基于地基无线电测量的月面目标精确定位技术研究

2013年嫦娥三号将实施月面软着陆,对月面着陆点以及月面巡视器进行定位是月面目标导航中的一个重要环节。在复杂的月面环境下,需要以探测器作为基准,其定位精度直接影响到整个探测任务的执行效果和导航定位的性能。基于统计学原理,建立了基于地基无线电测量的月面目标定位方案和软件,使用地面手段对探测器在月面各阶段的测量方式进行仿真计算,分析了多种条件定位能力。计算表明,在当前测控条件下基于地基无线电测量的月面目标定位精度优于百米量级,该精度可以为月面软着陆任务提供借鉴和支持。

热开关热管在月面探测光学设备中的应用

在月面-180^+90℃的极端高低温环境下,月面探测光学设备的月昼远距离散热和月夜保温矛盾异常突出。针对设备热耗的传输、排散,以及月夜生存时的热能存留问题,利用热管工质的汽、液、固相变特性,提出一种无源热开关热管作为设备和散热面间长距离传热手段,即依据设备温度指标选择具有合适凝固点和传热能力的工质,当月昼工作期间通过热管内工质两相传热实现热量的高效收集和传输,到月夜期间冻结热管内全部工质,完全切断热管与散热面间的两相传热,维持设备温度。地面试验和在轨飞行数据表明,热开关热管凝固点附近热导比达30以上。热管工作时,7℃时传热能力大于15W,传热温差小于4℃,且能够适应着陆器±15°的倾斜,确保了嫦娥三号着陆器月基光学望远镜在轨的高性能工作。

嫦娥三号极紫外相机几何定位方法及其应用

针对嫦娥三号极紫外相机影像由于缺少控制点约束而无法沿用地球遥感影像几何定位方法的现状,研究了极紫外相机的工作原理、涉及的坐标系统及其转换关系,提出了一种基于星上遥测参数和严格坐标转换关系的几何定位方法,进行了影像数据几何定位及定位精度分析.研究结果表明,该方法能够解算影像拍摄时刻极紫外相机光轴在太阳磁层坐标系中的指向,以及着陆器在该坐标系中的位置,精确定位影像中地球质心的位置,校正相机光轴指向在原始影像中对应的位置,确保极紫外相机探测数据的科学应用价值,实现嫦娥三号空间环境探测的科学目标.

基于辐射传输模型的月表铁镁质矿物定量反演:以嫦娥三号着陆区为例

我国嫦娥三号着陆于雨海北部的年轻玄武岩熔岩平原上,该区域的物质成分和矿物组成对于理解月球年轻的火山活动具有重要研究价值。月球全球勘探者(Lunar Prospector,LP)探测的元素数据揭示着陆区附近岩石类型主要为高铁中钛玄武岩(19.5%FeO;5.2%TiO_2)。本研究利用月球矿物绘图仪(Moon Mineralogy Mapper,M^3)获取的嫦娥三号着陆区附近的新鲜撞击坑高光谱数据,采用Hapke辐射传输模型和修正高斯模型(MGM)联合分析,对其年轻月海玄武岩铁镁质矿物进行了定量反演。研究表明该区域玄武岩中矿物组成以单斜辉石矿物为主,存在较高比例的橄榄石。基于光谱库匹配方法和MGM优化分析,我们反演出单斜辉石,斜方辉石,橄榄石和钛铁矿四种矿物的相对体积比为57.6:18.0:15.3:9.1,这一研究结果有待于与嫦娥三号玉兔号月球车上搭栽的红外成像光谱仪数据进行比对,以期从遥感和就位探测两个角度获得对于该地区矿物和岩石类型的全面认识。

嫦娥三号姿轨控过程中GRAIL重力场模型的应用

嫦娥三号(CE-3)利用发动机力偶模式下喷气进行姿态控制,这对轨道的影响具有累积效应。GRAIL(Gravity Recovery And Interior Laboratory,重力恢复与内部实验室)月球重力场模型是美国国家航空航天局进行GRAIL探月计划的科学成果。为与LP(Lunar Prospector,月球勘探者)等月球重力场模型的定轨精度进行比较,利用重叠弧段法,分别选取CE-3环月段100km×100km圆轨道及100km×15km椭圆轨道各约1d的重叠弧段,使用LP重力场模型及GRAIL重力场模型进行定轨分析,比较重叠弧段精度。结果表明:使用GRAIL重力场模型可以明显降低定轨测距残差RMS(Root Mean Square,均方根)值,同时可以使重叠弧段精度提高1个量级。

