载人航天工程数据管理现状研究与启示

当前中国载人航天工程已全面进入空间站阶段,工程各大系统间的数据共享共用、科学与应用数据的推广利用、航天新技术试验与验证,以及重大科技与科学成果转化等现实需求,要求实现载人航天工程数据的长期、安全、可靠、有序、高效的存储与管理,面向工程各大系统用户、科学用户及公众用户提供便捷、安全的数据共享与服务。分析了国际空间站项目和NASA及ESA的数据管理现状,研究了中国载人航天工程数据管理的需求、目标和对象、现状、标准规范制定等内容,并开展了国内外比较与分析,提出了载人航天工程数据管理的启示和方案建议,助力推动工程数据管理工作创新发展。

中国空间探测领域40年发展

中国空间科学学会成立的40年,是中国空间探测逐渐走进世界舞台的40年,空间探测极大推动了空间科学和相邻学科的发展,也影响到经济、军事和日常生活诸多方面.本文简要回顾了从空间探测专业委员会成立的1980年至今,中国空间探测领域的主要发展历程,包括探空火箭、高空气球、科学卫星、月球与行星探测、载人航天空间探测、遥感卫星地面站等主要项目、进展和所取得的成果,对未来若干年空间探测的发展进行了展望.

中国空间探测领域40年发展

中国空间科学学会成立的40年,是中国空间探测逐渐走进世界舞台的40年,空间探测极大推动了空间科学和相邻学科的发展,也影响到经济、军事和日常生活诸多方面。本文简要回顾了从空间探测专业委员会成立的1980年至今,中国空间探测领域的主要发展历程,包括探空火箭、高空气球、科学卫星、月球与行星探测、载人航天空间探测、遥感卫星地面站等主要项目、进展和所取得的成果,对未来空间探测的发展进行了展望。

面向空间应用的时间触发以太网

将时间触发协议增加到采用星型拓扑结构的以太网业务上,且保持完全兼容IEEE802.3标准,可解决空间有效载荷使用标准以太网通信遇到的实时性、确定性和可靠性问题。时间触发以太网基于全局基准时间,实时数据传输遵循严格的时序,支持时间和事件触发的两种通信过程。时间触发通道适合同步或周期性实时消息的传输,而事件触发通道适用于偶发或非周期性消息的传输。设计了空间应用以太网的拓扑结构和协议栈,介绍了系统通信的过程,进行了时间触发协议的研究,并对同步性能和网络性能进行了仿真验证。该以太网在保证可靠性、安全性的同时,增强了网络的灵活性,提高了网络利用率。

航天器可应用实时以太网分析

在航天器上应用以太网的目的是借助以太网的灵活性,获得方便的通信接入及数据传输的高带宽,并且能适应控制领域通信的实时性和确定性.实时以太网的确定性、通信调度机制和传输特征是其满足航天器网络通信特性需求的主要判定依据.通过分析航天器数据通信特点,对比实时以太网通信调度策略,得出应用于航天器的实时以太网应具备时间同步、强实时性、确定性、高带宽、多数据类型、双通道冗余及兼容标准以太网等特征.

基于遗传算法的临近空间飞艇多学科优化设计

临近空间飞艇设计中,确定系统总体参数、给出优化的艇体外形十分关键,针对传统设计方法,为改进其中串行设计的不足,提出了并行多学科优化设计方法;并基于遗传算法开展了飞艇外形优化设计方法研究,结合气动、结构、强度进行了一体化优化。仿真结果表明利用遗传算法开展飞艇多学科优化是可行的,另外在进行设计时,不能仅将减阻作为研究重点,还应全面考虑结构重量、强度等其它因素。

系留气球时域响应分析

为研究系留气球稳定性,建立了系留气球的三维非线性动力学模型.缆绳采用有限差分法,球体采用经典的六自由度方程,其中气动力导数以静导数、动导数和附加质量表示.以主节点运动为边界条件,以静态构型为初始条件,建立完整耦合动力学方程.利用直接求解非线性偏微分方程的方法对该系统进行时域响应分析,考察了风速对纵向和横侧向稳定性的影响,并给出相应的响应曲线.直接求解非线性耦合方程的成功,表明该数学模型及其解法是可行的.

飞艇气动特性分析与设计的一种新趋向

在飞艇气动研究中,将气动计算特别是计算流体力学与优化算法相结合的数值方法非常便于在计算机上应用,实现设计的自动化,相比传统的设计方法具有明显的优势,在最近的研究中多被采用。本文针对新近的若干篇代表性的飞艇气动优化设计的文章,分析其所用的气动计算方法和优化算法,以及优化的结果,指出气动外形优化需要注意的问题,为相关研究提供有益的参考。

中国空间站生命科学研究展望

中国载人航天工程即将进入空间站阶段,空间生命科学也随之迎来快速发展的黄金时期。为此,回顾了国内外空间生命科学的发展现状,并在未来20年中国空间生命科学发展战略目标的基础上,针对目前中国载人航天活动支撑下的航天员生命保障、宇宙生物学基础研究和空间生物技术转化研究的战略需求,凝练了空间人体科学和航天医学领域、空间基础生物学领域、空间生物技术和转化应用领域中亟待解决的关键科学和技术问题,为如何建好和用好中国的空间站及中国空间生命科学的发展战略提供了参考。

空间应用载荷的天地端到端IP隧道协议通信架构设计

在地面运控子网和载荷信息网中设计IPsec、GRE或RFC2003三种IP隧道协议,通过平台信息网和天地测控网,封装的用户数据包能在天地通信链路中路由,以支持在轨载荷和地面运控终端之间端到端的灵活通信。设计支持IP隧道协议通信的天地一体化信息网络架构,给出各级路由器的设置和网段IP地址分配,计算和分析出三种IP隧道协议的通信效率与实时性。分析结果表明,采用IP隧道协议对改变传统地面运控模式、提高运控效率具有重要意义。

