中国空间科学技术

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基于广义正则化最小二乘的天基测向初定轨

刘光明, 廖瑛, 陈忠贵

中国空间科学技术 2010, 30 (04): 1-8.

摘要（2919）

传统天基测向初定轨的不足,主要是由于观测数据存在系统误差和观测方程组的系数矩阵病态或不可逆。文章建立观测方程的半参数回归模型,提出基于补偿最小二乘估计和岭估计的广义正则化最小二乘估计,推导了估计公式,并证明了相关统计性质。引入选主列Givens-QR分解算法,提高观测方程求解效率和数值计算稳定性。仿真结果表明:该方法应用于天基测向初定轨可行,可以提高定轨精度和解算成功率。

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伪卫星辅助的“北斗”双星系统无源定位方法

刘瑞华;张帆;

中国空间科学技术

摘要（3253）

目前中国的"北斗"双星定位系统只能实现二维有源定位,大大限制了该系统的应用。针对这种情况,充分利用现有的"北斗"双星系统资源,提出了使用伪卫星来辅助"北斗"双星系统的方案;推导了此系统的定位原理,并且简单分析了系统的时间同步问题;通过数学推导和仿真分析,研究了伪卫星数目以及布局对系统定位精度的影响,得出了伪卫星布局的相应结论。仿真结果表明,此方案是可行的,采用伪卫星来增强"北斗"双星导航系统,可以提高整个系统的可用性、可靠性、稳定性以及测量精度,为现阶段"北斗"双星系统无源定位的应用提出了一种低成本的改进方法。

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航天器氦质谱吸枪检漏法的不确定度评定

王勇;闫荣鑫;

中国空间科学技术

摘要（2902）

航天器的单点漏率测试往往采用氦质谱吸枪检漏法,因此,研究该方法的不确定度评定具有重要的工程实际意义。文中首次从不确定度的基础理论出发系统地研究了氦质谱吸枪检漏法的不确定度评定方法,并结合一个具体的案例给出了评价的详细步骤。该评价方法可以为航天器的总漏率测试法和真空检漏法的不确定度评定提供一定的参考依据。

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静态图像压缩评估方法测评

文义红;杨凯;李波;

中国空间科学技术

摘要（2709）

静态图像压缩领域提出了众多图像质量客观评估方法,但对于各种客观评估方法与主观感受相符程度的研究仍有不足。为此,文章设计了一种评价客观评估方法的测评方法:按特定原则建立相对完备的测评图像库,以实际观测得到的主观分数为参考,以客观评估方法的评价分数为测评对象,通过对比同一压缩算法不同压缩倍数、不同压缩算法主观质量相近情况下各种评估方法的表现,以及依据VQEG报告的度量准则所求的度量结果,对客观评估方法的性能进行评价。同时,文章以PSNR和SSIM为例进行了测评,结果表明SSIM各项指标优于PSNR,与现有结论一致。

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辐条式高速转子轴向挠性振动特性

邓瑞清;虎刚;王全武;

中国空间科学技术

摘要（2882）

惯性执行机构高速转子轴向挠性振动所诱发的干扰会对高精度、高稳定度的航天器造成不利的影响。为了使这种影响尽可能地降到最低,需要研究高速转子的挠性振动模型。在转子发生轴向挠性振动的过程中,可以将转子的辐条看作是一端固定、一端有集中质量的悬臂梁。文章通过这种方法建立了辐条式转子的轴向挠性振动模型并对转子的轴向挠性振动特性进行了分析。结果表明,当外加激励的频率等于转子的固有频率时,将诱发转子产生大幅的轴向挠性振动。此外,满载精度要求较高的情况下,可以通过能量法建立转子的轴向挠性振动模型,从而提高模型的精度。

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载人运输飞船流体回路试验研究

黄家荣;范宇峰;范含林;

中国空间科学技术

摘要（2531）

详细介绍了载人运输飞船热控船流体回路主要技术方案,包括系统组成与流程设计、工作模式设计、主要技术状态等,并列出了流体回路全部试验工况及相关试验结果,试验结果表明流体回路具有良好的温度调控能力和适应能力。重点对流体回路辐射器、冷凝干燥器、冷板、换热器等设备换热能力及低温情况下工质体积补偿、低压情况下工质溶气释出导致泵压头波动等问题进行了分析。最后根据分析和试验结果对系统提出了优化改进建议。

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载人航天器密封舱门的可靠性验证试验方法

刘志全;夏祥东;

中国空间科学技术

摘要（2616）

论述了载人航天器密封舱门的功能、工作原理和主要故障模式,确定了舱门的可靠性特征量,基于计量型可靠性试验的基本思路,提出了舱门的可靠性试验方法,包括试验方法选择、试验件状态及试验条件的确定、试验程序、故障判据和可靠性评估方法,给出了应用示例,为载人航天器密封舱门的可靠性验证提供了技术途径。

