中国空间科学技术

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星载大口径环形天线的系统设计

冯涛, 张庆君, 林坤阳, 王立朋, 张桥, 杨军刚, 肖勇

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 24-33. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0003

摘要（415）

PDF（pc）（9223KB）（357）

环形可展开天线是星载大口径、超大口径可展开天线的理想结构形式，是高轨遥感、高轨通信卫星应用的关键载荷。星载环形天线是由周边展开桁架和索网系统组成的典型预应力结构，型面精度和展开基频是其主要性能指标。在轨可靠展开是在轨应用的前提，可靠展开是设计的重中之重，以在轨性能指标需求为目标，分析了环形天线各系统参数对在轨性能指标的影响。通过对展开动力系统和传动力系统进行分析，阐述了环形天线各系统参数对展开可靠性的影响，总结了以结构静力学手段评价在轨性能设计和动力学手段评价展开可靠性的方法，明确了通过结构动力学方法进行强度校核和星上锁紧释放设计的星载大口径环形天线系统设计流程，提出了各设计参数的优化策略，并给出了系统设计算例，为未来超大口径星载可展开天线的技术研究和工程研制提供参考。

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陆地探测四号01星总体设计与技术创新

张庆君, 倪崇, 戴超, 刘立平, 唐治华, 舒卫平

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 1-11. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0001

摘要（656）

PDF（pc）（8217KB）（518）

为了解决低轨SAR卫星对观测区域成像幅宽小、重访时间长的问题，研制了陆地探测四号01星。其是世界首颗高轨SAR卫星，利用地球同步轨道的轨位优势，对同一地点的重访周期由低轨SAR的天级提升为小时级，幅宽由低轨SAR的百千米级提升为千千米级，可为及时、有效实施灾害应急响应提供有力支持。围绕高轨微波成像的新体制，解决了高轨微波成像、超大功率星载微波发射、超大口径星载天线、多体大挠性高精度姿态稳定控制、万瓦级强脉冲高品质电源、载荷与平台一体化高效热管理、高轨星地一体化精密定轨等一系列关键技术，实现了快重访、大幅宽、全天时、全天候的观测能力。通过分析在轨测试数据，卫星获取的高轨SAR图像纹理清晰，质量良好，可满足防灾减灾、国土资源勘查等领域使用需求。

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航天微波通信中的无源互调问题及其关键技术

陈翔, 王小丽, 孙冬全, 双龙龙, 胡天存, 崔万照, LEI Wang

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 124-134. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0012

摘要（98）

PDF（pc）（8820KB）（180）

无源互调（Passive Intermodulation，PIM）是大功率多通道微波通信系统中一种常见的干扰现象。PIM干扰对具备收发天线共用体制、高发射功率、高接收灵敏度等特点的航天微波通信有着严重威胁。PIM在航天通信系统中普遍且长期存在，有效解决PIM问题是相关通信载荷顺利研制和在轨安全运行的先决条件。中国下一代空间通信应用中，极高发/收比PIM问题更为复杂多样，PIM干扰控制成为航天工程研制和发展中举足轻重的关键技术。该文从机理、分析预测、检测定位及抑制技术等方面，全面总结了PIM问题的特点及研究现状，探讨了解决PIM问题的关键技术，结合航天应用背景，深入分析了PIM研究重点及关键技术发展趋势，为航天工程中的PIM相关研究和技术应用提供一定的参考。

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陆地探测四号星载GNSS导航系统设计及在轨效能分析

王振兴, 王煜斌, 毛志毅, 田晓彬, 刘志佳, 黄勇, 邵明学

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 12-23. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0002

摘要（402）

PDF（pc）（8610KB）（182）

陆地探测四号01星（LT4A）是全球首颗地球同步轨道合成孔径雷达业务卫星，依赖星载高轨GNSS导航接收系统实现在轨导航，并首次工程化应用于地面精密定轨任务。对星载高轨GNSS导航接收系统的在轨表现和工程化设计进行分析研究，通过星载BDS和GPS实测漏信号数据，进行了星载观测数据质量评估，并重点研究了利用星载高轨GNSS漏信号进行事后精密定轨的性能。研究结果表明，LT4A星载高轨GNSS导航接收系统可稳定捕获和跟踪BDS B1I和GPS L1频点的导航信号，满足卫星在轨实时和地面事后定轨精度需求。采用星载BDS+GPS联合精密定轨，重叠轨道内符合精度径向优于1.87m，三维优于3.07m；外符合精度径向优于1.81m，三维优于4.71m。针对高轨导航收星特点及卫星应用时效性需求，定轨系统可全流程自动化运行，保证轨道平滑及连续性，控制勒让德高阶误差引入，相关成果可应用于中国后续搭载GNSS接收机的高轨对地观测卫星计划。

