无人机载图像实时传输方案的研究

根据无人机载图像实时传输系统的要求,提出了一套采用基于整数小波变换(IWT)和改进SPIHT(Set Partitioning In Hierarchical Trees)的图像压缩编码、级联格状编码和正交频分复用调制(OFDM)的系统方案.该系统方案信源编码压缩率连续可调、累进传输、运算效率高且有抗差错能力,信道频谱利用率高且不会因为介入噪声或干扰而使性能受损,同时OFDM技术使得系统具有抗多径、抗回波性.因此该系统方案适合无人机工作环境,是一种可行的系统方案.     

高超声速风洞气动力/热试验数据天地相关性研究进展

高温真实气体效应、黏性干扰效应和尺度效应等高超声速流动特性突破了实验气体动力学传统的流动相似模拟准则,使得高超声速流动现象超出了经典气体动力学理论能够准确预测的范围。如何利用地面风洞试验数据预测天上的飞行状态,即天地相关性问题,成为制约新型高超声速飞行器研制与发展的关键性科学问题。本文概述了天地相关性的最新研究进展,并重点介绍了多空间相关理论与泛函智能优化关联方法。多空间相关理论认为,从更高维度空间视角看,不同风洞的试验结果都是内在相关的,而飞行试验可视为理想的风洞试验,所以地面风洞试验数据间的关联规律包含了天地相关性问题。泛函智能优化关联方法基于风洞群（能模拟不同参数区段的不同类型风洞）的试验数据,在泛函空间中利用专业化智能学习算法,从高维度的全参数空间出发,进行降维和自适应空间变换,自动推演出不同风洞共同遵守的不变规律,从而实现风洞试验数据的关联。验证实例和应用实践都表明,多空间相关理论与泛函智能优化关联方法是有效的,是高超声速气动力/热天地相关性研究的一个新方向。

     

太阳同步卫星的轨道设计

在轨道六要素的基础上,分析了卫星太阳同步轨道设计时降(升)交点地方时、升交点赤经,以及冻结轨道参数等的确定方法。并给出了在轨道交点周期、回归圈数、回归周期、重复周期和其他因素等约束条件下的轨道设计要点。最后给出了一个轨道高度750～800km,卫星太阳同步轨道、冻结轨道和回归轨道的算例。     

卫星总体参数对SAR分辨特性影响分析及仿真研究

建立了星载合成孔径雷达(SAR)分辨特性的数学表达式,分析了地球自转和地球扁率、轨道摄动、卫星姿态指向误差和稳定度以及星载SAR的中心视角对星载SAR分辨特性的影响,并进行了数字仿真。分析仿真结果表明,滚动向指向误差和稳定度以及星载SAR中心视角对分辨特性影响较大,该研究结果对于卫星总体参数确定和优化设计具有参考价值。     

利用小波分析识别空间目标的轨道机动

空间目标的轨道机动是与机械能的变化联系在一起的。机械能无法直接测量,只能通过空间目标的位置与速度计算。通过地面雷达可以得到空间目标的测距与测角信息,可以将其转为位置信息。空间目标的速度也不易直接测量,需要根据位置信息,通过微分平滑处理获得。由于测量噪声的影响,机动引起的机械能的变化淹没在噪声中,不容易识别。小波分析可以在一定程度上将淹没在噪声中的机械能变化揭示出来,提高轨道机动的识别能力。利用二进小波在不同尺度下分析机械能随时间的变化,尺度由小至大时真实信号含量增加,噪声含量受到抑制。观察小波系数曲线随小波分析尺度的变化趋势就可以快速判定是否存在轨道机动。仿真结果验证了识别方法的可行性。     

固体发动机点火冲击段信号小波变换分析

基于传统信号处理方法对非平稳信号的局限性,利用小波方法具有精确分频的特点,进行了固体火箭发动机点火冲击段这一典型的非平稳信号的动态特性信号的提取,仿真及针对实际信号的处理均表明本方法具有很好的去除噪声能力。     

