月球背面无人自动采样返回任务分析与要点设计

嫦娥六号任务是实现人类首次月球背面采样返回的任务。针对月球背面整体地形崎岖、可选平坦采样区少的特点,通过开展采样区选址分析,选取了南极艾特肯盆地阿波罗坑内的主、备两块着陆区,确保月背安全可靠着陆、起飞和月面工作;针对嫦娥六号在产品技术状态基本确定情况下实现新的任务目标,需要开展系统方案优化设计,减少系统的改动量,规避过多技术状态更改带来的工程实现风险,通过开展方案比较确定了逆行环月轨道飞行方案,在保证实现任务目标的前提下实现了系统更少的更改;针对嫦娥六号中继测控时长相对嫦娥五号减少且不连续的特点,提出了分阶段、多自主、中继联合协同的月面工作时序设计方案,确保着陆、起飞和月面工作可靠、高效实施;针对载荷搭载需求,提出了以数据处理单元作为核心的系统设计方案,确保系统信息接口、电气接口的安全性,并对不同载荷设计了定制式探测模式,在保证不影响主任务完成的前提下,实现探测收益的最大化。以上方法已经在嫦娥六号任务中得到了工程应用,确保了人类首次月球背面无人自动采样返回任务的圆满成功,并可为后续月球及深空探测任务提供有益的参考。

无人机光学侦察载荷地面分辨力评估方法

介绍了国内外大型无人机光学侦察载荷技术发展现状。针对大型无人机各型光学侦察载荷的对地侦察分辨能力性能指标考核要求,提出了等效地面分辨力性能指标换算方法,明确了地面分辨力测试靶标设计思路与布设方式,给出了地面分辨力的直观与客观评估途径,从而实现对大型无人机地面分辨力定量测试与评估。经过工程飞行试验验证,该评估方法合理、科学、准确,可用于大型无人机各型光学侦察载荷地面分辨力性能指标试验验证。

国产化无人机机载数据链路系统模拟器设计

针对无人机链路系统在可靠性设计和有效性验证过程中的仿真要求,设计了一种模拟器,利用国产现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)作为主控芯片,生成虚拟航迹信息,模拟链路数据解析和通信协议转换。使用滑窗式数据处理与环形缓存相结合,实现虚拟航迹信息并行缓存与计算;通过数据流加和校验法来实现通信过程差错控制;运用并行存取数据来模拟多端口RS422机载总线通信;利用千兆以太网UDP组播方式实现模拟器与无人机地面站之间通信,并采用星型拓扑结构,由FPGA完成对系统中任务载荷设备数据轮询和调度。当数据帧长度为1200 B时,模拟器以太网传输速率947.52 Mb/s。研究成果在无人机链路系统模拟方面有一定工程化应用价值。

国际空间站舱外多载荷运行任务规划

空间站舱外载荷平台支持部署众多不同类型的载荷,为开展大规模空间科学研究提供了机会.但随着舱外载荷数量及相应任务量的不断增加,且在受限于资源约束的情况下,需要制定科学合理的任务规划,以提高舱外载荷的工作效率.针对舱外多载荷运行任务规划方法,深入分析了国际空间站舱外载荷任务规划现状,重点分析了其舱外载荷平台、载荷类型及特点和多载荷运行任务规划方法,分析当前任务规划策略、方法及未来发展方向.根据中国空间站舱外载荷平台特点,从载荷总体设计和运行任务规划方法等方面为中国空间站后续舱外多载荷系统运行任务规划提供参考和建议.

搭载任务载荷军用地面无人系统发展综述

随着军用地面无人系统研究的深入,单一的地面无人机动平台或任务载荷很难满足现代战场的需求,只有任务载荷和机动平台协同发展,地面无人系统才能在战场中真正形成战斗力。为进一步推动任务载荷与机动底盘协同技术的发展,综述了搭载任务载荷军用地面无人系统的发展背景、研究现状及技术特点,分别从多层次多维度的环境建模、基于多模态数据的通行度估计、基于多智能体协同建模的协同规划控制优化方法三方面对其关键技术进行阐述,总结了相关的研究框架和重点,并对搭载任务载荷军用地面无人系统未来的发展方向进行了展望。

无人作战飞机系统综述

简要描述了无人作战飞机的发展背景、国外目前的发展方案,分析了无人作战飞机的任务与性能要求,提出了无人作战飞机系统的组成,最后提出了发展无人作战飞机应关注的关键技术。