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具有形态适应性的flasher折纸模型构型设计方法

郑威, 郭策, 马啸飞, 董傲, 张镇

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 143-152. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0014

摘要（106）

PDF（pc）（5551KB）（128）

针对经典flasher折痕折展形式单一、缺乏可调整性和自适应能力差等问题，在经典flasher模型几何关系研究的基础上，通过建立数学模型和理论推导，提出了一种具有形态适应性的flasher折纸模型的折痕设计方法，实现了对flasher折纸模型折叠高度、折叠-展开曲率的调节，并进行了数值仿真和实验测试。结果表明，新的折痕设计方法不但可以缩减flasher模型折叠高度，大大减小相关结构体积，还可以改变模型的折叠-展开曲率，有效提升了flasher折展结构的适应性和灵活性，可适用于大型空间折展机构的构型设计，具有较好的借鉴意义。

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针对分布式多热源的两相回路技术研究发展现状

毕涵礼, 贾志超, 李国广, 吴琪, 刘畅, 张红星, 苗建印

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 99-112. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0010

摘要（84）

PDF（pc）（11932KB）（116）

随着空间技术发展，航天器载荷集成化程度不断提高，热控系统须对分布式、多器件的热量进行收集与排散，确保器件之间的温度一致性。此外，航天器载荷功能性能增强，须推进多载荷与平台的一体化热设计。因此，须建立针对分布式多热源的有效热收集、传输与排散方法。首先，对三种单驱动两相回路的研究现状进行了调研，单驱动模式在解决多热源散热问题时存在低干度限制、蒸发器数量限制和流量分配不均等问题，因此难以满足多热源散热需求。随后，调研了针对分布式多热源的两种双驱动两相回路技术的研究现状，总结了其技术优势。受到植物输运散热系统的启发，大树是在树根渗透压和树叶毛细力的共同作用下进行稳定的供液和散热，提出了多蒸发器“渗透压+毛细力”双驱动两相回路系统，分析了其优势：利用渗透压可提升环路热管的循环驱动力，改善系统运行稳定性、实现多个热源间流量自适应调节和消除低干度限制。最后，进行了总结及给出了未来研究建议。

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基于数字孪生和机器学习的卫星未知故障检测方法

沈英龙, 蔡君亮, 林佳伟, 杨帆

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 46-58. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0005

摘要（267）

PDF（pc）（5406KB）（166）

卫星传统故障诊断方法及现有的数据驱动诊断方法都存在无法找出异于已知故障类型的未知故障的问题，可靠性与安全性较低。针对上述问题，提出基于卫星数字孪生体和多种机器学习模型的故障诊断与未知故障检测方法。首先，通过卫星数字孪生产生覆盖各种类型故障的仿真数据，并利用XGBoost分类模型和卫星真实故障样本验证了数字孪生数据的高仿真性，实现了已知故障类型的诊断。在此基础上，考虑到现有诊断方法无法精准识别未知类型故障的发生，提出一种分布外检测模型Con-DAGMM，通过正常数据和已知类型故障数据训练模型，实现了对未知故障的及时预警。利用数字孪生数据与在轨卫星真实故障数据进行实验，实验结果表明，所提方法故障诊断精度高，在测试数据上的平均准确率达到98.8%，且Con-DAGMM实现了高性能的未知故障检测，在精准率、召回率和F1分数上优于Deep-SVDD等对比方法。结果表明，卫星数字孪生可以克服卫星历史数据中故障样本稀缺的问题，且分布外检测的思路能成功应用于卫星未知故障的预警，提高了在轨卫星的安全性与可靠性。

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高轨航天器集群在轨服务智能任务规划方法

郑鑫宇, 曹栋栋, 唐佩佳, 张轶, 彭升人, 周杰, 党朝辉

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 34-45. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0004

摘要（323）

PDF（pc）（7312KB）（157）

针对高轨航天器多对多在轨服务任务规划问题，建立了考虑燃料消耗和任务时长两个优化目标的高轨航天器在轨服务任务规划模型，并提出了一种Q学习改进的多目标遗传算法（Q-learning-based Multi-objective Genetic Algorithm , QMGA）。首先，建立了基于四脉冲Lambert转移的多对多目标分配模型，并同时以速度脉冲和任务用时为目标函数，通过将问题解耦为轨道转移优化问题和目标分配优化问题实现了优化变量的降维，简化了计算过程。然后，结合Q学习提出了QMGA算法，采用Q学习在线更新多目标遗传算法的交叉概率与变异概率，提高了算法的寻优能力。最后采用QMGA算法求解模型，并将其计算结果与传统多目标遗传算法计算结果进行对比，发现QMGA算法可以得到更优的任务规划结果，计算得到的总速度增量消耗和总任务时间分别平均比MGA计算得到的结果减少了6.2%和19.7%。这一结果证明强化学习方法可进一步赋能传统智能优化方法，从而提升航天器集群任务能力。

