美国空间运输将面临的困境

在2004年1月美国总统布什宣布新太空设想之后,航天界人士的注意力都集中在该设想所需的费用及如何去实现设想中的目标。然而,他们却一直在回避这样一个问题：航天飞机退役之后是否会引起一系列的空间运输问题?航天飞机在载人航天及大型货运方面到底起了什么作用?     

美国"猎鹰"运载火箭

“猎鹰”(Falcon)火箭是由美国空间探索技术(SpaceX)公司研制的低成本、高可靠性运载火箭。它能够从范登堡、科迪亚克、卡纳维拉尔角、瓦罗普斯和马歇尔等多处发射。在没有正式发射之前,“猎鹰”火箭就已经获得了总价值约3500万美元的4份发射订单。     

约化代数自伴的充要条件

约化代数是自伴的吗?这是一个知名的问题,至今没有解决。它的肯定的回答将蕴含可传代数问题及约化算子问题的肯定回答。在这篇文章中,我们找到了约化代数是自伴的几个充要条件。例如,我们得到:约化代数u是自伴的充要条件是对于每个n≥2,u~(n)的每个稠定义的不变图形子空间是约化子空间。     

实数域中的投影法及其在单次快摄阵处理中的应用

阵列处理中计算简单的投影法避免了矩阵特征分解(ＥＶＤ)的庞大计算量,然而仍需进行复数计算。为了进一步减小计算量,提出一种实数域中的投影法,它将投影矩阵及空间谱的计算均简化为实数的计算,从而。使阵处理的计算量大大减少,而且使估计性能保持不变。计算机模拟与实际外场实验数据的计算结果表明了算法的有效性。     

网格生成方程中非线性系数对网格正交和分布的影响研究

通过数学分析,对椭圆型方程非线性系数对生成网格的正交性和空间分布的影响进行了研究,理论分析和数值结果均表明,系数β具有控制网格正交性的作用,系数α和γ具有调节网格空间分布的作用,且其调节的强增和作用与其比值有直接关系,基于此提出了一种混合型边界条件的给定方法,较好地实现了网格正交和疏密分布的控制。     

空间谱估计经典算法性能比较

空间谱估计是阵列信号处理的一个重要研究方向。空间谱估计理论与技术已日趋成熟,近几十年的经典谱估计技术包括：常规波束形成（CBF）、Capon谱估计、多重信号分类（MUSIC）、旋转不变子空间算法（ESPRIT）、最大似然（ML）、子空间拟合（SF）,及这些算法的扩展和变形。上述算法在各个分散的文章中均有具体深入的理论分析和研究,亦有类似的2种或3种算法的性能比较,但是针对这些所有算法的性能比较,就笔者所知尚无公开报道,而使工程实现时对算法的选择没有依据。本文对这些经典算法做了简介,列出各个算法的优缺点,并对性能进行仿真比较,能直观地得到各个算法的性能对比,给工程实现算法选择提供理论依据。     

IP over CCSDS协议适配的高速并行实现技术

天地一体化组网应用须在空间网和地面网之间部署IP over CCSDS(基于CCSDS空间链路承载IP业务)协议适配网关,以实现在高速CCSDS(空间数据系统咨询委员会)空间链路之上传输IP(互联网协议)数据包。针对此需求,提出一种IP over CCSDS协议适配的高速并行实现方法,并在Linux内核中采用多线程技术实现IP over CCSDS协议适配过程,通过实验进行测试与验证。测试表明,在处理器多核数目的范围内,协议适配处理性能随线程并发数目的增加而增加;当线程数目超过处理器核数时,受限于处理器核数和线程调度开销的影响,协议适配的性能并不能随着线程数目的增多而线性增加。后续,可利用FPGA(现场可编程门阵列)硬件逻辑电路的并行能力在硬件上实现协议适配的高速并行处理,并设计更高速率的同步接口,以从硬件上实现几千兆比特甚至几十千兆比特的高速IP over CCSDS协议适配。     

空间绳系机器人逼近目标协调控制方法

 为了节省空间绳系机器人的末端执行装置在逼近目标卫星过程中推力器所使用的燃料,本文提出一种利用推力器、反作用轮及空间系绳的协调控制方法。首先利用二次型最优控制器(LQR)算法计算出末端执行装置逼近目标所需的理想轨道控制力,然后利用模拟退火算法将所需轨道控制力优化分配到推力器及空间系绳,同时利用时间延迟算法通过反作用轮补偿空间系绳产生的姿态干扰力矩。仿真结果表明,利用该协调控制方法能显著节省末端执行装置上推力器的燃料消耗,有效抑制空间系绳协调控制力产生的姿态干扰,使末端执行装置保持相对稳定的姿态。     

几何非线性机翼本征梁元素模型的高效化改进

 采用Hodges等提出的时间-空间离散化的几何精确非线性本征梁通用模型处理柔性机翼结构动力学问题时,当离散化的节点数增大时,该方法的未知数数量成倍地增长,而且方程组是严重病态的,因此数值模拟计算的速度非常缓慢。针对机翼中最常见的悬臂梁结构,根据空间离散化的边界条件,提出了空间缩聚法把空间离散差分方程缩聚为常系数矩阵格式,得到了只与时间相关的微分方程组,进一步推导得到了该方程组的雅可比矩阵,因而大大减少了方程组的数量以及求解过程的循环和迭代步数。采用Gear方法分别求解了原始的本征梁元素模型和本文提出的缩聚模型,结果表明空间缩聚模型在相同条件下可提高运算速度约5.1倍,而且对不同类型的外载荷都具有较好的通用性、稳定性和高效性。     

空间绳系机器人抓捕后复合体姿态协调控制

针对空间绳系机器人对目标抓捕后的复合体姿态稳定控制问题进行了研究.首先,对复合体进行动力学建模,并对其动力学特性进行了分析;然后,考虑复合体的特点、空间绳系机器人燃料有限以及自身姿态控制力的限制,分别设计了系绳主动拉力与推力器推力协调控制器和基于滑模变结构的全推力控制器,并设计了其切换条件,利用两种控制器切换对姿态进行稳定控制;最后,利用仿真实验验证了所提方法的正确性.仿真结果表明,系绳拉力和推力器协调控制方法能够实现对姿态的稳定控制,并且有效地节省姿态控制过程中的燃料消耗.