别过程,提出了层次解耦的月球样品智能识别流程,利用深度学习方法构建了一类深度卷积识别网络,完整地描述了图像、特征、标记在网络中的正反传递关系,并在月球表层采样地面试验中进行了验证,结果表明该方法对不同光照、不同背景、不同过程、不同形态的样品,具有较好的泛化识别能力,误识别率优于8.1%,平均单幅识别时间约0.7 s。     

高速高精度光学模数转换技术研究进展

模数转换器（Analog to digital converter,ADC）是将自然界中各种模拟信号转换为数字信号的桥梁,其性能优劣直接决定了后续数字信号处理的能力。随着电子信息技术的发展和数字化的推广,主流半导体材料电子ADC受到载流子迁移率的限制,难以满足宽带信号高速、高精度模数转换的需求。光子技术天然具备超高速、大带宽等优良特性,利用光子学手段来提升电子ADC性能是目前突破电子瓶颈最具潜力的技术方案之一。文章介绍了光学ADC的基本原理和实现方案,并重点分析了最近十年来光学时间拉伸ADC和光采样ADC的国内外研究进展以及各自的技术特点,此外还概述了光量化技术的应用前景,展望了未来光学ADC及其关键技术的发展趋势。     

一种基于间歇采样的脉间点积干扰方法

首先介绍了间歇采样转发干扰原理,指出了间歇采样转发干扰出现的假目标峰值位置,提出了一种基于间歇采样转发的脉间点积干扰方法,在对该方法进行数学建模后,分析了干扰信号时频特性;最后对基于间歇采样转发的脉间点积干扰进行了仿真,并将之与直接间歇采样转发干扰及增加了多普勒噪声调制间歇采样转发干扰进行对比。     

湍流燃烧模拟中化学反应的加速算法研究进展

为研究湍流燃烧数值模拟中化学反应机理计算的加速方法,讨论了动态自适应化学（Dynamic Adaptive Chemistry,DAC）方法和Krylov子空间近似的指数格式的应用情况。在湍流火焰大涡模拟中,使用DAC简化可以加速化学反应计算。然而,在并行燃烧数值模拟中,处理器核心的负载极度不平衡,加速效果有限。而Krylov子空间近似的指数格式的加速效果可以作用于每个处理器核心,更有利于整体计算效率的提高。在同等精度下,相比于隐式格式耦合DAC和MTS加速方法,Krylov子空间近似的指数积分格式对化学反应计算的加速效果更为显著。     

气体采样计量误差的研究

研究与制订大气环境质量标准，即确定和评价大气中污染物浓度与暴露时间的影响、损害作用及彼此的相互关系乃是环境保护的重要研究课题。本文建议统一采用“标准状况下，标准组成干燥空气中所含污染物浓度”的严格概念。同时，还研究了大气采样中由于现场条件与大气成分不同所产生的气体流量（率）计量误差，得到了这种误差的一般数学表达式。     

针栓式喷注单元膜束撞击雾化混合过程数值模拟

为了全面认识针栓式喷注器喷雾场结构,基于自适应网格加密技术和分三相计算的PLIC VOF（Piecewise Linear Interface Calculation Volume of Fluid）方法对针栓式喷注单元膜束撞击雾化混合过程进行了仿真分析,通过对两路推进剂分别进行界面追踪,获得了膜束撞击雾化混合过程的详细结构特征,与高速摄影试验结果定性定量对比均吻合较好,验证了数值方法的准确性。以此为基础对膜束撞击的喷雾场结构、撞击变形过程、流场涡结构、雾化破碎典型特征及破碎后的雾化混合分布特征进行了识别分析,结果表明：膜束撞击形成了液束未穿透液膜和液束穿透液膜2种不同的喷雾扇结构。膜束撞击形成的喷雾扇呈Ω形,膜束同时发生弯曲变形和横截面变形。另外,膜束撞击同时受到正压和剪切应力作用,导致了一系列复杂涡流现象,使得相互作用增强,雾化混合均增强,这也是膜束撞击喷注构型优于膜膜撞击的本质原因。最后,还发现膜束撞击喷雾场液滴分布呈现分区结构特征,分别是液束控制主导的上雾化区、液膜控制主导的下雾化区及夹在中间的混合区,实际中应兼顾雾化特性和混合特性,选取中等动量比膜束撞击,这可为针栓式喷注器的理论研究和工程设计提供重要参考。     

高超声速滑翔目标自适应跟踪方法

针对机动模式复杂多变的高超声速滑翔目标跟踪问题,提出了一种机动频率自适应跟踪方法。采用介于常速度和常加速度模型之间的Singer模型来表征目标气动力加速度的变化,从而建立跟踪系统的状态方程。根据地基雷达量测量获得系统的量测方程,鉴于距离和角度信息的量级相差较大将其由球形量测量转换为位置量测量。为了适应高超声速滑翔目标灵活多样的机动模式,基于正交性原理和无迹卡尔曼滤波算法实现了Singer模型中机动频率参数的自适应。利用滤波信息计算得到能够反映状态模型误差大小的调整因子,用于放大Singer模型中的机动频率,进而调整状态方程的过程噪声以降低模型误差。通过对2种典型机动轨迹的跟踪仿真,并与交互式多模型等方法进行比较,结果表明所提方法的跟踪精度高、计算量小,能够较好地适应阶跃机动和连续幅值变化的机动。     

基于代理模型全局优化的自适应参数化方法

对于翼型气动隐身设计问题,设计变量的配置对设计结果影响很大,而简单地增加设计变量不能保证得到理想的结果。提出一种适用于代理模型全局优化的自适应参数化方法：利用全局敏感性分析方法——基本效应法,得到设计空间关于目标函数的敏感区域信息,并以此为根据增加设计变量;利用节点插入算法将低维样本在高维空间内进行重构,避免了重新取样的工作量。相对于传统固定设计空间维度方法,自适应参数化方法在设计空间的敏感区域扩展维度,能够更加精准地描述外形并反映目标的变化趋势。通过飞翼布局翼型的气动隐身优化算例,证实自适应参数化方法可以大幅提高优化设计质量和效率。     

传输型光学遥感器斜模式采样新方法研究

文章介绍了实现超模式采样焦平面3种解决方案面临的技术难点，为避开器件问题提出了一种新的斜模式采样方法。以任意两维周期采样理论为基础分析了斜模式采样技术的物理原理，并通过实验手段验证了斜模式采样技术的可行性。试验结果表明：改变探测器推扫方向的采样间距符模式采样技术可以提高传输型光学遥感器图像的空间分辨率，该技术相对于超模式采样技术，工程实现上要简单。