集思广益 资源共享 开创空间环境试验与观测技术发展新局面——吴伟仁司长在“空间环境试验与观测技术发展论坛”上的讲话(摘要)

今天,我们在这里隆重举办"空间环境试验与观测技术发展论坛",全国各主要相关单位、专家学者踊跃参加,这是空间环境试验与观测领域的一次技术盛会.本次论坛的举办,得到了中国航天科技集团公司的积极协助和哈尔滨工业大学、中国空间技术研究院的大力支持,特别是中国空间技术研究院总装与环境工程部做了大量具体而细致的工作,这里我谨代表国防科工委对上述单位的协助与支持表示感谢,对参会的各单位、各部门和各位专家表示热烈的欢迎.

吴伟仁:脚踏实地,仰望星空

此次被授予全国政协委员优秀履职奖,倍感荣幸。这份荣誉的背后,是对我五年履职工作的肯定,更是对我从事的航天事业的奖。近年来,中国航天取得的一系列辉煌成就,在彰显我国综合国力,带动科技、经济和社会发展的同时,也显著增强了民族凝聚力,提升了我大国地位。作为这项事业的一名参与者和亲历者,与有荣焉也深感责任重大。

深空探测器自主天文导航研究进展

针对深空探测器自主天文导航的迫切需求,简要介绍了研究现状,总结了其面临的技术问题。针对自主天文导航系统误差来源多且时变的问题,详细阐述了基于扩维滤波和基于差分的误差抑制技术;针对现有自主天文导航方法各有局限性且单独使用难以满足导航定位要求问题,详细介绍了自主天文组合导航方法。最后对深空探测器自主天文导航方法未来发展趋势进行了展望。

惯导/测距/测速相结合的安全软着陆自主导航方法

针对地外天体软着陆中惯导误差随时间增大,无法提供准确的高度和三维速度信息的问题,提出了一种惯导、测距和测速相结合的安全软着陆导航方法。该方法以惯导为基础,利用测距仪修正惯导的高度信息,利用测速敏感器修正惯导的速度信息。详细介绍了惯性导航的基本原理及测距、测速组合修正的策略,对软着陆过程的动力学模型、敏感器测量模型、滤波方程、地形对修正的影响,以及组合使用的策略和算法等问题进行了论述。数学仿真结果表明惯导、测距和测速相结合的方法能够满足安全软着陆的需要。

以计算几何为基础的圆度误差评定算法

为提高微小型结构件圆度误差评定的准确性和快速性,本文研究提出一种基于计算几何的圆度误差评定算法。该算法利用计算几何中的凸包理论,将圆轮廓采样点集依据凸点判定准则进行分类,形成外接圆和内接圆两个点集,用较少的数据点进行后期拟合计算;在此基础上,建立了三种改进的圆度误差评定方法的优化算法,包括最小外接圆法(MCC)、最大内接圆法(MIC)和最小包容区域法(MZC);将改进的算法应用于圆度误差测量中,实验结果表明:采用同一组测量数据时,本文提出的算法与传统算法相比较,大大降低了后期数据拟合的时间,极大提高了圆度误差评定方法的效率。

基于兴趣区检测的远距离机场目标识别研究

典型目标的检测识别是精确制导武器的关键技术之一,具有广泛的应用。根据远距离前视红外机场目标图像的特性,文章提出并实现了一种利用边缘线段群特征检测感兴趣机场目标区域,并进一步分割、识别潜在目标的新算法。仿真实验结果证实算法是合理、有效的。本文的算法结构简单、适应性广、适合于实时处理,具有广泛的应用前景。

基于小波变换与Bézier曲面插值相结合的图像插值方法

为提高遥感图像的分辨率,提出首先对图像进行小波分解,然后对小波分解后的相应高频子带进行B啨zier曲面插值,再通过小波逆变换后获得高分辨率图像的图像插值方法.实验结果表明:该方法较好地保持了图像中丰富的高频成分,插值后的图像具有很好的视觉效果和较高的信噪比,克服了传统的插值方法使图像高频部分损失、细节被模糊的缺点;该算法结构简单、易于快速实现,是一种行之有效的超分辨率算法.

