NOISE-INDUCED CHAOTIC MOTIONS IN HAMILTONIAN SYSTEMS WITH SLOW-VARYING PARAMETERS

This paper studies chaotic motions in quasi-integrable Hamiltonian systems with slow-varying parameters under both harmonic and noise excitations. Based on the dynamic theory and some assumptions of excited noises, an extended form of the stochastic Melnikov method is presented. Using this extended method, the homoclinic bifurcations and chaotic behavior of a nonlinear Hamiltonian system with weak feed-back control under both harmonic and Gaussian white noise excitations are analyzed in detail. It is shown that the addition of stochastic excitations can make the parameter threshold value for the occurrence of chaotic motions vary in a wider region. Therefore, chaotic motions may arise easily in the system. By the Monte-Carlo method, the numerical results for the time-history and the maximum Lyapunov exponents of an example system are finally given to illustrate that the presented method is effective.

基于遥测姿态变换的外测数据跟踪部位修正方法

外测数据跟踪部位修正对于飞行器飞行试验的高精度轨迹参数获取有着重要意义.提出一种基于飞行器遥测姿态数据和粗略轨迹参数的跟踪部位修正新方法,利用遥测姿态数据确定惯导平台中心与跟踪部位轨迹参数的变换关系,进而由粗略轨迹参数推算惯导平台中心与跟踪部位测距、径向速度、方位角和俯仰角的差异值,实现跟踪部位修正量的准确计算.采用误差传播法对粗略轨迹误差影响下的跟踪部位修正精度进行理论分析,验证了该修正方法在实际应用中的有效性.进一步通过仿真实验和实装实验检验了修正精度.结果表明跟踪部位修正量的计算误差远小于外测系统的精度指标要求,有重要的实际应用价值.

一种卫星遥测数据多参数预测方法

针对目前遥测数据多参数预测精度不足的问题,文章提出一种基于图注意力网络和时域卷积网络的预测方法。首先,采用多尺度时域卷积残差网络组件提取遥测时序数据在不同时间跨度下的时间依赖关系,以捕捉时间模式;随后,利用图结构学习组件自动获取遥测数据变量之间的空间依赖关系,以捕捉空间模式;最后,将图节点特征表示与数据嵌入表示进行融合,增强图注意力网络在信息聚合和消息传递过程中的学习能力。在某卫星遥测数据集上的应用结果表明:该方法比双向长短期记忆网络(LSTM)模型的平均绝对误差(MAE)降低62.38%,显著提高了遥测数据多参数的预测精度,为保障在轨卫星正常运行提供了更多决策分析支持。

首次火星探测任务遥测帧同步参数设计

针对深空探测任务的遥测帧同步问题,结合深空测控设备帧同步器实际参数结构,推导了平均正确入锁时间解析式。根据深空任务重要阶段中器地通信时长短的特殊需求,提出了采用数据有效处理时间占比的数据有效率定义和计算方法,用于计算帧同步器在不同链路通信时长下的综合性能。分析了平均正确入锁时间和数据有效率两项指标的特点和不足,提出通过设定数据有效率阈值再由平均正确入锁时间选优的参数设计方法。最后,根据首次火星探测“天问一号”任务链路条件,给出了最佳帧同步参数,结果表明参数在我国深空站应用效果良好,方法有效。

基于改进组合机器学习的卫星遥测参数预测

对在轨卫星的运行状态进行监测、分析以及异常检测是卫星在轨运行管理的重要内容。预测卫星遥测参数序列的变化趋势,对卫星异常检测与处置、保障安全运行非常必要。针对目前对于周期性不明显且具有多种变化特征的遥测参数预测精确度不够的问题,本文引入对遥测参数的预测有辅助作用的因素作为协变量,提出了基于改进组合机器学习的预测模型。该模型使用全局模型和局部模型分别获取遥测参数序列的趋势特征和局部不规则波动特征,并采用改进的注意力机制捕获多维参数之间的关联关系,提高了预测精度。此模型可以提供点预测和区间预测的结果,为在轨卫星处置决策提供了更多输入。在科学卫星真实遥测数据集和时间序列公开数据集上验证了本文方法的有效性。

