空间太阳望远镜太阳导行镜原理样机的研制

太阳导行镜(SGT)是空间太阳望远镜(SST)姿态控制的关键技术之一。针对 SST 姿态控制系统高速高精度的导行要求成功研制了太阳导行镜样机,该样机采用折射望远镜成像,光学口径60mm,焦距 810mm,视场 1°×1°。SGT 样机首次将 APS 器件应用于空间太阳导行,利用有源像素传感器(APS)行像素可提取的特性,以 DSP 作为数据处理器,快速提取日像边缘并完成日心坐标计算。利用 SGT 样机对太阳的周日运动进行了观测,数据分析表明,SGT 样机测量精度达到了 1.5″(3σ),数据更新率优于 30Hz,满足 SST 姿控系统的要求。

航天器姿态跟踪的非线性离散滑模仿真模型设计

为提高三轴稳定刚体航天器对时变参数摄动及外界环境干扰的鲁棒性能,提出一种基于非线性离散滑模控制的姿态跟踪控制系统设计方法.建立了航天器姿控模型,针对该模型中存在的时变特性与干扰力矩,将原系统进行反馈线性化解耦和模型离散化,由离散指数趋近律推导了离散滑模姿态控制律.依据某航天器的模型数据进行的仿真结果表明,所设计的离散滑模姿控系统在确保航天器姿态稳定的同时,实现了各通道的解耦控制,可有效减小干扰引起的姿态角跟踪偏差,对系统外干扰和内部参数摄动都具有良好的鲁棒性能,同时还验证了对指令跟踪的动态性能与采样周期的关系.

嫦娥二号任务地面应用系统实时业务仿真关键技术研究

通过分析探月工程二期嫦娥二号(Chang’E-2,CE-2)任务地面应用系统的结构和功能,提出了实时业务系统的仿真模型。根据实时业务的功能特点进行了关键技术分析及仿真系统设计和实现。最后针对关键技术问题进行了仿真试验及结果分析,提出了解决问题的思路和方法。论文为嫦娥二号任务地面应用系统数据仿真系统的建立提供了基础。

中国首次火星探测任务地面应用系统

中国首次火星探测任务(HX-1)计划2020年通过一次发射实现火星环绕和着陆巡视,对火星开展全球性、综合性的环绕探测,在火星表面开展区域巡视探测。地面应用系统是首次火星探测任务工程五大系统之一,主要负责科学探测计划制定,有效载荷运行管理,探测数据的接收、处理、解译和管理,组织开展科学数据的应用和研究等任务。在分析国外类似系统和火星探测地面应用系统的特点和难点基础上,从系统的主要任务和技术指标出发,介绍了系统总体布局、分系统主要功能、组成和设计。

CO_2气体保护焊焊枪高度模糊控制系统

研究了一种CO2气保护焊焊枪高度控制系统,采用燃弧占空比电弧传感器检测焊枪高度,用模糊控制器对焊枪高度进行控制,通过试验研究表明该系统具有良好的控制效果。

短路过渡电弧焊炬高度的燃弧占空比识别

短路过渡CO2 /MAG焊接要实现焊接过程自动化 ,必须解决连续焊接时焊炬高度的自动调整问题 ,为此首先要识别焊炬高度[1] 。CO2 /MAG焊在短路过渡焊接时 ,其它焊接方法常用的焊炬高度识别参数 (如电弧电压、电弧电流、电弧弧长等 )都处于连续变化过程中 ,很难应用于此种焊接方法。本文介绍了一种短路过渡燃弧占空比识别焊炬高度的方法 ,从理论上分析了短路过渡燃弧占空比与焊炬高度的关系 ,设计了一套燃弧占空比采集、处理、分析单片机———计算机工作系统。通过反复试验证明焊炬高度与燃弧占空比的相关性 。

利用Halo轨道仿真开展嫦娥四号中继星与月面设备干涉基线的研究

初步建立了嫦娥四号中继星的晕轨道(Halo轨道)数值模型,将其应用于空间低频射电天文观测的干涉测量仿真,以地月拉格朗日平动点L 2区域的Halo轨道为基础,以发布的嫦娥四号中继星理论轨道为参考,校准和调整模型参数,通过时间和空间参考系统的变换,把轨道数据转换到L 2点旋转坐标系。然后对比Halo轨道模型与理论轨道数据之间的差别,对比模拟和理论数据分别与月面设备形成基线的长度,并对结果进行分析。两者在所分析的运行阶段,与月面设备联成基线的长度差在60 km以内,在高频频带基本满足干涉测量条纹搜索对基线初值精度的需求。

基于嫦娥二号立体影像的全月高精度地形重建

提出了一种针对嫦娥二号高分辨率立体影像的全月处理方法,采用5个激光反射器的月面位置作为绝对控制点,制作了一个新的全月地形产品（CE2TMap2015）,包括7m、20m和50m3种不同分辨率类型的数据,实现了全月球范围内的无缝镶嵌和高精度绝对定位,数字高程模型（DEM）和数字正射影像（DOM）均实现了全月球覆盖。在评估CE2TMap2015地形数据产品平面位置精度和高程精度的基础上,与SLDEM2013、GLD100和LOLA DEM等全月地形产品进行了比较,结果显示CE2TMap2015地形数据产品在空间分辨率、全月覆盖率、数据连续性、绝对定位精度和地貌结构细节表达等方面与其他全月地形产品相比具有明显的优势,可广泛用于月球科学研究和应用。