月面热环境的反演研究

以嫦娥三号巡视器月面日食期间非稳态的温度遥测数据为基础,通过建立月壤及巡视器的传热模型,反演了日食期间月面温度的变化,并给出了符合巡视器温度遥测的月壤热物性参数取值范围。在此基础上,对月面热环境进行了分析研究。结果表明,本文反演的月壤平均导热系数大于常见取值,而比热却明显小于常见取值。采用反演的热物性值计算的月表温度与之前认识相符,但对月壤内部热环境有新发现,其温度梯度相对减小而恒温层厚度则明显增大。

基于中国VLBI网嫦娥三号差分相时延研究

嫦娥三号成功软着陆后,中国VLBI网（Chinese VLBI Network,CVN）利用同波束VLBI技术（Same-Beam VLBI,SBI）观测巡视器玉兔和着陆器。分析了嫦娥三号同波束VLBI技术技术,发现电离层差分时延导致差分相时延趋势变化;分析了同波束VLBI技术差分相时延（Differential Phase Delay,DPD）多项式拟合后残差,发现巡视器发射数传信号和遥测信号条件下差分相时延残差的随机误差分别为0.085 ps和0.192 ps,导致遥测信号差分相时延随机误差大的原因是巡视器全向天线基准信号稳定度太低;给出了差分相时延闭合时延结果,与定位解算结果保持一致,说明整周模糊度解算成功;然后分析相对定位后的差分相时延残差,分析发现巡视器发射数传信号时,残差约为0.05 mm,发射遥测信号时,残差为0.2~0.7 mm。最后确定嫦娥三号差分相时延误差因素主要为整周模糊度、电离层差分时延和巡视器天线基准信号频率稳定度太低导致的。

一种对月跟踪光电偏差检测方法

提出一种基于嫦娥三号着陆器的雷达系统光电偏差检测方法。该方法利用嫦娥三号着陆器与月面图像中特征点之间的相对位置关系获得着陆器在标校电视中的准确位置,再通过计算着陆器与标校电视光轴中心的相对位置关系得到脱靶量,最终获得光电偏差量。试验结果表明,该方法可以有效解决船载雷达系统海上动态检测光电偏差的问题。

月球数据预处理工作流模型的构建及应用

为了改善算法研究过度依赖软件开发的现状,在月球探测数据处理工作中引入了科学工作流技术。首先,提出了一个改进的工作流元模型。该模型基于数据流建立处理过程,扩展了数据模型和过程模型。然后,对扩展后的数据模型和过程模型进行了设计:引入数据产品生成树,建立了数据之间的联系;对数据进行了封装和分层,便利了建模工作;基于有向无环图建立过程模型,特别是对于数学公式的描述,用语义建模替代图形化建模,降低了数学公式在有向无环图中建模的复杂性。最后,以嫦娥三号的数据预处理案例对模型进行了验证,结果表明该模型可以很好地解决探月工程数据预处理的灵活性问题。根据该模型研制的原型软件已在月球探测工程中得到了应用。

嫦娥三号软着陆轨道的建模分析

嫦娥三号软着陆轨道的设计是月球探测中的一项关键技术。本文首先根据万有引力定律求出嫦娥三号远、近月点的速度;其次,利用离散化的思想,对嫦娥三号的软着陆过程进行建模分析,将连续轨道离散化,根据每个阶段两个端点的状态去确定阶段中各个离散点的状态,进而实现对飞行器软着陆的控制。最后,对模型进行仿真验证和误差分析,发现本模型能较准确地模拟出嫦娥三号的软着陆轨道,具有一定的指导意义。

西龙池面板堆石坝应力变形三维有限元分析

分别采用邓肯E-B模型和沈珠江双屈服面模型模拟堆石坝体、利用线弹性模型模拟沥青混凝土面板进行有限元变形及应力计算分析,并对两种不同模型在竣工期和蓄水期坝体堆石和面板的应力变形规律进行了比较。结果表明,对外凸反拱曲线型面板堆石坝,邓肯模型计算的面板拉应力较大与实测不符,而弹塑性模型的计算结果则较合理。

嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略

嫦娥三号要准确在月球预定区域内实现软着陆,关键是着陆轨道与控制策略的设计。首先,用物理图解法建立三维坐标系和开普勒定律,求出嫦娥三号近远月点的坐标和速度大小,结果表明与基准数据误差较小。其次,以燃耗最优为指标,综合考虑速度约束和落点位置以及着陆的安全性,应用归一化的二体模型,得到燃料最优的软着陆轨道。对嫦娥三号探测器推动力进行了敏感性分析。

三网融合下网络营销的新认识

在我国推进"三网融合"步伐逐渐加快的今天,作为中小企业重要营销手段之一的网络营销,营销环境正在发生着相应变化。本文在掌握三网融合的概念、途径和特征的基础上,较细致地论述了三网融合下网络营销的新变化,具体包括:"网络"内涵的重新认识和理解、网络营销手段的更新和拓展、混媒品催生新营销理论的研究和创建、网络营销与电子商务间关系的重新定位。通过对三网络融合下网络营销的重新认识,目的在于遵循"环境变营销也要变"的原则,达到实施有效网络营销的效果,提升我国中小企业的竞争力,促进我国经济又好又快发展。

嫦娥三号软着陆轨道设计及最优控制策略

对于嫦娥三号着陆轨道,根据阶段的不同状况逐一处理:1着陆准备阶段:由物理分析得到轨道方程。2主减速阶段:建立适当坐标系,求出该阶段抛物线的三次多项式方程。3快速调整阶段:经过多重分析确定下降方案。4粗避障段:经过划分板块设定阈值,确定降落范围。5精避障段:用同样的原理确定最终降落地点。6缓速下降阶段:视作自由落体运动。对最优控制策略问题,对软着陆过程进行受力分析,考虑着陆过程中推进力、单位时间燃耗和飞行速度随着飞行时间的变化情况,从而得出控制策略。

嫦娥三号巡视器-着陆器释放分离过程关键力学问题分析

针对嫦娥三号探测器两器释放分离过程几个关键力学问题,给出两器释放分离过程的主要风险点与影响参数,应用ADAMS建立两器释放分离全过程仿真模型,开展了全过程动力学仿真与相关试验。分析得到可适应安全释放分离要求的着陆器最大着陆姿态边界与关键性能参数,为两器释放分离提供了理论支撑与依据。

嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略

针对嫦娥三号软着陆的问题,根据霍曼转移轨道的原理和能量守恒公式计算出嫦娥三号在近远月点的速度.建立坐标系,求出近远月点的经纬度,从而确定了嫦娥三号的着陆准备轨道.以消耗燃料最少为目标对软着陆的6个阶段进行仿真,提出最优控制策略.如在主减速阶段通过构造约束条件确定最优控制参数.粗避障阶段用螺旋前进搜索算法,向外识别平坦度寻找最佳着陆区.同时运用高斯模糊算法减小计算量.经过对比,模拟结果与实际结果比较接近.

嫦娥三号着陆器下降序列影像匹配方法研究

通过对嫦娥三号着陆器下降序列影像特点进行研究,联系国内外影像匹配算法的发展历史与优化趋势,针对所获取的嫦娥三号下降序列影像缩放旋转平移变换多样的特点,比较各种图像匹配的方法,选择一种尺度不变特征转换算法(Scale Invariant Feature form),简称SIFT算法。根据SIFT算法的主要过程,用MATLAB软件对算法代码进行实现,经过调试后对嫦娥三号下降序列影像进行匹配,设计实验从匹配的正确率、匹配的时间和匹配的精度3个层面对匹配方法的性能进行分析,试验结果表明此算法适用于嫦娥三号下降序列影像的匹配。该算法适用于下降序列影响的匹配中,得到的数据为航天探测的后续操作提供精准的数据基础。

嫦娥三号月基光学望远镜几何定位精度分析

介绍了嫦娥三号月基光学望远镜的工作原理、涉及的坐标系统及其转换关系,研究探测数据的几何定位方法,并通过算例分析几何定位精度。研究结果显示,通过几何定位能够得到误差小于0.2°的天体天文坐标,解算精度优于月基光学望远镜的指向精度。