航天器动力学技术的发展和挑战

本文首先简要回顾了中国航天器动力学分析设计技术的研究发展和工程应用；然后，阐述了21世纪初期中国复杂航天器的发展对航天器动力学分析设计技术提出的新要求，重点分析了在动力学分析、仿真、优化与试验方面必须突破和解决的若干关键技术；最后，对中国航天器动力学分析设计技术的发展目标和前景作了展望。     

基于平面模板自由拍摄的双目立体测量系统的现场标定

 摄像机标定是基于光学摄像的立体测量技术中的一个十分重要的步骤，标定精度直接影响系统测量的精度和稳定性。本文提出并实现了一种简便易行的双目立体测量系统现场标定方法：利用一块特殊设计的具有不同大小圆形特征点的平面标定板，在无需控制任何运动参数的情况下，双目测量系统只需对标定板在不同角度自由拍摄一组图像即可方便地实现系统标定。该方法在已有单摄像机标定算法的基础上，加入对双摄像机相对位置和姿态的优化，同时考虑了镜头的非线性畸变，达到了较好的标定结果。另外，提出的图像点与其空间点的对应算法具有良好的稳定性，即使由于环境或摄像机摆放位置等因素的影响，一些标定板上的特征点不能被摄像机拍摄到，或者不能被正确识别时，仍然能进行标定工作。标定实验和系统标定后的三维重建结果验证了该方法的有效性。     

载人航天器主动热控系统流体回路的轻量化设计

建立载人航天器热控系统内各组成部分传热和质量的数学物理模型,对热控流体回路进行轻量化设计,并讨论相关参数对优化结果的影响。研究发现,在回路散热任务给定时,回路各组成部分的结构参数和辐射器内的散热管道数都存在最佳值,在该值下回路系统质量达到最轻。随着辐射器散热面积的增加,最优的辐射器内散热管道数减少;在给定辐射器散热面积时,当回路散热任务增加时,回路最优设计质量和辐射器内的最优管道数均增加。     

航天器故障诊断专家系统技术的应用和发展

阐述了航天器故障诊断技术的重要性。回顾了航天器故障诊断专家系统技术应用和发展的历史，列举了现已开发的航天器故障诊断专家系统，着重介绍了两个重要原型系统。指出了航天器故障诊断专家系统技术的发展方向。     

高速摄像技术在循环床锅炉出口区域颗粒运动测量中的应用

为了说明高速摄像技术的一些特点 ,及其在多相流场颗粒运动规律研究方面的潜力 ,以循环床锅炉出口区域颗粒运动测量中的应用为例 ,采用高速摄像系统捕获可视化流场的图像 ,再进行图像分析和处理。通过对颗粒的运动速度、运动轨迹和密度分布等信息进行测量的结果表明 ,利用高速摄像技术能够成功地研究复杂流场的颗粒运动规律。     

基于PC104的某型相机操纵器检测系统

针对新型航空相机操纵器的特点,提出基于PC104单板机的综合检测系统,介绍了检测系统的总体设计,描述了ARINC429、ARINC407及串口差分信号接口数据的模拟设计。通过模拟航空相机及机载总线数据的收发,实现对操纵系统机载总线数据接口状态的实时检测,并可利用串口实现系统状态信息收集,监控诊断操纵器状态。经实验证明,该检测设备仿真的总线数据准确,按维护规程要求实现对操纵器性能的全面检测,满足设计要求。     

航天器姿态的非线性鲁棒分散控制器设计

研究了具有外部干扰力矩及参数不确定性的航天器姿态控制问题。针对这类多输入-多输出的不确定非线性系统，基于一种非线性鲁棒分散控制理论，设计了结构简单而易于实现的控制器。该控制器中包含的积分环节可以补偿系统的各种未知因素，同时确保恒值调节系统不存在稳态误差。仿真结果表明：所设计的鲁棒分散控制器与非线性动态逆控制器相比，具有更优越的抗干扰能力和对模型不确定的适应能力。即使系统存在外部干扰及模型小确定性，仍可在闭环系统中实现精确的姿态控制。该控制器有效地提高了航天器姿态控制的鲁棒性和适应性。     

航天器天基测控技术仿真研究

天基测控技术是航天测控系统的发展方向，是弥补地基（陆基＋海基）测控系统缺陷、缓解地基测控资源紧张的有效办法。本文提出了基于“北斗一号”系统的航天器天基测控技术仿真方法，设计并建立了相应的仿真系统。基于建立的仿真系统、按照设计的仿真方法对航天器天基测控技术进行了全面仿真。仿真结果表明，基于“北斗一号”系统的天基测控技术可行，性能指标可以满足中低轨道航天器实际测控需要。     

带有偏心轮的锁钩式结构锁运动性能和力分析

锁钩式结构锁因动作速度快和误差补偿能力好而广泛应用于空间对接装置中。文章对两航天器空间对接正常拉紧过程中带有偏心轮的锁钩式结构锁进行了受力分析 :分析了对接框下端面粗糙度对结构锁拉紧力的影响 ;针对“仅一组钢索传动”的故障情况 ,进行了结构锁的力学计算 ;提出了改善结构锁啮合性能的方法———增大主动钩特征点的 y坐标值 ,尽可能减小偏心轮偏心距。导出了主动钩啮合面法线与对接框平面法线的夹角计算公式以及结构锁法向载荷在啮合间隙误差影响下的计算公式 ,为设计提供依据     

基于测速定轨的轨道参数精度分析

利用误差传播关系,比较了测速体制下逐点定轨算法和多项式定轨算法的精度,为多项式和样条算法在测速定轨体制中的应用提供理论依据。利用逐点及多项式算法对两条典型轨道进行性能计算,结果表明:多项式算法能获得比逐点算法更高精度的轨道参数,且该算法数据结构简单、具有一定的实时性。