等待接收再入遥测信道的近地衰落模型

基于靶场的地形特征、地面接收站的布置特点、等待接收天线以及发射天线的配置情况,提出了等待接收遥测信道的近地衰落模型,它是一个赖斯过程和一指数过程的乘积过程。然后,对信道的统计特性进行了分析,得到了信道的幅度概率密度函数、电平通过率和平均衰落间隔的闭式表达式,并通过仿真曲线分析了信道参数对信道特性的影响。最后,基于真实信道测量数据,给出了一种信道参数的估计方法。

发射光谱诊断电弧加热器漏水故障的试验研究

电弧加热器是飞行器热防护系统地面考核试验的首选设备。电弧加热器在运行时,由于其电极工作在高温环境,普遍采用高压水进行冷却,试验中存在着由于电极烧穿漏水导致加热器严重烧损的风险。由于高温气流的恶劣环境,目前尚无有效监测手段。本文作者建立一套以氢原子Hα（656.28nm）和氧原子（777.19nm）发射谱线作为目标谱线的发射光谱监测系统,通过分析电弧加热器故障条件和正常运行下高温流场中的发射光谱特性,诊断某高焓电弧加热器因烧蚀出现的电极漏水故障,并在考虑温度误差的前提下对该光谱测量系统测量灵敏度进行评估,获得了A、B两种试验状态下的漏水探测极限：A状态下约为1.85~0.94g/s;B状态下,2.12~0.98g/s。试验结果表明,发射光谱应用于电弧加热器漏水故障诊断是切实可行的。

等待接收遥测系统中接收信号变化规律研究

针对再入遥测信道的双径模型和三波束等待接收系统,利用天线的增益图函数,导出了弹头出黑障后接收信号功率的数学表示。并基于遥测信号合理化接收,导出天线覆盖范围的数值计算方法。仿真计算表明,天线覆盖范围调整后,不但接收信号功率分配更加合理,而且多径干扰更小;接收站距弹头落点越远以及天线波束越宽,多径干扰越严重。

用于高温高压剪切流场的Gardon计研制

传统Gardon计一般为薄壁康铜片结构,通常应用于辐射热流的测量。当应用在高压对流环境中,存在承压能力不足、受对流加热不均匀性影响的问题。从Gardon计基本原理出发,以数值仿真分析了康铜箔厚度对传热特性的影响,推导了对流环境测量误差与对流换热系数和灵敏度系数的明确显式关系;并利用数值计算验证了其正确性。根据理论分析,设计并研制了适用于电弧风洞流场的Gardon计和复合型热流传感器,后者集成了Gardon计和水卡计的功能,可同时用两种方法测量表面热流。标定实验结果显示,传感器样件均具有较好的线性度(小于1.5%)和时间常数,水卡计经固定系数修正后与标准热流相对误差小于3.7%,当戈登计受对流换热影响较大时,可为其提供参考。

基于CN自由基的火星再入流场温度测量

利用氰自由基(CN)B2Σ+→X2Σ+电子带系的发射光谱温度测量技术诊断模拟火星再入流场高温气体的温度.以双原子分子光谱理论为基础,通过确定CN自由基B2Σ+→X2Σ+电子带系中?v=0振动带系发射光谱的跃迁波数、Einstein跃迁几率以及不同振转能级粒子数等参数,得到了任意转动温度和振动温度下的理论光谱强度分布,结合经窄线宽半导体激光器标定的仪器展宽(Lorentz线型,半宽度FWHM为0.154nm),为CN自由基B2Σ+→X2Σ+电子带系发射光谱测温技术提供理论依据.利用激波管模拟火星再入流场环境,通过分析激波波后不同时刻处高时间、空间分辨率的CN自由基发射光谱,得到了激波波后高温气体不同时刻处的转动温度和振动温度,并根据得到的温度信息给出了激波诱导时间和弛豫时间.