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“嫦娥一号”卫星的调相轨道设计

杨维廉;

中国空间科学技术

摘要（2667）

中国第一颗月球探测卫星"嫦娥一号"的飞行轨道的设计中采用了调相轨道,在"长征三号甲"运载火箭提供的超地球同步转移轨道与地月转移轨道之间增加了一段由周期为24h和48h轨道构成的环绕地球飞行的调相轨道。为了将几条不同的轨道精确地拼接起来,必须考虑地球引力场对轨道的摄动影响。克服这个难点的做法是基于经典的轨道摄动理论,先将整段调相轨道设计为考虑地球引力场J2项影响的平轨道,在与运载的发射轨道拼接时,先将运载的包括短周期摄动的瞬时轨道转换为平轨道,在与地月转移轨道拼接时将调相轨道转换成拼接点的瞬时轨道。由于采用了平轨道的处理方法使得轨道控制策略的表述十分简明并易于操作。

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光学遥感成像系统调制传递函数补偿技术

曾湧;陈世平;于晋;

中国空间科学技术

摘要（4427）

在分析逆滤波和维纳滤波的基础上,针对CBERS卫星成像系统特性,对光学遥感成像系统调制传递函数补偿(MTFC)技术进行了研究和改进。从MTFC曲线形状角度,提出较大幅度提高中频而适当提高高频信息的MTFC补偿曲线优化设计思想,在增强图像清晰度的同时,有效抑制了噪声。文章以CBERS-02B卫星高分辨率相机(HR)成像系统为例,试验结果表明:MTFC能够显著提高图像品质,同时也会引入一定的噪声,最后对MTFC的适用性给出了建议。

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基于最优几何拓扑无线多传感器信息融合定位

俞晓磊;孙永荣;曾庆化;刘建业;

中国空间科学技术

摘要（2872）

利用Fisher信息矩阵方法,研究了针对距离、到达时间和方位角三种测量方式下的最优传感器—目标几何定位与拓扑图形特征。仿真结果表明,通过对最优传感器—目标几何图形特征的分析,可以获得具有最优定位性能的传感器—目标几何拓扑;同时表明,最优几何拓扑一般不是唯一的。

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高速撞击充气压力容器前壁损伤数值模拟

庞宝君;盖芳芳;管公顺;

中国空间科学技术

摘要（2678）

针对空间碎片超高速撞击充气压力容器前壁损伤问题,应用非线性动力学分析软件AUTODYN采用拉格朗日方法对球形弹丸撞击球形压力容器前壁穿孔进行了数值模拟研究。在建模过程中通过对容器壁内侧施加压力边界条件来模拟由于内充气体的作用在容器壁内产生的应力场,并通过与试验结果的比较验证了数值模拟方法的有效性。在此基础上针对容器的内充气体压力、球形弹丸直径及撞击速度对充气压力容器前壁穿孔的影响进行了研究。结果表明:在一定的气体压力下,气体压力对压力容器前壁穿孔直径与穿孔形态的影响可以忽略不计;而撞击速度及弹丸直径对穿孔直径及穿孔形态有着较大的影响,当撞击速度大于3km/s时,撞击穿孔边缘开始有裂纹产生,并且穿孔直径与裂纹直径随着弹丸直径及撞击速度的增加而增大。利用压力容器前壁穿孔的数值模拟结果进行计算可以得出当容器受到撞击速度大于3km/s的弹丸撞击后比撞击速度不大于3km/s时更易发生破坏。

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用于空间遥感的一种毫米波双通道准光系统

俞俊生;陈晓东;苗俊刚;刘绍华;徐亮;刘小明;苏汉生;魏钦刚;麦源;刘海瑞;白明;

中国空间科学技术

摘要（3729）

准光系统广泛应用于星载遥感系统中。北京邮电大学电磁场国际开放实验室以伦敦大学玛丽皇后学院发明的衍射高斯波束分析(Diffracted Gaussian Beam Analysis,DGBA)算法为基础,设计了可用于空间遥感的一种毫米波双通道准光网络系统,设计指标要求准光系统两路出射波束发散角均为10°(8.68dB波束宽为20°),旁瓣低于-25dB。该准光网络系统已在北京航空航天大学加工并实验测量。算法仿真和实验测量结果都验证了该设计的有效性。

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相对空间目标任意位置悬停闭环控制方法研究

宋旭民;范丽;陈勇;李智;

中国空间科学技术

摘要（2599）

研究了相对空间目标任意位置悬停的控制方法,针对现有的开环控制方法对外部干扰和初始误差敏感的问题,基于Hill方程提出了悬停闭环控制方法。进行了仿真计算,证明了方法的有效性。仿真结果表明:该文方法的燃料消耗与开环控制接近而控制性能更好,可以在具有初始速度误差的情况下实现相对于空间目标的任意位置悬停。

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星载软件可测试性设计方法

袁利;王磊;

