基于改进DeepLabV3+模型的海冰提取方法——以北极格陵兰海为例

海冰是全球气候变化的指示剂,北极海冰的变化关系到全球变暖、海平面上升等。针对传统语义分割模型对海冰进行提取时存在细节提取不精确、提取速度慢等问题,构建了一种改进DeepLabV3+的海冰提取方法。首先,将主干网络Xception替换为MobileNetV2,在保证海冰提取精度的同时大幅度降低模型参数量,节约时间;其次,将ASPP改进为DenseASPP,在进行海冰的多尺度特征提取时进一步扩大感受野,获得更为密集的特征;最后,引入坐标注意力机制,同时强化关注通道和空间上的特征,加强海冰边缘细节信息提取。选取北极格陵兰海为实验区,通过对该海域2020–2022年间冬季的10景Sentinel-1A双极化SAR影像进行处理、标注之后形成数据集进行实验,对比U-Net、PSPNet和DeepLabV3+等经典模型。结果表明:本文方法的m IoU达到了88.46%,mPA达到了94.16%。相较于传统DeepLabV3+,mIoU提高了2.35%,mPA提高了2.90%,参数量和GFLOPs分别减少了45.08 M和106.01 G,同时训练模型时间和提取海冰时间分别减少了68%和30%。对比U-Net、PSPNet等模型,同样取得了最优结果。与其他模型相比,本文新构建的模型对海冰特征的学习能力更强,能获取更多海冰细节信息,并大幅度节约用时,能够为研究全球变暖环境下的海冰退化监测问题提供技术支持。

新型模块化质量特性测试工装设计与应用

针对卫星批量化生产对质量特性测试快速、高效、安全及可靠的需求,亟需设计一种柔性可扩展、操作简便、精度高和成本低的新型模块化工装,并可以实现一次装夹即可完成卫星三维质量特性测试的要求。文中从新型模块化工装的测试原理、结构形式及测试流程等方面进行分析,对新型模块化工装产生的误差项进行分析和推导。以某实际批量生产卫星需求为例开展设计验证工作,验证了误差分析的准确性及工装设计的合理性,结果证明:该新型工装满足批量卫星制造领域对测试工装的需求。

微纳卫星火工冲击载荷缓冲装置设计及验证

火工冲击环境是卫星等航天器经历的最恶劣的力学环境之一,尤其是航天器与运载火箭分离时的冲击最为恶劣。星箭分离冲击会影响有冲击敏感元件的设备甚至航天器的正常工作,严重时甚至能导致发射任务的失败。因此,有必要研究火工冲击环境的抑制措施。针对某金属框架微纳卫星在研制阶段星箭分离实验过程中冲击响应过大的问题,结合火工冲击载荷来源、火工冲击传递机理以及火工冲击抑制方法,对整星进行了冲击载荷缓冲装置设计并进行了冲击及振动实验验证。实验结果表明,该火工冲击缓冲装置能够将冲击载荷降低70%以上,对航天产品的抗冲击分析及合理的结构设计具有重要意义。

高分辨率遥感小卫星微振动全链路集成建模与验证

为全面分析飞轮微振动对高分辨率光学遥感小卫星系统的不利影响,建立遥感小卫星光学–姿控–结构全链路集成分析模型,在设计阶段评估隔振系统对微振动的抑制程度,计算相机综合像移结果。首先,以飞轮扰振为输入建立两级隔振动力学模型;然后建立线性光学系统像移与镜体自由度的函数关系,构建卫星姿态控制系统简化模型,计算卫星在隔振下的姿态角速度稳态误差和像移;最后开展地面测量和在轨微振动校验。结果表明:集成分析模型计算的相机最大像移为0.1298 px,卫星在扰振力矩作用下姿态稳定度为7.5×10^(-6) rad/s;地面试验中相机像移频域单方向最大为0.1148 px,姿态稳定度7.5×10^(-6) rad/s;在轨成像相机像移频域最大为0.0846 px,期间姿态稳定度达到7.0×10^(-6) rad/s。建模计算和实际测试结果处在同一水平,验证了模型的有效性。