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大规模高动态星座网络信息同步方法

孔祥磊, 孙弋舒, 吴学友, 高建威, 田志新

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 135-142. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0013

摘要（82）

PDF（pc）（3371KB）（97）

多星完成协同任务规划的关键输入要素是卫星掌握全星座状态信息。面向大规模星座星间拓扑高动态变化、星地任务传输或星间任务传输链路频繁切换，提出一种分布式自主任务规划信息同步方法。通过将星座网络在离散时间域上进行拆分，充分考虑星座网络拓扑的规则性和不可预测性，针对卫星状态具备可预测性和不可预测性，设计星座卫星之间的信息全局透明化交互策略。该策略实现分布式星上自主协同决策，显著降低对地面测控资源的依赖，提升星座自主任务规划的智能性和执行能力。对星间链路频繁断开、重建、卫星故障或新卫星补充导致的星座拓扑变化，该策略具备快速调整能力。仿真校验了理论的有效性。

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考虑太阳光压的小天体附近自然绕飞轨道研究

郎安琪, 秦子浩, 谭立国

中国空间科学技术 2024, 44 (5): 95-106. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0077

摘要（136）

PDF（pc）（11178KB）（147）

在小天体附近是否存在探测器的长寿命自然绕飞轨道是近小天体段轨道设计中的重要问题。针对不规则小天体附近复杂动力学环境，综合考虑不规则引力摄动J2、J3、J4项，太阳光压摄动和可能存在的星蚀情况，基于平均动力学和冻结轨道求解方法发展了一种能够快速确定小行星附近长寿命自然绕飞轨道的类型和存在区域（轨道根数存在范围）的半解析方法。分析了考虑光压摄动、星蚀以及小行星-探测器系统参数变化对这些轨道存在区域的影响。搜索了潜在威胁小行星99942 Apophis附近可能存在的自然绕飞轨道，发现了两类长寿命轨道族：存在域小且对参数不确定性更敏感的向日轨道族和半长轴跨度范围较大且稳定性更好的晨昏线轨道族。研究结果表明太阳光压对不规则小天体附近长寿命绕飞轨道的存在情况影响显著。考虑光压摄动后，长寿命轨道存在域显著减小。随着光压摄动的增强，向日轨道偏心率增大，而晨昏线轨道偏心率减小，两类轨道的半长轴覆盖范围均减小。

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宜居行星观测变量体系验证方法研究

欧阳青林, 刘冀林, 霍卓玺, 杨孟飞

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 69-80. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0007

摘要（197）

PDF（pc）（9939KB）（77）

宜居行星搜寻及生命信号探测是系外行星探测的热点方向，也是天文学和空间科学的前沿领域。当前相关研究面临的挑战主要有如何量化评估行星宜居性，以及如何确认观测信号代表生命存在等。为了解决上述问题，介绍了宜居行星的观测变量体系以及体系中各项要素，并提出了在对行星的有限了解情况下利用观测变量体系准确估计行星宜居性的方法。为进一步验证观测变量体系的完备性，针对体系中特征量及观测量映射开展研究。通过梳理观测变量体系的要素，模拟宜居行星的大气光谱，分析了结合真实观测数据验证模型准确性和有效性的需求，指出地球作为目前唯一已知的宜居行星样本，是系外宜居行星的绝佳观测样本。在此基础上，分析了国内外开展的将地球作为系外行星的观测研究，总结了其观测方法、研究结果和优劣势。提出了在深空轨道对地球开展积分光谱观测的任务展望，以获取实测数据。该任务能够对观测变量体系及映射完备性进行验证，为系外宜居行星探测任务提供支撑。

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空间目标天基光学定位方法综述

李瑶, 陈忻, 饶鹏

中国空间科学技术 2024, 44 (2): 1-15. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0017

摘要（488）

PDF（pc）（6075KB）（1184）

近年来空间目标定位领域不断结合网络协同、多模融合等探测技术，发展迅速。其中，基于天基光学探测的定位方法以隐蔽性好、测量精度高的独特优势在民用和国防领域应用广泛。为了分析不同情景下适用于不同类型目标的定位方法，针对基于天基光学探测的空间小目标定位进行综述。首先介绍天基光学探测技术的发展、空间目标的分类和特点以及空间目标定位的概念。然后着重分析适用于空间“小、弱”目标的单星和多星定位方法，并对近年提出的异质传感器联合定位展开说明。最后，依据成像过程建立空间目标定位误差分析模型，分析定位精度的影响因素占比并根据现存问题做出总结和展望。

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遥感船只快速目标检测技术及应用

王海涛, 贺治钧, 周天启, 马岳

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 153-161. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0015