高温含水气流条件下燃烧室材料考核的电弧加热试验模拟方法

在燃烧室的内流热环境下，燃烧室壁面的部分防热材料（如 C／SiC 或超高温陶瓷）与碳氢燃料燃烧产物水蒸气发生的氧化反应速率比与空气中的氧气还要快。水蒸气的存在加剧了防热材料的氧化。另外，水蒸气还能与材料表面玻璃状的 SiO2保护层发生挥发性的化学反应，破坏了 SiO2保护层。这些因素对燃烧室防热材料的防热效果有明显的影响。本文采用等离子电弧加热矩形湍流导管试验方法模拟超燃冲压发动机燃烧室的内流热环境，并在试验喷管前的混合稳压室内横向喷射4％～5％的常温水与高温气体混合，模拟燃烧室内水蒸气的组份、浓度和温度，采用数值计算的方法分析混合稳压室内水与高温气体的掺混程度，研究含水的高温气体的总温（总焓）计算方法。

基于样条约束“EMBET”再入轨道测量数据融合方法

针对再入轨道最小二乘交会解算方法数据利用率低、轨道解算精度差的问题,提出并实现了基于样条约束“EMBET”的再入轨道测量数据融合处理方法.该方法认为再入飞行轨道在时序上是相关的,可以利用三次B样条函数精确表示,建立了关于样条函数参数和测量系统误差的测量模型,从而大量压缩了待估参数数量,准确自校准系统误差,提高了轨道估算的精度和稳定性.

多波束测控系统目标快速切换方法研究

多波束测控系统是航天测控的发展方向,可实现多个目标的同时控制。针对当前多波束测控系统跟踪能力不足、多目标跟踪异常处置效率低的问题,提出了一种多波束测控系统目标快速切换跟踪的方法。在分析现有测控体制基础上,研究多通道标校、参数快速配置,并进行了跟踪验证,结果表明,该方法可在保证多波束测控系统多目标跟踪能力的基础上提高目标切换效率,为后续同类设备的工程建设提供参考。

Unscented Kalman滤波用于再入飞行器跟踪

本文引入Unscented Kalman滤波用于再入飞行器跟踪.Unscented Kalman滤波通过设计少量的σ点,并计算这些σ点经由非线性函数的传播,从而获得滤波值基于非线性状态方程的更新.在应用中,由于Unscented Kalman滤波无需象广义Kalman滤波那样求动力学系统函数和观测系统函数关于状态向量的导数,给计算带来了极大的方便.

探月返回器再入目标搜索捕获研究

探月返回器再入段目标角动态大,可见弧段短。针对该问题,分析返回器再入目标捕获难点及关键技术,利用多波束测控系统波束指向控制灵活迅速的特点,通过对空域成像覆盖、捕获时间及流程设计进行研究,可以完成多波束同时覆盖预定空域进行目标搜索、大范围高动态目标的快速检测和捕获跟踪,从而实现探月返回器再入搜索捕获。仿真结果表明,所提方法能够实现信号快速检测,完成大动态目标角捕获以及大动态弱信号的快速捕获。

再入体动导数试验技术

外形短粗、飞行姿态复杂，其动导数量级很小的再入体模型，安装在新研制的尺寸小、厚度薄的整体结构之天平元件上，天平与层支杯相连，由气动活塞推动拨杆，经过拨螺钉撞击模型上的模块并驱使模型作自由振动，从而测量了大攻角（α=0～180°）俯仰、偏航及滚转动导数。10°钝雄模型动校及再人体动导数试验结果与国外类似的数据吻合。

落点散布的不同评定方法及其剖析

本文论述在小子样条件下,再入飞行器落点散布(σ或CEP)的不同评定方法.常用的方法如经典的x2检验、画圆方法、自助方法、Bayes方法等.在应用中各有特点,文中进行了剖析,并提出了看法.

高速再入体热辐射模型的分析与修正

通过对现有高速再入体热辐射模型的分析计算,确立了目标的本体辐射、激波层辐射和尾流辐射之间的定量关系,从而建立了其修正的热辐射模型。将修正模型的理论计算结果、外场实测结果与实验室缩比模型仿真结果进行分析与比较,得出结论:高速再入体再入大气层时的热辐射模型采用本体辐射、激波层辐射和尾流辐射的修正模型,能更好地反映目标再入时的实际辐射,可以为目标热设计提供更准确的依据。

