动力学补偿受控卫星轨道确定算法(英文)

受控卫星动力学模型中推力加速度的量级远远高于其他摄动的误差量级,观测量主要反映受控卫星动力学模型的误差。本文以跟踪和精确定位空间机动目标为目的,给出基于地面雷达观测,实时估计推力加速度,修正卫星动力学模型的轨道确定算法。通过建立连续推力控制过程变质量动力学模型,给出常推力变加速度满足的运动学微分方程; 建立变加速度估计系统状态方程,和扩展卡尔曼滤波轨道确定算法; 并给出连续推力控制卫星运动状态关于推力加速度的变分运动方程; 实际飞行控制应用表明: 利用地面测量数据,实时估计推力加速度并补偿系统动力学模型,解决了连续受控卫星轨道精确确定问题。

强不规则天体引力场中的动力学研究进展

小行星探测与彗星探测是深空探测的重要方面。一般来说,小行星和彗星因质量都不足以使得万有引力克服应力达到流体静力学平衡,而具有强不规则的外形。研究强不规则天体引力场中的动力学行为及其内在机制,是探测器被不规则天体捕获并对其形成近距离探测轨道的基础。从引力场模型和动力学行为两个方面综述了强不规则天体引力场中动力学的研究进展,在引力场模型的研究方面介绍了强不规则天体引力场建模的球谐函数摄动展开模型、简单特殊体模型及多面体模型的研究现状,在动力学机制的研究方面介绍了强不规则天体引力场中的周期轨道和拟周期轨道、平衡点、流形、分岔与共振以及混沌运动的研究现状,指出了这些方面研究的重点与难点。分析了强不规则体引力场中动力学的研究趋势。

三小行星系统216 Kleopatra引力场中的动力学

主带三小行星系统216 Kleopatra是由主星216 Kleopatra及两个小月亮(moonlet)Alexhelios[S/2008(216)1]和Cleoselene[S/2008(216)2]组成。其中主星216Kleopatra是一个具有强不规则形状如哑铃的连接双星,大小为217km×94km×81km,外小月亮Alexhelios大小约为8.9km,内小月亮大小约为6.9km。其动力学行为具有非常丰富的科学内涵。研究了三小行星系统216Kleopatra自身的动力学机制及其引力场中探测器的运动规律,分析了主星质心固连系中探测器的动力学方程,给出了三小行星引力全多体问题的动力学方程及Jacobi积分,方程考虑了三个小行星的不规则外形、轨道与姿态。发现三小行星系统216Kleopatra主星引力场中一种新的周期轨道族的倍周期分岔。考虑主星的不规则精确外形与引力、两个小月亮的相互作用,研究了该三小行星系统的动力学构形。发现Kleopatra的强不规则几何外形及两个小月亮Alexhelios和Cleoselene的相互作用引起两个小月亮的轨道参数的显著变化。

太空中的PM2.5——太阳系尘埃动力学研究进展

对太阳系尘埃动力学所涉及到的基本内容进行概述,包括尘埃的种类、成分、尺寸、密度、形状和生命周期。介绍了近年来在尘埃的来源与生成机制方面的力学过程、主要理论、模型与方法,包括冲击溅射、表面喷射、风化、滑坡、质量脱落、旋转断裂等,阐述了尘埃的充电过程与磁场环境,简要概述了航天任务的尘埃探测结果,介绍了尘埃受力模型、单个尘埃颗粒的运动以及大量尘埃的分布特征、动力学现象及内在规律方面的最新研究结论。最后对太阳系尘埃动力学领域的未来发展趋势进行了展望。