系留气球压差与球体应力变化关系研究

针对系留气球球体压差变化和球体应力变化之间的关系进行研究。对球体受力情况进行简化,采用微元受力分析的方法进行应力分析,得出球体应力的理论解。采用有限元软件对无附加结构的球体进行应力分析并同球体应力的理论解进行对比,验证了有限元软件计算结果的可靠性。利用有限元方法在不同压差情况下对球体应力进行分析,确定了其高应力区域的范围和数值。需要指出的是采用膜单元比采用通常的薄壳单元进行应力分析更贴近实际情况。上述结果为球体气囊的结构设计、强度设计提供依据。

临近空间飞艇外形优化设计与仿真

以临近空间飞艇为对象,针对传统外形设计方法中存在的问题,提出了新的优化设计方法,搭建了流程框架,编制了优化程序。首先研究了遗传算法及多学科设计理论,进而在此基础上建立了飞艇阻力、体面比、应力模型,利用多学科设计理念对飞艇气动、结构、强度进行了一体化设计。其次将遗传算法引入到优化设计当中,并利用Matlab和Fluent开展了联合仿真研究。最后结合实际应用需求进行了算例分析,验证了该方法的可行性和效果。

天鹅座X-1硬X射线的能量谱

1985年9月22日,我们用空间硬X射线望远镜HAPI-2,在我国的高空气球上,对天鹅座X-1进行了观测,望远镜几何面积为140cm^2,观测能区20—200keV,空间定向精度±0.2°。获得的硬X射线能谱陡,总辐射能流LX～1.0×1^(37)erg/sec,低于常规态。本文将介绍望远镜的性能和观测过程,能谱分析的结果,并对当时天鹅座X-1可能的“态”进行讨论。

旋成体飞艇艇体的MATLAB辅助设计工具箱

在飞艇的研制过程中需要经常改变飞艇的构型参数,采用计算机辅助的参数化设计方法能快速方便地满足研制需要。用MATLAB根据飞艇艇体参数来生成艇体外形图形和数据,所用飞艇艇体参数为艇体长度,艇体长度-最大直径比,最大直径在艇体上的位置,艇体前段和后段的样条曲线。可根据给定的艇体长度,艇体长径比,最大直径在艇体上的位置按给定的艇体前段和后段的样条曲线准确快速生成艇体外形图形和数据,做成MATLAB工具箱形式,用于工程研究,获得了良好的效果。

空间科学实验柜被动式减振系统研究

载人航天二期我国将发展短期有人照料的空间实验室,将开展一系列空间科学实验．国际空间站和我国神舟飞船实际微重力水平测量结果表明,需采取必要的减振措施才能满足特殊科学实验要求,鉴于此对空间科学实验柜被动式减振系统进行了研究和设计．根据空间科学实验柜在载人航天器内的实际安放状态,对其进行了减振布局．将实验柜本身作为刚体,建立6自由度的减振系统动力学模型,然后在ADAMS中建立了空间科学实验柜及减振系统三维实体模型,对减振系统进行仿真,得出系统时域、频域及随机输入下的响应特性．对减振系统参数进行优化,提高了系统的减振效果．

面向对象主流切片表示法的比较研究

随着面向对象程序的发展,它的切片表示法也逐步成熟。对面向对象程序依赖图和面向对象系统依赖图这两种主流的面向对象切片表示法进行研究后,给出了两种方法的主要特点,并比较了它们的异同点及适用的应用领域。最后,对好的切片表示法应该具备的特性进行了总结。

用于程序开发的改进的有条件切片算法

为了加速软件开发,提高软件质量,本文针对开发过程提出了一种改进的有条件切片算法。该算法改造了程序控制流程图,扩充了程序数据依赖定义,按照条件切片的一阶逻辑谓词缩减目标程序,并用扩充后的数据依赖计算有条件程序切片。在程序编码阶段,该算法能够抽取需要关注的代码段给开发人员,并能利用边的信息计算出程序的路径数目,从而为开发人员发现软件缺陷、冗余提供了有利的支撑。

基于复合执行剖面的测试用例缩减技术

考虑到基于观察的测试常用的基本块、分支边等执行剖面信息不能完全表现测试用例对缺陷的发现能力,致使筛选的测试用例失效发现率不高,本文根据分析不同程序元素对缺陷类型的表现情况,提出将全面覆盖缺陷的复合执行剖面用于缩减高效的测试子集。实验结果表明,该缩减技术综合考虑了执行剖面对测试用例缺陷覆盖能力的刻画及失效用例的分布特性,因而得到的测试子集更能有效发现程序缺陷,提高了测试效率及可信度。

嵌入式系统仿真研究

嵌入式环境的仿真能够为嵌入式软件的测试和可靠性的提高提供有力保障。当前的指令集环境模拟不能满足实际测试中的需要,基于此,构建了满足最小测试子集的仿真系统。该系统以关键控制单元为触发点,仿真嵌入式汇编软件的运行环境,实现了全数字、跨平台仿真,并支持脱离硬件的系统联调。为其它嵌入式系统的仿真提供了可借鉴经验。

基于FPGA的视频压缩系统预处理模块设计

在视频压缩系统中,视频解码器输出的BT.656数据流不便于TMS320C6416等通用DSP直接进行处理。本文介绍了一种基于FPGA+DSP构架的视频采集方案,通过对FPGA的灵活配置,对输入的BT.656格式视频信号进行预处理和缓冲。系统采用TI的TMS320C6416作为核心DSP,实现了高可靠性的视频压缩。