模拟分析低低跟踪模式重力卫星反演地球重力场的精度

本文利用卫星重力反演与模拟软件ANGELS系统(ANalyst of Gravity Estimation with Low-orbit Satellites)对低低跟踪模式的重力卫星的关键载荷精度指标进行了深入分析.模拟结果表明:(1)对短弧长积分法而言,在低低跟踪模式的关键载荷精度指标中,重力场反演精度对星间距离变率精度最为敏感;(2)通过对目前在轨运行GRACE的载荷指标进行分析,发现轨道数据的误差主要影响重力场的低阶部分(约小于25阶),较高阶次部分(约大于26阶)主要受星间距离变率的误差限制;(3)如果下一代低低跟踪模式的重力卫星的目标之一是把重力异常反演精度较GRACE提高约10倍,则在保持轨道高度和GRACE相同的前提下,轨道、星间距离变率和星载加速度计等关键载荷指标需要达到的最低精度分别约为2cm、10nm·s-1和3.0×10-10 m·s-2;(4)轨道精度和混频误差将是影响下一代低低跟踪模式重力卫星重力场恢复能力进一步提高的主要制约因素,距离变率精度和加速度计精度存在盈余.

贪婪算法与动态规划结合的任务规划方法

针对大型航天器对地观测载荷多、约束复杂、资源受限的问题,综合分析对地观测载太阳高度角约束、观测模式的约束、数据下传的约束、载荷侧摆约束.把载荷观测约束转换为01背包模型,并将动态规划算法与贪婪思想相融合,提出了贪婪动态规划算法,在相同观测需求下形成固定观测计划,并且解决了区域观测需求与观测冲突.实验结果表明该混合算法在空间多载荷联合对地观测任务规划领域是可行有效的.

预警机总体构型设计综述(一)

本文对预警机总体构型及其任务载荷适应性设计技术进行了综述,对预警机总体构型发展历程和分类进行了说明,重点阐述了预警机总体构型及任务载荷适应性设计技术和关键要素,总结了当前预警机总体构型设计的一般流程和方法,提出了基于多目标优化的总体构型设计思路和技术路线,以及基于模型的系统工程方法(MBSE)。对载机与任务系统一体化构型设计研究进行了展望。本文可供预警机需求分析研究及同类装备总体设计工作借鉴。

预警机总体构型设计综述(二)

本文对预警机总体构型及其任务载荷适应性设计技术进行了综述,对预警机总体构型发展历程和分类进行了说明,重点阐述了预警机总体构型及任务载荷适应性设计技术和关键要素。总结了当前预警机总体构型设计的一般流程和方法,提出了基于多目标优化的总体构型设计思路和技术路线,以及基于模型的系统工程方法(MBSE)。对载机与任务系统一体化构型设计研究进行了展望。本文可供预警机需求分析研究及同类装备总体设计工作借鉴。

某型无人机机载任务管理计算机设计

某型无人机系统具有多挂载能力,能同时挂载多种任务载荷。为了统一管理和综合使用多个任务载荷,通过分析机载任务设备接口的类型和通信需求,设计一种具有接入现有设备能力的任务管理计算机。该机采用成熟的插卡式集成设计方式,具备较好的使用灵活性和功能扩展能力。通过该任务管理计算机可实现对任务载荷设备的控制,对遥控、遥测、载机状态数据的管理,以及授时同步功能。任务管理计算机对任务载荷设备的综合管理,能够提高无人机任务载荷的集成能力,减少了任务载荷与载机平台之间的交联关系,使任务载荷系统更加独立,降低了任务载荷系统对飞行平台安全的影响。

卫星管理控制体系结构研究

阐述了对地观测卫星地面管理控制系统的认知和理解。针对多传感器、多任务类型的资源卫星进行统一规划、集中管理和任务追踪的需求,以提高卫星和地面资源的利用率为目的,采用领域工程的方法,进行了航天管理控制领域的领域分析和领域设计。提出了多星多任务管理控制体系结构,以期满足未来航天对地观测系统可重构和可扩充的能力要求。

我国将来更高精度CSGM卫星重力测量计划研究

基于卫星跟踪模式的优化选取、关键载荷的优化组合、轨道参数的优化设计、仿真模拟的先期启动和反演方法的优化改进，开展了我国将来CSGM（China’SSatellite Gravity Mission）卫星重力测量计划实施的研究论证。由于卫星跟踪卫星高低／低低（SST-HL／LL）模式对地球中长波重力场的探测精度较高、技术要求相对较低，而且可借鉴当前GRACE卫星的成功经验，因此建议将来CSGM卫星重力测量计划采用SST-HL／LL模式；建议开展激光干涉星问测距仪、复合GPS接收机、非保守力补偿系统、卫星体和加速度计质心调节装置等关键载荷的先期研制；建议将来CSGM卫星的轨道高度（300～400km）和星间距离（100±50km）选择在已有重力卫星的测量盲区；建议将仿真技术应用于CSGM卫星的方案论证、系统设计、部件研制、产品检验、空中使用、故障分析等研发和运行的全过程；对比分析了卫星轨道摄动法、动力学法、能量守恒法和加速度法的优缺点，建议寻求新型、高精度、高效率和全频段的卫星重力反演方法；提出将来CSGM卫星重力测量计划的预期科学目标：在300阶处，累计大地水准面精度和累计重力异常精度分别为1～5cm和1～5mGal。