全球电离层峰值参数的季节变化

针对全球电离层峰值参数的季节变化问题,使用2006-2019年COSMIC掩星电离层月均值数据和小波分析方法分析了全球电离层N_(m)F_(2)和h_(m)F_(2)季节变化特征,结果表明:电离层N_(m)F_(2)和h_(m)F_(2)随地方时、季节、纬度存在显著差异,电离层峰值参数均与太阳活动水平表现出正相关性,月均值相关系数分别达到了0.9和0.8以上;正午电离层N_(m)F_(2)在太阳活动高年期间存在显著年、半年等季节变化特征,午夜基本以年变化为主,且南半球电离层N_(m)F_(2)季节变化特征更为明显;正午电离层h_(m)F_(2)所有年份均存在显著年变化特征,午夜期间季节性变化特征不太明显,且南半球电离层h_(m)F_(2)季节变化特征强于北半球;电离层峰值参数的季节变化规律在太阳活动高年期间更为显著;太阳活动指数和电离层峰值参数中似乎存在25~35个月的周期信号,但未通过显著性检验,综合分析研究认为电离层中的等离子体不会受到QBO现象影响.

类别数据流和特征空间双分离的类增量学习算法

针对类增量学习(CIL)中的灾难性遗忘问题,该文提出一种不同类的数据流和特征空间双分离的类增量学习算法。双分离(S2)算法在1次增量任务中包含2个阶段。第1个阶段通过分类损失、蒸馏损失和对比损失的综合约束训练网络。根据模块功能对各类的数据流进行分离,以增强新网络对新类别的识别能力。通过对比损失的约束,增大各类数据在特征空间中的距离,避免由于旧类样本的不完备性造成特征空间被新类侵蚀。第2个阶段对不均衡的数据集进行动态均衡采样,利用得到的均衡数据集对新网络进行动态微调。利用实测和仿真数据构建了一个飞机目标高分辨率距离像增量学习数据集,实验结果表明该算法相比其它几种对比算法在保持高可塑性的同时,具有更高的稳定性,综合性能更优。

弱引力双小行星系统的低能着陆轨道设计

针对在弱引力双小行星系统环境下,探测器无动力或仅具有微弱机动能力时的表面着陆问题,提出基于不稳定流形和庞加莱截面法的低能着陆轨道设计方法.通过搜索共线平动点附近的周期轨道,计算单值矩阵的特征值及特征向量,求解周期轨道的不稳定流形,大幅减少了着陆过程中的燃料消耗.对于有微弱机动能力的着陆器,提出不稳定流形和下降轨道集拼接的轨道设计方法,获得满足末端约束的低能着陆轨道.通过数值仿真验证:与遗传算法计算双脉冲着陆轨迹方法相比,本文所提方法可以灵活地添加末端约束以及设计目标着陆点,且不需要设计惩罚函数以及进行迭代运算,计算效率高.与完全自然着陆的低能量着陆轨迹相比,该方法能够有效地扩大着陆候选区域.

基于架空光缆的高稳定频率信号传递技术研究

为解决架空光缆因晃动幅度大和温度变化剧烈引起的相位噪声恶化问题,采用双向传输与预补偿技术,设计了基于电子相位补偿的光纤频率传递方案,在包含30 km架空光缆、总长133 km的实际链路上进行频率传递试验,与单向传输设备相比相位噪声指标提高28 dB;采用双向传输光纤频率传递技术,在包含架空光缆与133 km全部埋地光缆进行对照测试,在5级风力情况下架空光缆传递相较恶化了4 dB,均可以满足架空光缆下频率传递使用需求;经实地试验表明,基于电子相位共轭的光纤频率传递技术可以优化经架空光缆传递后频率信号的相位噪声,为分布式雷达、分布式守时系统及航天测控等系统多站间同步方案提供支撑。

面向全球部署的地球同步轨道卫星全实时测控方案研究

全球部署地球同步轨道卫星时面临的全实时测控问题,设计综合利用星地链路和星间链路的测控方案.该方案将测控任务划分为视线内和视线外两个阶段,视线内以星地链路为主,星间链路为辅,完成测控/数传信息的实时传输;视线外通过构建数据数传接力星形成体系内星间链路,结合北斗导航星座星间链路/中继卫星星间链路构成体系外星间链路,实现测控/数传信息的实时传输.分析测控/数传链路在任务周期内的链路余量、传输时延等指标,评估了方案的可靠性.结果表明,该文设计的方案测控任务的可靠度在0.99以上,数传任务的可靠度可达0.9,能够有效支持地球同步带卫星全球部署,满足测控任务需求.