面向日地拉格朗日L2点探测的深空遥测数传系统设计与试验

嫦娥二号卫星首次实现从月球轨道飞向日地拉格朗日L2点开展深空探测试验。受当前星地测控设备天线口径限制,遥测数传系统面临作用距离远、接收信号弱的技术难题,为此开展了地面弱信号捕获、低损失数据解调和高效信道译码等新技术探索与试验验证。试验结果表明,地面遥测数传系统成功实现了1500000～1700000km的数据接收解调,并具有实现更远距离深空通信的拓展能力。

小行星防御在轨处置技术研究进展

近地小行星撞击是人类社会面临的重大灾难性威胁,实施在轨处置是防范化解近地小行星撞击风险的最佳途径。系统梳理了近地小行星防御在轨处置技术的发展现状,对核爆、动能撞击、引力牵引、离子束偏移、激光烧蚀、拖船、质量驱动、表面喷涂等在轨处置技术的关键技术、优缺点、适用场景等进行了全面综述,提出了近地小行星防御在轨处置技术的发展建议。

一种新的导航星选取算法研究

在导航星表的建立过程中 ,由于恒星的数量太多 ,往往要进行筛选 ,通常这种选择复杂费时 ,而结果往往并不是最优的。本文引入了动态星等阈值分布函数 ,将传统星等阈值过滤算法中的静态阈值用动态星等阈值代替 ,建立了一种新的动态星等阈值过滤选择模式。而基于统计学习理论的支持向量机方法为求解高维非线性动态星等阈值分布函数提供了新的途径。本文讨论了这种基于支持向量机的导航星自动选择算法——回归选取算法。实验表明 ,用该算法所选取的导航星表 ,导航星数量少、分布均匀性好。同时它还能适应多种任务的导航星选取要求 ,具有很强的通用性。

一种激光陀螺惯性测量单元混合标定方法

针对采用低精度转台标定高精度激光陀螺惯性测量单元(IMU)的方法进行了研究。提出一种不依赖转台精度的静态解析与Kalman滤波估计混合的新型高精度标定方法。首先采用多位置静态解析法粗标定出IMU系统参数的低精度初始值;然后根据惯性导航算法基本误差方程,建立以IMU系统参数粗标定结果的残差为估计对象,以IMU速度误差为观测量的扩展Kalman滤波器,估计出系统参数残差,进一步修正粗标定结果。实验结果表明,该方法能够利用低精度转台获得与高精度转台相当的参数标定精度,降低了惯导系统的标定成本,满足高精度激光陀螺IMU的使用需求。

一种新的全天自主几何结构星图识别算法

提出了一种新的星图识别算法,该算法根据星敏感器的观测精度,在识别前去除星三角形的观测误差,对无误差的星三角形进行编码,构造特征量。导航三角形的识别只需基于单一特征量的匹配就可完成。多三角形的组合,有效地提高了正确识别率。仿真实验表明,该算法与传统的三角形算法相比,具有更好的实时性和鲁棒性。

微小型结构件显微图像边缘的自动识别

由于作者在前一段工作中提出的基于工艺匹配的显微图像边缘提取算法(MPTM-MIED)无法适应微小构件的实时自动检测,本文利用BP神经网络技术重新设计实现了MPTM-MIED,并提出了一种新的自动提取显微图像边缘的方法(AMIED)。为了验证该方法的有效性,利用AMIED对4种工艺实现的微小型结构件显微图像的边缘进行了提取,并对线切割工艺零件的尺寸进行了测量。边缘提取的分析结果表明:AMIED提取出的显微图像边缘与MPTM-MIED提取出的基本一致;与常用的边缘检测算法相比,AMIED提取出的显微图像的边缘线形连接程度较好。测量尺寸的分析结果表明:MPTM-MIED和AMIED测量的尺寸基本相同,比Canny法测量得到的结果更接近万能工具显微镜测得的尺寸。由于在测量过程中不再需要手工选取边缘过渡区域,提出的方法极大地提高了检测速度,可用于实时自动测量微小型零件的尺寸。

基于SVM的激光陀螺温度误差建模与补偿方法

激光陀螺误差决定了机载全成孔径雷达(SAR)运动补偿用位置姿态测量系统(POS)的测量精度。针对激光陀螺测量精度受环境温度影响严重的问题进行了研究,分析了激光陀螺的温度误差模型,结合支持向量机SVM的函数拟合功能,提出一种新的陀螺温度误差建模与补偿方法。与基于线性回归以及神经网络的补偿方法相比,该方法具有精度高、泛化能力强等优点。实验结果表明,激光陀螺的温度误差减小约75%,提高了激光陀螺对环境温度的适应能力。