纳米材料微阵列超塑微成形机理与尺度效应

微成形技术是未来批量制造高精密微小零件的关键技术,但是,微小尺度下材料的塑性变形行为不仅表现出明显的尺度效应,而且零件尺度已经接近常规材料的晶粒尺寸,每个晶粒的形状、取向、变形特征对整体变形产生复杂的影响,难以保证微成形的工艺稳定性。本项目采用纳米材料进行微成形,制造微阵列,零件内部包含大量的晶粒,可以排除晶粒复杂性的影响,而且纳米材料具有超塑性,在超塑状态下,变形抗力和摩擦力都明显降低,从而显著降低微成形工艺对模具性能的苛刻要求,提高工艺稳定性和成形精度。目前,纳米材料超塑性微成形技术方面的研究极少,变形时纳米材料的力学行为、变形机理、尺度效应、位错演化、力学模型等关键问题还有待研究。采用电沉积技术制备晶粒尺寸可控的纳米材料,将工艺实验研究、性能测试、组织分析、力学性能表征、数值模拟相结合,深入探究了纳米材料微阵列超塑性微成形机理和成形规律,以促进该技术的广泛应用。

卫星智能化装配系统发展现状及关键技术

近几年随着商业卫星高速发展,国内外出现了大量的卫星星座计划。美国、加拿大等国家相继部署近地卫星互联网战略,旨在推动空天地一体化通信网络建设。以太空探索技术公司(SpaceX)、一网公司(ONEWEB)为代表的卫星企业纷纷发布低轨卫星发射计划,加速推进星座布局。利用低轨卫星实现全球互联网通信,需要大量的卫星协同工作,按照国际电信联盟(ITU)对轨道频率先申请先使用的规则,使得越来越多的国家和企业开始重视轨位和频率资源的争夺。

空间多载荷高精度拼接支撑结构的优化设计

针对遥感卫星在多载荷高精度拼接扩大幅宽时需保证成像质量的要求,考虑多载荷之间的耦合,对支撑结构进行空间布局优化以及结构/热控一体化设计。应用改进的Heaviside密度滤波拓扑优化方法获取最优结构/热控的材料分布形式,结合多目标遗传算法进行详细优化设计,获取支撑结构质量、一阶固有频率和载荷安装面面形精度的Pareto前沿解集,优化所得支撑结构组件的一阶固有频率为384.8 Hz,质量为9.47 kg,安装面面形精度为0.004 0 mm。对该结构进行静力和热变形仿真分析,并开展振动和结构稳定性试验,结果显示其星敏感器指向精度优于9″,双相机光轴夹角变化满足指标要求,即结构具有较优的结构/热稳定性,满足遥感卫星对其高性能指标要求。

增材制造技术在航天领域的应用与前景

随着增材制造技术的不断成熟,其应用范围也愈加广泛,采用各种增材制造技术制造的各类零件也被广泛地应用于航天领域。本文就增材制造技术的概念以及目前航天领域常用的增材制造工艺技术进行了讲解,并介绍了增材制造技术的优势和局限以及其在国内、外航天领域的典型应用,最后就增材制造技术在航天领域的发展趋势进行了分析。

TC4钛合金中空叶片扩散连接-超塑成形技术

采用扩散连接-超塑成形技术成形中空叶片在发动机减重方面具有重要的意义,本文进行了中空叶片的扩散连接-超塑成形实验,成形出质量较好的中空叶片,确定了最优的实验参数。分析了叶片芯板的壁厚分布以及上下面板与芯板的连接情况,并线扫描分析了扩散连接的接头。结果表明,随着扩散连接保温时间的延长,扩散连接接头的效果较好;通过多次试验得出,在成形温度T=920℃、内部气压P=2 MPa、成形时间t=2 h的条件下,进行超塑成形,成形所得的中空叶片表面质量良好,扩散连接接头较好,芯板的厚度变化较均匀。