基于多阶差分损失全卷积网络的航迹融合算法

针对传统的航迹融合算法高度依赖先验信息的问题,文中提出了一种基于多阶差分损失全卷积网络的航迹融合算法。融合中心首先对各局部航迹进行时空配准和航迹关联;然后通过全卷积结构设计,避免了传统卷积神经网络模型中由于全连接层的使用导致参数量大、训练难度大的问题;最后通过计算航迹及其一、二阶差分的加权损失,实现了更高精度的融合结果。消融实验表明文中提出的航迹融合算法模型小、收敛性强、精度高、运算时间适中。仿真实验表明,文中算法不需要先验信息,当噪声参数无法准确估计时,算法融合精度优于方差加权融合算法和扩维卡尔曼滤波融合算法。实验结果证实了所提算法的有效性和可行性。

火星表面上升轨迹映射伪谱凸优化方法

针对火星表面上升轨迹优化问题,提出了映射Chebyshev伪谱凸优化方法。首先采用无损凸化方法对火星表面上升燃耗最优问题进行凸松弛,然后将凸化后的问题在映射Chebyshev-Gauss-Lobatto点处离散,利用重心有理Lagrange插值技术进行插值,最后使用序列凸优化方法迭代求解,得到数值最优解。仿真对比了本文方法、一般伪谱凸优化方法和经典的序列凸优化方法,证明了本文方法在计算效率方面存在优势,并有效改善了标准Chebyshev微分矩阵的病态特性。

全空域相控阵测控系统下的目标跟踪方法

随着我国航天测控(Tracking Telemetry and Command, TT&C)领域的不断发展,面向全空域相控阵TT&C的工程应用越来越多,传统TT&C系统中的校相及跟踪方法无法适应新的工程应用。针对目前全空域相控阵TT&C系统中校相及目标跟踪方法与传统TT&C系统不通用的问题,结合工程实践应用,介绍了全空域相控阵TT&C系统中的校相及目标跟踪方法。实践表明,所提方法具有良好的目标跟踪能力,可满足工程需要。

升空平台相对测量误差对定位精度的影响及定位算法

针对精准协同任务下的分布式升空平台高精度相对定位需求,基于超宽带(UWB)测距传感器研究了相对测距与定位模型,对UWB模块在非理想情况下存在的误差因素进行了推导分析,包括天线相位中心误差、测距刷新率和悬停稳定度。在此基础上对噪声成分进行了实测分析与滤波处理:通过Allan方差辨识UWB传感器噪声,并将有色噪声模型及估计参数引入到定位算法量测更新中,通过改进扩展卡尔曼滤波算法实现了分布式升空平台相对定位。仿真结果表明:在相对测量噪声服从非高斯分布情况下,所提算法相较于传统算法位置估计精度提高约23.43%。与传统算法相比,所提算法可减少测量色噪声影响,提高卫星导航拒止环境下的相对定位精度。

近地小行星撞击事件处置规则与处置流程

针对中国近地小行星防御研究在处置规则、协同机制、运行流程等方面存在的不足,为了应对小行星防御和灾害救援方面不断提升的需求,提出一种小行星防御仿真推演策略.根据国内外小行星防御发展现状,分析了中国小行星防御方面存在的差距.从机制建立和协同应急处置的角度出发,分析了国内外小行星防御仿真推演情况.基于国内外研究现状,设计了一套小行星防御仿真推演方案,提出了中国开展小行星防御演练的组织架构,包括指导层、事件处置层和业务支撑层等三个层次,为小行星防御演练提供基本的组织支撑;给出了小行星撞击事件的应急响应机制和一般处置规则设想,为事件的处置和组织架构中各层次运行提供了规则基础;初步设计了演练场景,对机制和规则进行了验证,为近地小行星防御工作组织及实施提供了参考.