电弧加热器高温流场激光吸收光谱诊断

气流温度和组分粒子数密度是定量评估电弧加热器运行参数和流场品质的关键,常规测试手段难以适应电弧加热器内高温气流的恶劣环境,电弧加热器等离子体气流诊断研究一直缺乏有效手段。本研究应用激光吸收光谱技术,选用原子O(777.19nm)谱线,基于局部热化学平衡等离子体假设,对电弧加热器内高温离解空气(>5000K)试验气流进行在线诊断。试验测得了总焓H0=15.8,17.4MJ/kg 2组工况下,电弧加热器内等离子体气流温度和原子O粒子数密度。2组工况获得平均气流温度分别为5843和6047K,对应高温平衡气流表获得气流温度为5950和6335K。测得加热器运行稳定后2组工况的原子O总粒子数密度在(1.1~1.2)×1018cm-3之间,低能级5S02粒子数密度在(1.0~1.6)×1010cm-3之间,2组工况原子O总粒子数密度的差异与NASA-CEA平衡计算结果一致,验证了电弧加热器气流局部热力学平衡假设的有效性。本研究工作验证了激光吸收光谱技术可作为高焓电弧加热器常规诊断手段。

再入飞行物等离子体尾迹RCS的计算

用近似方法计算了某种再入飞行体伴随等离子体尾迹的RCS，计算中层流时主要用WKB方法，湍流时用Born近似及湍流不相干散射理论，通过把近似方法用于等离子体球及圆柱，再与理论解比较来严整其有效性，得出了结果并作了简单的讨论。

再入遥测环境下的PCM/FM信号软解调研究

针对再入遥测环境下遥测信号信噪比较低,而传统解调方法解调门限较高的问题,结合PCM/FM信号相位特性,研究一种基于多符号检测(MSD)的软件化解调方法;对连续观测到的若干个码元信号与本地信号进行联合检测。研究相应的同步算法保障解调的顺利进行。仿真和测试结果验证了MSD的有效性。

航天器返回可达区域国土占比快速计算方法

文章针对航天器再入返回地面过程中可达区进入国土区域部分的面积与整个可达区面积比值的实时快速计算问题,在传统平面图形算法的基础上,给出了考虑球面形状和再入可达区凹凸特性的三种计算方法:球面网格分割算法、球面纬线扫描统计算法、球面三角划分算法,对这三种算法的原理及实现过程进行了阐述,比较了三种算法的优缺点。实验结果表明,文章采用的三种算法均是可行的,三种算法原理区别明显,都有一定的优缺点,球面网格分割算法、球面纬线扫描统计算法精度低于球面三角划分算法,但较球面三角划分算法更易理解和实现,球面纬线扫描算法可达到与网格分割算法相同的精度,而耗时与之相较大大降低。研究结果对再入可达区或落点散布区的相关计算有一定参考意义。

基于1553B和SpaceWire组合网络的星载数据管理软件设计

为同时满足对于星务管理数据和高速载荷数据的传输要求,国内外的飞行器趋于使用1553B和SpaceWire组合网络来进行星上数据传输。复杂而灵活的数据传输要求使得卫星数据流设计中引入了大量标准协议,同时大大增加了星载数据管理软件的复杂度。对一种基于1553B和SpaceWire组合网络的星载数据管理软件的协议体系进行了介绍,通过对协议进行分析,改进了已有的软件框架,形成了一种基于标准协议的分层的软件架构,以空间包为单位实现星内数据交互,实现了软件应用层与数据链路协议的分离。软件实现结果表明,合理的协议分层和有效的接口封装提高了软件的可拓展性和可移植性,有利于软件产品化。

深海大区域目标落点声定位建模与仿真

为分析深海大范围区域随机入水目标的落点定位特性,提出以声信号到达时间差为测量元素的无源定位模型,并建立Monte-Carlo精度仿真算法。在采用四元阵并代入典型误差源条件下,目标在基阵中心位置时的均方根误差优于70 m,而在靠近基阵顶角位置时的均方根误差增大至O(100 m)。仿真结果表明,模型能够对深海声信道条件下的目标位置和基阵构型变化产生合理响应,可用于相关工程问题的精度分析及论证设计。

利用标准轨迹和遥测数据的动作高度推算方法与误差分析

研究了利用标准轨迹和遥测数据进行再入动作高度的推算方法 ,即采用落点修正后的标准轨迹作为高度 -时间标尺 ,根据遥测得到的动作时刻数据可完成相应的动作高度推算 ,并对该方法的误差进行了分析和仿真。