基于双臂螺旋天线的箭载天基遥测系统设计

为满足运载火箭轨道作业段遥测全帧码流中有效载荷姿态、冲击、速率等关键信息参数的挑路、帧重构及传输的需求,提出了一种基于双臂螺旋天线的箭载天基遥测系统设计。本文在通过COMSOL仿真软件对系统双臂螺旋天线在轴向工作模式下的散射参数(Scatter参数,S参数)和远场辐射方向图进行电磁波、频域及重力场耦合仿真分析的基础上,选择了385 MHz、4.77 GHz频段作为主、备份频段进行天基遥测数据的传输,最后在整箭模拟飞行测试中进行了天基遥测系统空间衰减等效实验。实验结果表明,地面天基检测站“捕获”、“载波”、“帧同步”、“符号同步”功能正确,精准完成了箭载天基遥测系统状态锁定,近地轨道处遥测数据传输速率稳定保持在1.2 Mbps,系统链路余量充裕,与现有系统相比同等条件下的箭地通信速率提升比至少达到了76%。

基于二态模型递归树的遥测全帧数据仿真算法

由于不同型号飞行器的遥测数据帧格式复杂多变、形式各异,使得工作人员不得不频繁更动遥测数据仿真软件,尤其在面对新型号飞行器时,软件甚至需要重新开发。为此,提出了一种基于二态模型递归树的通用化遥测全帧数据仿真算法。首先,通过对遥测全帧数据的特点进行分析,提出了基于参数数据和结构数据的遥测全帧数据通用化二态表达模型,构建了描述遥测全帧数据的递归树,实现了遥测全帧数据通用化描述。其次,针对遥测全帧数据仿真问题,提出了基于多元函数递归运算的结构数据生成算法,并设计了参数反演算法,实现了遥测全帧数据的通用化仿真。最后,通过算例分析,验证了算法在遥测全帧数据仿真中的实用性和有效性。

基于贝叶斯估计的特征事件判别方法研究

针对利用遥测指令参数进行特征事件自动判别时,现有方法忽略了数据源之间相互印证的条件,仅依据测量值相同来判别特征事件的发生时间,存在一定的误判概率,提出了一种基于贝叶斯估计的特征事件判别方法。方法不仅利用了当前数据源的测量值,同时还兼顾特征事件固有的先验分布信息,能够有效提高自动判别的准确率。首先,通过对特征事件数据源的内涵进行分析,得出了不同数据源相互印证的条件;其次,通过对历史数据进行统计分析,建立了特征事件发生时间的正态分布概率模型,并以此为基础提出了基于贝叶斯最大后验估计算法,设计了完整的特征事件判别方法;最后,通过工程数据的仿真计算和结果分析,验证了方法在特征事件判别中的实用性和有效性。

基于集成学习的空间科学卫星工作模式识别

针对空间科学卫星遥测参数数据量大且特征维度高、需要消耗大量人力资源预先设置海量阈值、预先设置的阈值可能不再适用、现有监测手段可扩展性低等问题,提出了一种基于集成学习的空间科学卫星工作模式识别方法。该方法采用相关系数统计特性和互信息理论对遥测参数数据进行筛选降维,使用数据重采样技术解决数据集中存在的类别不平衡问题,构建集成学习模型,实现空间科学卫星工作模式的识别。借助某型号科学卫星真实遥测参数数据对该方法进行验证,在短时内便可构建完成算法模型,模型对整体类别的识别正确率高达99.67%,可正确识别多数类样本和少数类样本,为地面运控人员判断空间科学卫星工作模式提供了决策依据。

