对我国商业航天测控管理有关问题的初步探讨

国际商业航天的蓬勃发展带动了国内商业航天的兴起。以实现商业卫星高效便捷管理为目的,调研了国内外商业航天与商业航天测控的发展现状,分析了国外商业航天以及商业航天测控发展对我国商业航天测控管理的有关启示,得出了测控管理多元化大势所趋、适度鼓励商业航天测控发展势在必行等结论。同时,对我国商业航天测控管理中加强航天立法、探索商业航天测控管理新模式、加强商业卫星管理服务等问题进行了初步探讨,建议从国家层面、行业规范层面制定航天法规,卫星任务中心应支持对外联网,并加强商业航天测控地面站的国际合作,从而提高商业卫星频率、轨位、空间目标编目、发射与回收等管理服务能力。     

运载火箭演进及智能技术展望

运载火箭是进入空间的主要运输工具,决定着一个国家进入、利用和控制空间的能力.首先,总结了国外运载火箭的演进历史,提出了传统升级和创新发展两种演进模式.其次,根据运载火箭演进规律提出了评估指标——面推比.以此指标能够引领运载火箭向合理的方向演进.然后,回顾了中国长征系列运载火箭的演进历程,根据面推比提出了产品后续优化的方...     

机器人智能化焊接技术发展综述及其在运载火箭贮箱中的应用

针对当前航天产品焊接尚存在焊接自动化水平低、产品质量依赖操作者水平等问题,迫切需要采用机器人智能化焊接技术实现"以机器人换人".文章阐述了机器人智能化焊接技术的概念,综述了机器人智能化焊接技术发展现状,分析了机器人焊接动态过程的多信息传感技术、知识提取与建模方法以及智能化控制等关键技术.结合上海航天精密机械研究所近年来...     

A new vibration mechanism of balancing machine for satellite-borne spinning rotors

The centrifugal force and overturning moment generated by satellite-borne rotating payload have a significant impact on the stability of on-orbit satellite attitude, which must be controlled to the qualified range. For the satellite-borne rotors＇ low working revs and large centroidal deviation and height, and that the horizontal vibration produced by centrifugal force is not of the same magnitude as the torsional vibration by overturning moment, the balancing machine＇s measurement accuracy is low. Analysis shows that the mixture of horizontal vibration and torsional vibration of the vibrational mechanism contribute mainly to the machine＇s performance, as well as the instability of vibration center position. A vibrational mechanism was put forward, in which the horizontal and torsional vibration get separated effectively by way of fixing the vibration center. From experimental results, the separation between the weak centrifugal force signal and the strong moment signal was realized, errors caused by unstable vibration center are avoided, and the balancing machine based on this vibration structure is able to meet the requirements of dynamic balancing for the satellite＇s rotating payloads in terms of accuracy and stability.     

基于量子海鸥算法的运载火箭回收舱段时差定位方法

火箭回收舱段的准确定位是实现运载火箭可重复使用的关键技术之一。针对运载火箭回收舱段飞行轨迹的特点,基于多站到达时间差(TDOA)无源定位原理,通过在回收舱段上加装主动辐射源设计了火箭回收舱段定位系统。将时差非线性定位方程求解问题转化为时差似然函数的极值优化问题,通过引入量子编码理论、混沌映射和遗传反向学习机制改进海鸥算法(SOA),将其用于搜索回收舱段最优定位信息。仿真结果表明:改进的量子海鸥算法在火箭回收舱段定位解算的早期收敛速度、定位精度、全局搜索能力等方面均优于传统Chan算法和标准海鸥算法。     

载人运载火箭技术回顾与展望

载人运载火箭是运载火箭家族中一个比较特殊的种类。通过对历史上载人运载火箭发展的简单回顾,总结了载人运载火箭的主要特点。从载人运载火箭总体设计、分系统设计等方面展望了未来载人运载火箭设计需求,供未来载人运载火箭的设计参考。     

MBSE在活动发射平台支承臂设计中的应用实践

针对基于文档的活动发射平台系统设计存在的信息离散、关联性差、不易追溯等问题,将基于模型的系统工程(Model-Based Systerm Engineering, MBSE)的正向设计方法引入活动发射平台支承臂方案设计和详细设计过程中,采用SysML语言进行系统建模,采用Modelica语言进行物理建模,采用NX和Ansys进行三维模型设计和仿真,并通过参数结构化和接口配置技术,实现了从系统设计到产品设计关键参数的闭环验证,提高了设计数据的一致性和可追溯性,验证了MagicDraw、Mworks、Teamcenter等系统集成应用的技术可行性,为活动发射平台和其他航天产品设计提供了指导和借鉴。     

基于hp自适应伪谱法的固体运载火箭轨迹优化

多级固体运载火箭轨迹优化是一个多阶段多约束的最优控制问题。hp自适应伪谱法融合了有限元法和全局伪谱法的思想,采用双层优化策略对细化单元数和插值基函数的阶次进行自适应调节以满足精度和快速性要求。对基于hp自适应伪谱法的多级固体运载火箭主动段轨迹优化问题进行了数值计算,结果表明该优化方法能够很好的满足过程约束和终端入轨条件,具有收敛速度快、对初值不敏感等优点,有一定的工程应用价值。     

发射系下的SINS/CNS/GNSS组合导航UKF滤波算法

弹载系统的组合导航系统模型常建立在发射惯性坐标系下,且捷联惯性/天文导航/卫星导航（SINS/CNS/GNSS）是一种目前研究较多的组合模式。该组合导航系统的状态方程具有强非线性的特点,常用的滤波方法为扩展卡尔曼滤波（EKF）。为了提高组合导航系统的精度及可靠性,对该组合导航系统的无迹卡尔曼滤波（UKF）模型进行了设计,直接将姿态、位置与速度参数作为状态的一部分,利用CNS及GNSS提供的姿态与位置构成量测方程,并详细给出了姿态样本点的生成、均值及方差的生成过程。仿真结果表明,相对于EKF算法,采用UKF算法后各导航参数的精度可提高约20%~30%,并且系统的实时性也可以得到保证。     

火箭垂直回收多阶段最优轨迹规划方法

针对火箭高空再入定点回收,基于凸优化方法提出一种考虑气动力和推力控制的多阶段轨迹优化方法。在气动减速段,通过控制总攻角,实现气动升力和阻力的调制。由于气动力连续变化,使用Legendre-Gauss-Radau伪谱离散方法进行离散化,利用较少的离散点实现较高的数值精度。在动力减速段,推力矢量为控制变量。由于推力调节可能出现不连续,采用等距离散方法进行离散。在此基础上,将发动机开、关机时间也作为优化变量,并考虑各种约束,构建了多阶段离散最优控制模型。使用无损凸化方法对升力约束和推力约束进行松弛,并通过逐次凸化消除由气动力、自由时间变量以及质量引入的非凸约束,最终将问题描述为序列迭代求解的二阶锥规划问题(SOCP)。通过仿真校验,经过少量的逐次凸化迭代,可快速收敛到最优解,且落点调节范围更大,燃料更省。