载人月球探测飞行器综合电子系统技术发展研究

针对载人月球探测飞行器数据种类多、数据量大、数据分布远的特点和高可靠性数据通信要求,通过调研国内外航天器综合电子系统发展趋势和系统分析载人月球探测任务的研制需求和技术特点,秉承网络一体化、计算通用化、执行集成化、软件APP化的设计理念,提出了全新的“统一管理-区域执行”两层分级控制综合电子系统架构,对高性能计算、时间触发网络、高集成采集驱动、分时分区操作系统等关键技术的研究目标和实施途径进行了详细阐述,应用于载人月球探测飞行器综合电子系统设计后,将有效提升自主健康管理和任务规划能力、功能密度、设计可靠性及有人参与的闭环控制能力。

可续航探测飞行器混合动力系统设计

由于可参考的陆运和海运混合动力系统与空运混合动力系统存在较大差别,曾设计出的可续航探测飞行器混合动力系统均存在一定问题。因此,设计一种拥有强攀升能力和强能量优化能力的可续航探测飞行器混合动力系统,该系统依靠发动机和太阳能电池为可续航探测飞行器供应能量。在可续航探测飞行器的启停、攀升和下落过程中,使用914型航空发动机利用燃料为其提供能量;而在探测过程中,系统将多个太阳能电池并联起来,共同为可续航探测飞行器供应能量。系统实现部分给出了太阳能电池模型函数,以及系统能耗获取流程图。实验结果表明,所设计的混合动力系统拥有较强的攀升能力和能量优化能力。

可续航三栖探测飞行器系统设计与实现

设计并实现了可续航三栖探测飞行器系统，该系统由三栖探测飞行器和多功能地面维护站组成。三栖探测飞行器以MSP430单片机为核心，采用双余度旋翼系统作为爬升力，以转动57BL52无刷电机作为驱动力，搭载有GPS定位系统和GSM通讯系统，可收缩航海板和海陆一体轮直接由MSP430串口通讯，并可搭载多种探测装置，具有三栖作业、垂直起降、移动迅速和低耗能的特性。多功能地面维护站主要配置有信号加强装置、可充电太阳能供电系统以及无线充电模块，可解决户外作业信号弱、作业时间短的问题。本设计可实现复杂环境下数据快速、准确的采集和传递。

一种针对月球飞行探测器的运动基元规划方法

考虑先验地图缺失、障碍物分布未知的工作环境,提出一种融合运动基元、启发式和终端打靶的月球飞行探测器(LFV)最优动力学运动规划方法。首先对比分析了基于常量推力和常量加速度的基元生成模式。为降低约束核查耗时,提出应在加速度控制空间中设计基元。随后针对由时变非凸加速度控制空间导致的基元族难以快速生成的问题,设计了基于离散度的确定性均匀采样策略和有效采样点的筛选方法。其中采样策略可在提高基元对可达域覆盖率的同时最小化采样点数量;筛选方法通过建立基元的位置和速度极值表达式,将处理对象由整个基元转换为单个状态,从而减少约束核查数量。最后设计适用于LFV的启发式算法以降低算法的运行时间,设计层次化终端打靶策略以增加目标状态被连接到轨迹树的成功率。仿真结果表明,所提方法有效平衡了最优性和快速性之间的矛盾,保证了LFV的飞行安全。

基于大数据聚类的飞行探测器复合跟踪控制系统设计

飞行探测器会受到气象条件、磁场等环境干扰,影响探测器的运动轨迹,进而影响跟踪精度;为实现对飞行探测器运动轨迹的实时跟踪与控制,设计基于大数据聚类的飞行探测器复合跟踪控制系统;在复合框架体系中,设置主控芯片、伺服驱动设备两类应用结构,并联合信标机元件,调节微惯性传感器器件的实时连接状态,完成飞行探测器复合跟踪控制系统的硬件设计;完善大数据聚类算法,根据跟踪路径节点标定结果,定义具体的复合跟踪坐标系,完成对飞行探测器复合跟踪的实时控制建模,结合相关硬件,实现基于大数据聚类的飞行探测器复合跟踪控制系统的设计;实验结果表明,所设计系统在跟踪1号、2号目标的跟踪准确率平均值分别为96.5%、97.0%,对目标跟踪时延的平均值为0.9 ms,可以保证基站主机对飞行探测器运动轨迹的实时控制能力。