跟踪空间非合作目标的一种相对轨道确定方法研究

研究近地轨道卫星沿航向跟踪空间非合作目标的相对轨道确定问题。首先给出以追踪星与非合作目标轨道根数差分描述的相对运动方程;其次根据星间测量几何关系对应的测量方程,提出一种新的基于两步估计的相对轨道确定方法;最后通过数学仿真验证了收敛速度快于扩展卡尔曼滤波,并对初始状态的选取不敏感,具有一定鲁棒性。     

多目标多约束组合体与飞船轨道维持优化

针对天宫二号/神舟十一号任务组合体运行与飞船返回要求,建立了升交点经度、轨道偏心率、指定时刻轨道高度及速度倾角等多目标特征参数的控制方程;根据组合体至飞船撤离准备各阶段的飞行特点,分析了近圆轨道偏心率中长期演化情况以及飞船返回双脉冲控制量随控制时间的变化规律,提出了通过两次组合体与飞船联合规划来满足不同约束的控制策略;根据撤离后飞船、天宫以及伴星的相对运动关系研究了结合规避控制的飞船双脉冲维持优化控制方案。最后依据神舟十一号任务的飞行过程,设计算例验证了该方法的有效性,具有较好的工程应用价值。     

再入飞行器烧蚀热防护一体化计算方法

针对再入飞行器烧蚀热防护系统烧蚀与瞬态温度耦合响应预测问题,提出了一体化计算方法,为再入飞行器烧蚀热防护设计提供包括气动热、烧蚀后退、瞬态温度响应在内的动态响应预测依据。该方法采用Sutton-Graves和Tauber-Sutton理论计算驻点的对流热流和辐射热流,通过表面能量平衡整合具有较高精度的烧蚀模型,并通过Landau变换简化烧蚀后退带来的节点删除过程并保证空间离散精度,最后求解瞬态有限差分热传导方程获得烧蚀热防护系统的热环境、烧蚀过程和温度响应。通过对比计算碳-碳材料钝头体地球再入过程和酚醛浸渍基碳烧蚀体（PICA）材料电弧风洞烧蚀模拟,对该方法对于不同材料体系的适用性进行了验证。计算结果表明：对于密度较高的碳-碳材料,本文计算结果与经典的热平衡积分法吻合较好,偏差在7%以内;而对于低密度材料（如烧蚀性能对压力高度敏感的PICA材料）,随着热流和压力的增大,预测偏差逐渐增大。所提出的方法实现了气动热、烧蚀、瞬态温度响应耦合过程的一体化计算,在保证精度的前提下实现快速计算分析,为再入飞行器烧蚀热防护设计提供依据。     

Time-varying solar radiation pressure on Ajisai in comparison with LAGEOS satellites

This study aims to investigate solar radiation pressure acting on the spherical geodetic satellites, Ajisai, LAGEOS-1, and LAGEOS-2. The solar radiation pressure coefficients ($C_R$) are derived in two independent ways: (a) through precise orbit determination (POD) using satellite laser ranging (SLR) data, and (b) through modeling using the optical properties of the satellite surface material. The average $C_R$ value of Ajisai (1.039), as calculated from the time series of $C_R$ POD estimates every 15?days, is consistently smaller than those of LAGEOS-1 (1.140) and LAGEOS-2 (1.103). This difference can be explained by the fact that the surface of Ajisai is mostly covered by mirrors. The Ajisai $C_R$ values estimated by POD show remarkable semi-annual variation, which disagrees with the results of a previous study (Sengoku et al., 1995) predicting that the $C_R$ of Ajisai varies almost annually. We attribute this semi-annual variation to two physical reasons: the non-spherical additional cross-sectional area due to the “attached fitting ring” and the low reflectivity of the surface material in the polar regions. Furthermore, the solar radiation pressure acting on Ajisai varies annually in a direction perpendicular to the sun-satellite vector. Finally, the two independent $C_R$ values of Ajisai agree more when we assume a total solar irradiance of 1361?W/m², whereas the value 1367?W/m² has been commonly used in POD.