基于参数自适应优化聚类的卫星状态异常检测方法

对卫星在轨状态进行实时监测和异常检测,有利于保障卫星安全稳定运行。为解决在利用聚类分析检测卫星异常过程中,通过网格搜索选择最佳聚类超参数时精细度差、效率低的问题,本文将聚类超参数选择转化为单目标优化问题,并基于智能优化算法的启发式搜索能力,提出了超参数自适应优化的聚类算法UMOEAsII_BIRCH。为验证自适应搜索的有效性,在卫星遥测数据集和公开数据集上进行了测试。以网格搜索为基准,分别选取基于划分、基于密度和基于层次的聚类算法,对比自适应搜索和网格搜索两种方式下,异常检测的F1-score和算法执行时间。实验结果表明,自适应搜索克服了网格搜索中精细度与效率的矛盾,不受网格点的限制,异常检测效果优于基准方法,且在算法执行效率上具有显著优势。

基于新息灰预测的卫星遥测参数状态预测及应用

正确的预测是进行科学决策的依据。在航天测控领域中对卫星状态的准确预测是正确发布指令的重要依据,而卫星遥测参数趋势预测是状态预测的前提。根据卫星遥测数据特定的相似性,利用相似性原理和新陈代谢原理,充分利用最新的遥测信息,建立适用于卫星遥测数据的新息灰预测模型。通过工程数据仿真计算,验证该方法的正确性和可靠性。

应用植入遥测技术对恒河猴部分生理指标的观测

目的应用植入遥测技术观测清醒恒河猴呼吸、血压、心电、体温等生理指标的昼夜变化规律和应激时的变化。方法取3~5岁雌雄各半的8只恒河猴行遥测植入子植入手术,恢复3周后用DSI遥测系统获取清醒无束缚恒河猴连续24 h的呼吸、血压、心电、体温数据,用Ponemah软件分析上述指标并统计实验结果。结果恒河猴的部分心电指标存在明显的昼夜差异(P<0.05或P<0.01),其中心率(HR)的昼夜均值在每分钟155.0~122.4次之间波动;呼吸频率间期(RR-I)为410.8~535.7 ms;T波幅度(T-A)为0.181~0.157 m V;PR间期(PRI)为80.4~87.4;QT间期(QT-I)为224.8~263.9 ms;校正QT间期(QTcb)为352.3~366.7 ms。猴的血压与呼吸指标白昼均值显著高于夜晚(P<0.01),其中收缩压(SYS)昼夜波动范围为144.6~131.6 mm Hg;舒张压(DIA)为99.8~89.9 mm Hg;平均动脉压(MAP)为121.5~110.2 mm Hg;潮气量(TV)为64.5~36.6 m L;分钟通气量(MV)为1931.9~920.1 m L/min;呼吸频率(RR)为每分钟32.3~25.4次。实验室工作人员清扫、喂食活动对猴有一定的应激影响。结论应用植入遥测技术观察到的恒河猴呼吸、血压、心电、体温等生理指标基本均有明显的昼夜节律变化,呼吸、血压、心电、体温等指标白昼均高于夜晚,符合正常恒河猴的生理周期特性。经过驯养的恒河猴在饥饿状态下受工作人员的喂食、清扫活动的应激影响比较强烈。应用植入遥测技术可以对清醒无束缚状态下恒河猴心电、血压、呼吸、体温等进行连续监测,能真实地反映恒河猴24 h内上述生理指标的变化规律,为恒河猴在药理毒理学研究中的应用提供参考。同时应用植入遥测技术,有助于提高药物安全药理学研究的效率,减少动物的使用数量,符合3R原则。

陕西省关中及邻区地震的震源参数研究

利用西安数字地震遥测台网记录的宽频带数字地震资料 ,通过波谱分析的方法 ,测定了陕西省关中及邻区地震的震源参数 ,建立并探讨了震源参数与震级ML 之间的关系。

低功耗人体全消化道生理参数遥测胶囊的设计

设计了一种连续监测胃肠道生理参数的低功耗参数遥测胶囊,它主要包括传感器模块、低功耗专用集成芯片和无线射频模块。首先,采用三态时钟管理单元为集成芯片内部的各个模块选择合适的时钟频率,并在模块闲置时关闭相应模块的时钟来降低集成芯片的功耗。其次,采用单工通讯、数据暂存和减小发射功率等方法降低射频模块的功耗。最后,通过软件设计使胶囊间歇工作以降低系统整体功耗。测试结果表明:专用集成芯片工作时电流约为300μA@2MHz,休眠时约为4μA@28kHz;射频模块发射时电流约为12mA,单片机采集数据时电流约为300μA。与第二代参数胶囊相比,射频模块和单片机的功耗分别降低了约47%和24%,可连续工作时间达到136h,基本满足参数胶囊长时连续监测胃肠道生理参数的要求。