火星探测飞行原理和发射时机分析

目前我国的火星探测轨道技术尚处于理论研究阶段,距离工程应用还有较大距离.本文的目的在于尝试从实际应用的角度出发,探讨火星探测任务中飞行原理和发射机会分析,以及发射日期、发射窗口决定中的一般问题.从共面圆轨道的简化假设出发,据霍曼转移所应满足的相位关系进行了未来几年的发射机会分析;在此基础上,针对不同发射日期和到达日期的组合,采用Lambert方法,计算绘制了反映对运载能力要求的C3等高线图和反映对飞行器机动能力要求的v∞等高线图,用于综合决定最佳发射日期;最后,根据发射方位角限制要求讨论了发射窗口(时段)决定的方法.

一台用于加速器质谱测量的充气飞行时间探测器

研制了一种新型的气体探测器──充气飞行时间探测器。介绍了充气飞行时间谱仪的原理、结构和初步的在线调试结果。

用于自由飞行冲突探测的Delaunay方法

简要介绍了 Delaunay方法 ,这是广泛用于计算流体力学中的非结构网格生成方法之一。为便于实际应用 ,本文将自由飞行条件进行了合理的简化 ,然后详细论述了 Delaunay方法用于冲突探测的数据处理过程。该方法能同时探测多架飞机之间发生的冲突和潜在冲突 ,减少不必要的距离探测 ,从而减少了计算量。最后通过对空域内的若干架飞机的飞行进行仿真模拟 ,证明了该方法进行冲突探测的有效性。

BESIII飞行时间探测器塑料闪烁体性能检测

北京谱议(BESIII)重大改造工程中飞行时间探测器所使用的各个塑料闪烁体需要严格测量和质量控制,包括机械尺寸、有效衰减长度和相对光产额。我们用宇宙线测量塑料闪烁体的衰减长度时,利用飞行时间探测器本身的时间信息重建出宇宙线的位置和方向,宇宙线在闪烁体上的光产额通过其两端光电倍增管的电荷信息来反应,这样测量的闪烁体的有效衰减长度统计量大、准确并且快速。检测结果表明,闪烁体的各项指标达到了的设计要求。

一种基于支持向量机的飞行冲突探测方法

管制运行过程中,飞行冲突探测与解脱是安全运行的一个关键环节。使用具有二分类能力的支持向量机(SVM)对飞行冲突数据进行学习,得到具有冲突探测能力的SVM模型,再结合飞行趋势探测模块的结果,从而实现高效准确的飞行冲突探测。将实际的ADS-B数据分为训练组和验证组,利用训练组训练SVM,得到具有分类能力的SVM,再利用验证组数据对SVM的分类能力进行检验。结果表明,在最优的参数g与C的情况下,分类准确率达到98%,表明结合飞行趋势探测模块与支持向量机可以利用飞机的经度、纬度、高度、速度与航向等ADS-B信息,准确判断飞行冲突。

BESⅢ飞行时间探测器电子学中的光电倍增管测试

讨论了北京谱仪(BESⅢ)飞行时间探测器(TOF)前端电子学的物理需求。因光电倍增管信号为前端电子学实际使用,而以光电倍增管信号作为信号源测试电子学性能是一种方便易行的方法,所以本文采用光电倍增管信号作为信号源测试电子学的性能。测试结果表明现行设计的电子学性能已达到BESⅢ飞行时间探测器对电子学的预期目标。

加速器质谱(AMS)测量中充气飞行时间探测方法研究

为了提高加速器质谱 (AMS)测量中同量异位素的分辨能力 ,设计了一种新型探测器即充气飞行时间探测器。主要探讨了充气飞行时间谱仪 (GF-TOF)的原理、结构和测试方法 ,给出了用α源调试的结果。通过增加离子的能量并合理选择气体和飞行距离提高

一台用于重核素测量的能量-飞行时间探测系统

研制了一台用于重核素测量的能量-飞行时间探测系统。探测系统由飞行时间探测器和金硅面垒型能量探测器组成,金硅面垒型探测器兼做飞行时间探测器的停止探测器。用该探测系统在中国原子能科学研究院串列加速器质谱装置上对182Hf9+离子的能量-飞行时间双维谱进行了测量。该探测系统对77.4 MeV182Hf9+离子的能量分辨率为3.8%,飞行时间分辨为0.8 ns。