月球车的惯性/天文组合导航新方法

我国月球探测二期工程将进行月面巡视探测任务,而月球车的导航和控制是任务完成的重要保障。月球车实现自主导航可以弥补地面测控的局限性,是目前亟待解决的关键技术。惯性导航和天文导航都是适用于月球车的自主导航方法,但惯性导航误差随时间积累,天文导航短时精度较低。为此,提出一种月球车自主惯性/天文组合导航新方法,通过天文导航不断对惯性导航进行校正,提高了导航的精度和可靠性。仿真结果表明,该惯性/天文组合导航方法的位置精度在25 m以内,可满足月球车长时间、长距离的高精度导航要求。

月球钻取采样钻头结构参数对力学性能的影响

基于对螺旋钻头的输出月壤阻力、驱动力矩及月壤失效区的分析,建立了钻头的力学模型,该模型综合考虑切削具内外侧面与月壤之间的压力及摩擦力,考虑月壤侧向失效面的面载荷对钻头切削具周向力矩、总功耗及月壤失效距离的影响,数值仿真与试验结果校验了模型的正确性。在数值仿真过程中采用深层月壤本构关系的Mohr-Coulomb模型,使仿真更加符合月壤内摩擦角大于22°的真实情况。利用该模型分析并获得了钻头结构参数对切削具功耗和失效距离的影响规律,以钻头功耗最小为优化目标,用遗传算法对钻头结构参数进行了优化,优化结果降低了钻探过程中的烧钻风险。可为钻取式自动采样机构的钻头设计提供理论依据。

钻取式自动采样机构螺旋钻杆结构参数的多目标优化

分析了螺旋钻杆的输出月壤原理和输出月壤阻力(阻力矩)以及综合考虑了螺旋槽内月壤对钻杆驱动力矩的影响、螺旋升角的取值范围和钻杆的轴向钻进功率后建立了钻杆驱动力矩、轴向加载力及功耗的模型。利用该模型分析了钻杆外径、螺旋槽深、槽宽比及螺旋升角等结构参数对钻杆驱动力矩和轴向加载力的影响,获得了钻杆结构参数对钻杆驱动力矩和轴向加载力的影响规律。以钻杆质量和功耗最小为双优化目标,以钻杆外径、螺旋槽深、槽宽比及螺旋升角等结构参数为设计变量,基于遗传算法对钻杆结构参数进行了优化,优化后的功耗较优化前降低了31.8%,钻杆质量减小了23.3%。总体减少了钻探风险,可为钻取式自动采样机构的设计提供理论依据。

企业R&D项目组合评价与选择方法

在对国内外R&D项目组合评价与选择研究分析基础上,从实际出发建立了相应的评价指标体系,构建了基于DEA和BSC的评价模型,说明了运用模型进行项目组合评价与选择的过程。运用分枝定界法生成最优项目组合,考虑了项目间资源、收益和输出的相互影响,确定与企业战略相适应的R&D项目组合,为R&D项目组合选择提供了新思路。

基于支持向量机的导航星选取算法研究

在星敏感器导航星表的建立过程中由于恒星的数量太多,往往要进行筛选,通常这种选择是一种基于枚举的大量反复的提取过程,复杂费时而结果往往并不是最优的。而基于统计学习理论(SLT)的支持向量机(SVM)方法正好克服了这方面的不足。SLT理论和SVM方法为导航星选取过程的简化和结果的最优性的获得提供了新的途径。讨论了支持向量机在导航星选取优化中进行应用的分类算法,构建了导航星分类器,并以导航星的选取为例进行了试验论证。试验表明:基于SVM的导航星分类器对简化导航星的筛选过程优化导航星表的性能具有很强的适应性。

调度网格及其关键技术研究

针对网络化制造的需求,提出了调度网格的概念;建立了调度网格的层次化体系结构,将其划分为应用层、中间件层、接口与协议层、资源层和网络层共5层。基于Multi-Agent技术,对调度网格中的若干个关键技术包括制造资源、全局过程分析、任务调度、服务平台等问题进行了较深入分析;并指出了调度网格应用中急需解决的技术问题。