基于冗余主从节点架构的飞行器遥测参数采集系统研究

基于冗余主从节点架构,设计了一种器载遥测参数采集系统,承担信息汇总功能的中心节点采用双机热备份,在出现故障时经自主判别和切换,可实现控制权快速切换,提高了系统的可靠性和重构性。采编单元的供电与信号采集模块采用一体化设计,降低了配套电缆网设计难度和重量。测试结果表明,该系统能有效地满足航天飞行器遥测参数隔离采集、传输和故障隔离的要求,实现遥测参数的高精度采集和传输,对于工程应用具有一定的参考意义。

基于MEMS惯性传感器和GPS接收机组合的高动态弹道参数遥测系统

本文根据高速旋转弹箭外弹道参数的测试需求以及弹体在外弹道飞行环境中的特点,提出了基于MEMS惯性传感器和GPS接收机组合来构建遥测系统的总体方案和解决问题的方法.文中详细分析了遥测系统测量原理以及引起测量误差的各项因素,并介绍了遥测系统的组成和工作过程.在火箭弹靶场动态试验中,遥测系统成功地获取了在高速飞行及旋转条件下全弹道的弹体惯性参数和飞行轨迹信息,为常规弹箭靶场飞行试验动态性能的评定开辟了有效途径.

遥测振动信号的小波模极大值多重分形分析与异常检测

针对遥测振动信号频域成分复杂、非平稳非线性和强噪声特性,提出一种基于小波模极大值多重分形分析的遥测振动信号异常检测方法。首先对采集到的遥测振动信号进行零漂修正和趋势项消除,然后采用小波模极大值多重分形分析方法对振动信号进行分析,进而提取其多重分形特征参数;最后将特征参数输入到SVM分类器,根据分类结果对遥测振动信号进行异常检测。实测数据验证了该方法的有效性。

航天器遥测数据的自相似研究

在研究自相似理论的基础上,通过SELFIS工具中的Whittle最大似然估计法对航天器遥测数据进行自相似分析,以一个遥测点数据为例估算其Hurst参数,并对分析结果做出详细解释.实验结果表明大部分遥测点数据都具有自相似性,为遥测数据自相似仿真模型的建立奠定了基础.

轻通信负荷的转子参数遥测技术研究

为了解决转子参数遥测过程中大量数据实时传输的困难,提出了一种轻无线通信负荷的遥测技术方案,通过节点的实时异变检测、高速本地存储、过程数据抽取等环节,减少实时无线数据传输。针对节点资源的特点,异变检测采用改进的任意长度支集Harr小波变换,可靠性高、实时性好;数据存储利用A/D转换时间,提高采集和存储的总体速率;数据抽取采用自适应提升格式小波变换,兼顾数据量减少和信号特征保留。最后在自行设计的转子参数遥测系统中测试各个环节的功能,验证轻通信负荷下进行一般转子参数遥测的可行性。

基于数据库的遥测数据传输系统的设计

针对原有遥测数据传输模式的缺陷,构建了新型统一的数据模型。系统采用数据库技术来存储遥测数据处理全过程所需配置信息,从遥测数据库中读取系统所需信息,根据遥测帧格式信息,对接收到的遥测原始数据进行验证并组帧;随后挑点解算需要处理的遥测参数。依据该数据库模型来重新设计遥测数据传输系统的软件架构,通过优化系统架构、减少了软件维护工作量,使软件系统具有较强的通用性和扩展性。系统在新型火箭飞行测控任务中得到了很好的应用。