用于AMS测量重核素的飞行时间探测器性能的改进

自然界中极其微量的长寿命锕系元素236U、237Np、239Pu、240Pu、242Pu和244Pu在核保障中有极其重要的作用,为满足锕系元素236U高灵敏测量的需要,通过改进探测器结构、设计透射率高的碳膜支架和选用低电阻率的SBD作为时间停止探测器等多方面工作,对基于中国原子能科学研究院加速器质谱(AMS)的飞行时间探测器(TOF)性能进行改进。实验结果表明,改进后的TOF测量236 U的时间分辨由原来～980 ps提高到～500 ps。改进后的TOF完全能够把236U与其干扰同位素235 U、238 U鉴别开,AMS测量灵敏度236 U/238 U好于10-11,满足测量要求。

充气飞行时间探测方法研究进展

In order to improve the power of isobaric identification in the accelerator mass spectrometry, an improved gas detector called gas-filled time-of-flight (GF-TOF) spectrometric detectortern were descrient ion energy,has been designed and set up again. The experimental tests of the new system were described. ^36GS and ^36Cl were identified by GF-TOF and ΔE-E method with different ion energy, respectively.

在地球上过“火星上的日子”俄拟模拟载人火星探测飞行

以俄罗斯科学院医学生物问题研究所为主的俄罗斯宇航机构,计划于2006年初进行载人模拟火星探测飞行试验,6名宇航员将在封闭的地面模拟“火星飞船”上度过500个昼夜,进行设备维修、通讯保障、控制检测、生命飞行保障等科学实验,为未来人类载人火星探测做先期准备。

BESⅢ飞行时间探测器的离线数据质量监测

北京谱仪(BESⅢ)飞行时间探测器的离线数据质量监测软件通过对原始数据的分析,刻度过程和重建结果的监测获得探测器的性能参数等信息,并进行图形输出,对保障离线数据质量和实现北京谱仪物理目标是十分重要的。本文对飞行时间探测器离线数据质量监控的软件框架进行了描述。

飞行冲突探测与解脱方法研究综述

随着空中交通流量不断增加,空域日益拥挤,飞行冲突愈加严重。飞行冲突探测与解脱已经成为国际民航界的一个研究热点。综述了国内外有关飞行冲突探测与解脱方法的研究状况。介绍了飞行冲突探测与解脱的相关概念;依据冲突探测结果的不同,分别针对确定型方法和概率型方法介绍了飞行冲突探测方法;依据优化模型的不同,分别针对离散解脱、连续解脱和基于混杂模型的解脱介绍了飞行冲突解脱方法;对飞行冲突探测与解脱的潜在发展方向作出展望。

环形正负电子对撞机带电粒子鉴别的飞行时间探测器

环形正负电子对撞机(circular electron-positron collider,CEPC)通过d E/dx的测量进行长寿命带电粒子的鉴别,要求对d E/dx的测量达到约3%的精度.但d E/dx的测量对带电粒子π/K,π/P和K/P各有一个分辨盲区,对应的横动量分别为1 GeV/c,1.6 GeV/c和2 GeV/c.一种解决方案是采用高精度飞行时间(time of flight,TOF)探测器填补分辨盲区,探测器系统的时间分辨要求小于50 ps.针对这一要求本文提出一种小颗粒飞行时间探测器,具体方案为采用小块塑料闪烁体(1 cm×1 cm×0.3 cm)侧面耦合硅光电倍增管读出.介绍了该探测器的构建以及利用^(90 )Sr电子准直源和高速波形采集电子学对该探测器的性能标定.结果显示,采用恒比定时法,该探测器的时间分辨约为48 ps,可以满足CEPC对飞行时间探测器的要求.

飞行目标探测导航通信中的码间干扰抑制技术研究

飞行目标探测导航通信中,由于通信信道分布不均匀的特性,通信信道容易收到扩展损失和衰减损失的影响产生码间干扰,需要进行码间干扰抑制,改善通信性能。提出一种基于通信信号时间反转镜重组的码间干扰抑制技术。构建了飞行目标探测导航通信的信道模型和信号传输模型,设计被动时间反转镜匹配滤波器,进行噪声抑制,对多径信道进行时间反转镜重组,实现码间干扰抑制。仿真实验表明,该算法能有效降低通信过程中的误码率,改善通信质量,提高信道传输性能。