中国空间科学技术

摘要（2792）

随着星载软件复杂度的增加,提高软件测试效率对保证软件质量越来越重要,软件的可测试性设计成为提高软件测试效率的关键手段。文中针对星载软件的可测试性设计提出了四种方法:设计可测试的分层体系结构可将软件故障限制在层次范围内;合约式任务模板可规范任务的输入输出,降低任务间的耦合性;状态序列编码可用于动态指示软件的切换与流向;多任务调度记录与堆栈使用记录可用于静态复现一段时间内软件的详细工作过程。可测试性设计方法应用在某项目的软件研制中,软件测试效率有明显提高,证明方法可行有效。

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毛细相变流体回路冷凝界面的稳定性

涂正凯;刘伟;刘志春;范爱武;

中国空间科学技术

摘要（3191）

依据毛细管内冷凝液柱的卢卡斯-沃什伯恩(Lucas-Washburn)方程,获得了相变毛细管中流体上升高度与毛细管半径以及热流密度的关系式,并将此关系式推广到毛细相变流体回路中,利用小扰动理论通过对界面高度的变化来分析研究冷凝界面的稳定性。文章通过研究三种不同运行状态下的界面动力学行为发现,在实际运行过程中,蒸汽管路的压力波动将使冷凝界面形成具有一定振幅的波动。

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全向式气囊着陆装置缓冲过程的仿真研究

邓春燕;裴锦华;

中国空间科学技术

摘要（2640）

为了探索火星着陆器缓冲着陆技术,以"火星探路者"登陆系统的全向式气囊缓冲装置为对象,采用大型有限元仿真分析技术,实现气囊结构和着陆过程的数学和力学建模,获得全向式缓冲气囊着陆的动态过程仿真;同时得到重要结构部位的过载、重点部位的位移和速度、气囊内部的压力和温度以及气囊结构的动态应力分布等重要指标性参数和变化曲线,确定了"火星探路者"登陆系统的缓冲特性及其仿真分析方法的工程应用。

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基于遗传算法的SOFDM信道资源动态分配策略

杨童;

中国空间科学技术

摘要（2719）

对卫星正交频分复用(Satellite Orthogonal Frequency Division Multiplexing,SOFDM)传输体制进行信道资源分配时,采用传统定界分类法存在效率较低,功率资源浪费较大等问题。文中提出一种改进的信道资源动态分配新策略,引入生物遗传算法,对信道传输特性进行适应性评估,按照"优胜劣汰,适者生存"的进化原则对信道子载波频率和功率资源进行有效分配。仿真分析结果表明,新策略获得了优于传统定界分类法的效果,在算法运行时间与传统方法基本相当的情况下,采用生物遗传算法的SOFDM系统能够更加合理地分配系统频率资源,使系统功率资源产生约1dB的增益,并有效降低系统误包率。

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在轨空间机器人参数辨识研究

田富洋;吴洪涛;赵大旭;邵兵;孙宏丽;朱剑英;

中国空间科学技术

摘要（2589）

文章以在轨自由漂浮空间机器人为研究对象,建立了基于空间算子代数的空间机器人运动学模型,研究了机器人本体和所抓取未知目标卫星的参数辨识问题,如本体和未知目标的质心、质量以及惯量张量等参数。首先基于空间算子代数理论建立空间机器人运动学符号模型;然后基于线动量及角动量守恒方程即可对空间机器人本体和未知目标卫星进行未知参数的辨识;随后分析了机器人的参数对辨识过程的影响以及参数辨识对控制规律的影响。在地面实验室中验证了本参数识别方法的可行性以及效果。

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共面圆轨道航天器在轨服务任务规划

欧阳琦;赵勇;陈小前;

中国空间科学技术

摘要（2570）

为了降低"一对多"在轨服务的成本,以共面圆轨道卫星群为研究对象,开展了在轨服务任务规划问题的研究。首先,对"一对多"在轨服务任务场景进行了分析,建立了任务规划数学模型,将其简化为包含内层Lambert问题、外层最优时间分配问题的双层优化模型。然后,给出了任务规划求解方法及流程,提出采用工程图解法的思想求解内层多圈Lambert问题,采用遗传算法求解外层最优时间分配问题。最后,以三个目标航天器为例,针对限制和不限制在轨服务任务完成总时间这两种情况,采用上述方法进行求解,计算结果验证了方法的有效性。

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远距离轨道接近及绕飞控制技术研究

吴会英;陈宏宇;余勇;赵灵峰;

中国空间科学技术

摘要（2836）

文章对半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经相近的两航天器的远距离轨控接近方案进行了理论分析。首先研究了通过改变轨道半长轴调整航天器升交点赤经变化率,进而控制轨道法向振幅的方法;其次给出控制点的选择时机与相对绕飞椭圆大小的定量关系;然后提出采用径向矢径模之差估计远距离相对运动参数方法;最后通过"神舟七号"伴星与轨道舱的远距离接近及绕飞控制仿真对理论推导进行了验证。

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