轻型通用飞机起飞总重估算方法研究

飞机的起飞总重是飞机的重要设计参数,概念设计阶段首先要做的重要工作之一就是确定飞机的起飞总重。以四人座低速活塞螺旋桨飞机为例,采用任务剖面法和商载航程法分别对起飞总重进行了估算,并对两种方法进行了修正,在此基础上,取两个计算结果的平均值作为最终的起飞总重估算值。通过与对比机型的比较,验证修正后的计算方法和结果是准确合理的,为通用飞机起飞总重的确定和选择提供了参考。

无人机任务载荷的技术现状和发展趋势

任务载荷是无人机系统的重要部分，无人机主要的任务载荷从最初单一的光电侦察载荷，发展到后来的合成孔径雷达、激光雷达、电子战任务载荷等多种载荷类型。通过介绍无人机任务载荷的发展历程及各国载荷装备的研制、改进情况，对任务载荷的发展趋势进行了探讨。

天绘一号卫星任务规划系统综述

卫星对地观测任务规划是为了满足用户的数据需求，对卫星系统资源和对地观测任务进行规划与调度的过程。合理的任务规划是提高卫星系统效能的重要手段。本文对我国首颗传输型立体测绘卫星“天绘一号”的任务规划系统进行了全面综述，主要内容包括任务规划系统的职能、组成、工作流程以及特点，最后对天绘一号卫星任务规划系统的运行情况给出了评价。

无人船在海洋调查领域的应用分析

基于无人船机动灵活、安全性高、可在常规调查平台受限的水域作业的特点,将其引入海洋调查领域,作为一种新型调查平台使用。海洋调查无人船主要用于海洋环境观测和海底探测,目前其发展的关键在于如何降低平台对任务载荷的扰动,保证循线精度,提高通信系统的可靠性。根据水深、水动力和水底地形地貌等条件,将无人船工作环境分为岛礁区、滨海区、浅海区、半深海区和深海区5类;结合作业环境,以无人船的体量和吃水深度为依据,建议将其分为微型平台、小型平台、中型平台、大型平台和超大型平台,并对适配任务载荷作出分析。

特种太阳能飞机总体参数设计方法研究

由于高空长航时太阳能飞机具有巡航时间较长、飞行高度较高、不受能源限制等优点,适合作为侦察、预警或武器的空中平台。首先阐述了太阳能飞机飞行原理及能量平衡关系。结合任务载荷建模。提出一种特种太阳能飞机初步方案的设计方法。最后以太阳能侦察机这种特种太阳能飞机为例,合理选择雷达天线,设计出太阳能飞机各外形参数。分析了其气动及电磁性能。验证了设计方法的可行性。为特种太阳能飞机的设计提供依据。

遥感卫星覆盖拼接仿真算法研究

覆盖拼接计算是遥感卫星任务仿真的基础。针对卫星任务仿真中的大角度机动、大步长仿真等情况,提出了一种卫星覆盖区域拼接仿真算法。利用视线相交方法与切线搜索算法,计算卫星瞬时覆盖区域;利用二维凸包算法实现不同仿真时刻覆盖区域的融合;将融合后的区域边界进行细化。该算法处理了临边覆盖等特殊情况,能够解决大步长仿真时覆盖区域融合问题。仿真分析表明,该算法具有较好的计算精度,能够为遥感卫星长时段大步长任务仿真提供算法支撑。

大天区面积多色成像巡天载荷观测建模和仿真

中国下一代大型航天器在空间科学应用领域规划了一台对天观测载荷作为主载荷,主要科学目标为完成30 000平方度的大天区面积多色成像深度巡天。为分析该对天观测载荷的多色巡天观测效果,文中建立了载荷巡天观测效果的系统仿真模型,包括:航天器和巡天载荷的动力学模型、对天观测约束条件模型、天区覆盖模型和载荷任务规划模型;同时在载荷的本体控制模型中分别考虑载荷仅随航天器轨道进动,载荷以固定侧视角运动和载荷以优化侧视角运动等三种不同的控制方式,对三种控制模型下的巡天观测效果进行比较。仿真结果表明,采用优化侧视角的载荷本体运动控制方式可以有效提高巡天覆盖效果。结果显示,载荷4年内进行30 000平方度巡天的主要科学目标可以实现。