嫦娥一号图像数据处理与全月球影像制图

"中国首次月球探测工程全月球影像图"是我国第一幅覆盖月球的遥感影像图,将成为嫦娥工程后期探测和月球科学研究的重要基础图件.详细介绍了嫦娥一号CCD图像数据的获取、数据特点和数据质量,描述了图像数据的处理方法和流程,按制图规范对图像数据进行了镶嵌拼接和处理,制作了覆盖全月球的1:250万比例尺影像图,并进行了影像图的定位精度分析.数据处理和制图结果表明,嫦娥一号CCD数据及其定位精度能够满足1:250万比例尺的制图要求,制作的"中国首次月球探测工程全月球影像图",其相对定位精度优于240m,平面定位精度约为100m～1.5km,定位精度略好于2005联合控制网(ULCN2005)和克莱门汀基础地图(2.0版);对所有像元进行了逐一光度校正,大大改善了全球图像的一致性,是目前覆盖最全、图像质量最好、定位精度最高的全月球影像图.

嫦娥一号激光测距数据及全月球DEM模型

激光高度计是搭载在CE-1上的主要载荷之一,用于月球表面的地形测量.2007年11月28日02点22分,激光高度计成功获得第一个探测数据,截止到2008年12月4日,总共获取了约912万个探测数据,数据覆盖全月面.我们利用这些探测数据制作了空间分辨率为3km的全月DEM模型,月表地形地貌特征反映明显,地形细节表达层次分明、清晰可辨.DEM模型的平面定位精度为445m(1σ),高程测量精度为60m(1σ).根据这一DEM模型,测得月球表面最大高差为19.807km,最高点位于Engel’gardt撞击坑东缘(158.656°W,5.441°N,+10.629km),最低点位于Antoniadi撞击坑底部(172.413°W,70.368°S,?9.178km).通过比较,CE-1的激光高度计DEM模型,在精度和分辨率上明显优于美国ULCN2005,与日本SELENE激光高度计DEM模型相当,测量到的最高点与SELEN结果相似,但CE-1数据新发现了比SELEN结果更低的最低点.

绕月探测工程的初步科学成果

嫦娥一号是我国发射的第一个月球轨道探测器,是中国月球探测工程"绕"、"落"、"回"发展战略的第一步.嫦娥一号于2007年10月24日在西昌卫星发射中心成功发射,2009年3月1日受控落月于52.36°E,1.50°S的丰富海区域,在轨运行495天,比预期一年的工作寿命延长4个多月,一共获得了1.37TB的原始科学探测数据,在此基础上目前已生产出约4TB科学应用数据产品.通过对这些科学探测数据的初步分析和应用研究,已经获得了包括"中国首次月球探测工程全月球影像图"在内的一系列科学成果,圆满实现了预期的各项科学目标,为推动我国月球科学和天体化学的研究和后续月球探测工程的开展奠定了重要基础.

基于嫦娥一号激光测高数据的月球三轴椭球体模型

基于月球大地测量参数在月球探测中的基础性作用以及目前能够获取的测量数据类型,选取嫦娥一号测高地形数据及Lunar Prospector月球重力场模型作为数据源,采用地形逼近方法,解算了月球主惯性矩、主惯性轴指向、月球赤道半径、极半径、平均半径、月球形状扁率及质心与形心偏移量(DCOM-COF)等大地测量参数,得到地形逼近三轴椭球体和三轴水准椭球体,并与国内外已有研究成果进行比较分析,认为新计算的三轴水准椭球能较精确地反映月球质心与形心的不重合状况以及偏移的方向和量级。

表层穿透雷达在月球与深空探测应用中的研究进展及趋势

表层穿透雷达是一种利用电磁波探测有损介电材料内部结构及材料性能变化的地球物理方法,是目前唯一能够穿透荒芜的行星表面,寻找到隐藏水冰迹象的探测手段,同时也是最适合对行星浅层土壤结构和岩石变化引起的电磁不连续进行成像的无损检测方法。回顾了表层穿透雷达在地外行星探测几十年的发展历史,列出目前国内外采用表层穿透雷达技术的探测任务,总结了这些探测任务所载雷达的科学目标、探测性能及探测成果。在此基础上结合雷达技术发展的最新动态,给出表层穿透雷达在月球与深空探测应用中的主要发展趋势。

“嫦娥”相约“战神”

2012年12月13日，“嫦娥二号”卫星对第4179号小行星“战神”（图塔蒂斯）成功地进行了飞越探测，并首次进行了“图塔蒂斯”小行星的光学成像。这是我国首次对小行星的飞越探测活动，也是国际上首次获取到“战神”的图像。