低轨大型星座分布式数据接收资源调度方法

许多监视与早期预警应用通过具备高时效性的对地观测数据实现。低轨大型星座观测数据接收任务调度的主要挑战是卫星数量大,中心化资源调度冲突消解面临困难。为此,提出一种新的分布式数据接收资源调度方法。首先,基于星间与星地链路融合构建卫星与地面设备之间的分布式传输链路,在卫星、设备、链路组成的无向网络图中,计算数据下传任务期间分布式链路的最短路径及其持续时长;其次,针对由每个设备的最短路径时间窗口合并构成的集合,利用Q学习方法求解数据接收完成率的优化问题。仿真测试结果表明,在典型的数据接收场景下,采用Q学习求解的数据接收完成率优于“先可见先跟踪”的基准资源调度方法,提升接近1%;与仅使用境内地面站的数据接收资源调度相比,数据接收完成率提升超过50%。

考虑测量约束的非合作目标近距离快速导引控制方法

研究了考虑测量约束的非合作目标近距离快速导引控制方法。首先,基于C-W方程建立了解析形式的径切联合近距离快速导引控制模型,并采用微分修正方法将解析结果进行修正;然后推导了任意初始条件下,径切联合控制双脉冲与视场角的解析关系;最后基于相对偏心率矢量建立了径切联合控制的控后效果评估模型。仿真结果表明:提出的控制方法和控后效果评估模型有效。

基于北斗的移动信息采集终端设计与实现

针对北斗卫星导航应用领域中信息采集终端功能不够丰富的实际情况,提出利用北斗导航定位和通信功能设计信息采集终端的方法,融合芯片技术和电路技术一体化集成多源异构传感器,统筹设计终端硬件电路和器件布局,兼顾小型化、低功耗和拓展接口,开发软件程序实现主控芯片有效控制终端多种功能模块,设计统一的传感信息协议,解决数据接口问题,最终研制出功能实用、性能稳定、可操作性强的手持终端。该终端除提供基础位置信息服务外,还可以根据特定用户的使用需求和功能要求,通过集成专业传感器采集温/湿度、振动、形变等多样化信息,为特定行业的监控管理提供智能化手段,为北斗应用推广提供技术支持。

基于大型雷达天线俯仰存放锁定装置安全使用研究

大型雷达天线装备结构组成复杂、造价昂贵、使用频次高、承担任务重。它的安全使用和可靠运行成为了装备使用管理中令人比较关心的问题。大型雷达天线存放锁定(收藏)装置因缺少插拔锁安全保护及状态警示功能,易造成插锁过程出现一系列安全问题,为避免收藏过程中出现误操作,对操作人员处置和操作天线带来安全隐患,提出了基于大型雷达天线俯仰存放锁定装置安全使用的研究方案,可实现天线在俯仰插拔锁时伴有声光提示及插锁安全逻辑保护、插拔锁中心点判别、到位自动反馈等功能,确保天线插拔锁过程的安全可靠,避免问题的发生。

基于B/S架构的备品备件管理系统研究

备品备件管理具有数据类型多样、盘点工作量大、状态更新频繁、跨域调拨困难等特点。基于互联网的备品备件管理系统可以有效解决管理效益低、资源闲置浪费、补充不及时等问题。研究开发新型备品备件管理系统,基于B/S架构采用C#语言构建集中管理平台,对关键备件实现信息编码,通过信息自动识别等手段实现与用户的交互,操作便捷、通用性强、便于维护更新,实现备品备件全寿命管理,大大提高设备管理效益。

Walker星座性能修复构型重构的弹性力学解法

Walker星座是全球覆盖最有效的星座,常用于对地观测、导航和互联网通信等。星座中卫星故障引起星座整体性能下降的场景可以使用在轨卫星构型重构一定程度上快速修复。与调整相邻卫星相位、均匀相位和均匀星座等经典策略不同,仿生薄膜板弹性力学应力应变过程,提出星座重构卫星机动策略,使修复后星座构型与之前相比性能下降最小,从而计算出每颗卫星机动策略。算例表明所提方法重构的星座比经典策略重构星座性能指标更优更协调。