摘要（60）

PDF（pc）（5459KB）（56）

目前现有的大部分方法对细粒度遥感船只检测识别精度较低，并且星载计算机算力有限，常用的浮点精度数据类型所带来的大量计算和存储需求使其难以满足模型在轨部署的需求。面向这些挑战，提出了一种基于模型量化的细粒度遥感船只快速目标检测方法。首先设计了一种基于融合智能的检测网络，解决了“类内差异大、类间差异小”的难题，可有效提高细粒度船只检测识别的准确度。在此基础上，进一步提出了一种高精度的模型量化方法对裁剪边界实现了优化，可有效提升在轨遥感图像检测识别速度。在多个数据集上的测试表明，所提出检测方法相比于现有研究实现了超过5.9%的最大精度提升，同时量化方法可实现1.2%的最大性能提升，可在降低模型计算量的同时保持较高的精度，可适用于星载计算机的应用。

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地月空间基础设施体系架构与发展设想

杨孟飞, 彭兢, 李炯卉, 倪彦硕, 朱舜杰, 杜颖, 徐宝碧, 黄晓峰, 张正峰

中国空间科学技术 2024, 44 (3): 1-14. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0034

摘要（1675）

PDF（pc）（7344KB）（1889）

建设地月空间基础设施，为人类在地月空间的活动提供基础性、通用性的通信、导航、监测等服务，既可满足中国后续月球探测国家重大工程任务需求，同时可以加速推进地月空间航天产业发展，对于推动中国科技强国、航天强国建设具有重大的战略意义。在阐明地月空间基础设施概念、分析研判国内外发展现状的基础上，紧密围绕重大工程和航天产业持续性发展需求，提出地月空间基础设施体系架构设想，明确系统服务、系统组成、“云-域-端”网络体系以及内部和用户接口体系。最后以分阶段逐步建成技术先进、布局合理的地月空间基础设施，提供自主开放、安全可靠、长期连续稳定运行的通用化服务为目标，提出发展展望和发展建议，为中国地月空间基础设施发展建设规划提供参考。

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资源强耦合下改进遗传测控调度方法

尹霞, 韩笑冬, 李朝玉, 徐瑞

中国空间科学技术 2025, 45 (1): 59-68. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2025.0006

摘要（167）

PDF（pc）（3665KB）（56）

随着航天器智能化发展，航天器数量增加、任务数量及复杂度增加导致智能航天器测控需求增加，测控调度资源耦合程度增大，求解空间维度呈现指数型增长，然而现有方法对资源耦合问题的研究较少且调度效率无法满足任务需求。针对上述问题，提出了资源强耦合下改进遗传测控调度方法，首先对多星测控调度问题进行建模，分析测控调度问题中的资源耦合性，定义适应度函数及哈希表类型的冲突字典；在遗传算法基础上设计了任务序列与收益并存的二维染色体编码形式，提出了优势任务相关的初始种群多线程并行生成方法，引导优化解的探索方向；设计了并行顺序解耦的交叉、变异算子，在冲突字典的辅助下，按照基因顺序实现高效实时的资源耦合处理，最终通过迭代得到测控调度解序列。通过多组仿真试验结果，证明了该方法均具有良好的收敛性，且与常规遗传算法对比试验中，该方法任务收益平均提高了21.31%，同时运行时间平均降低了24.36%，进而验证了资源强耦合下改进遗传测控方法的高效性，为智能航天器运行及管理提供技术支撑。

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改进U-Net网络及在遥感影像道路提取中的应用

孔嘉嫄, 张和生

中国空间科学技术 2022, 42 (3): 105-113. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0041

摘要（359）

PDF（pc）（10925KB）（361）

高分辨率遥感图像分割在军事、民用等领域具有良好的应用前景，但由于复杂的背景条件以及干扰物的遮挡，导致现有算法无法较好地从遥感影像中提取道路细节信息。研究基于改进UNet网络模型，提出了MDAU-Net（multi dimension attention U-Net）网络结构模型，通过对U-Net网络结构加深至七层结构来提升精细分割道路的能力；并提出了一种多维注意力模块MD-MECA（multi dimension modified efficient channel attention），将其添加至编码部分的特征传递步骤中，以达到对编码部分的特征传递进行优化的目的；其中利用DropBlock与Batch Normalization解决网络训练过程中出现的过拟合。试验结果表明:改进后算法可以有效提升道路的提取效果，在测试集上的准确率达到了97.04%。

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基于地球GNSS和导航增强星的地月空间导航方法

同钊, 朱向鹏, 陈素芳, 徐连军, 蒙艳松

中国空间科学技术 2024, 44 (3): 69-79. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0040

摘要（362）

PDF（pc）（11532KB）（424）

针对载人登月及无人月球探测后续任务中亟须突破的高精度实时自主导航需求，拥有GNSS自主导航能力具有重大意义，符合未来月球探测任务简便、低代价导航发展趋势。而将地球GNSS导航直接应用到地月空间导航场景所能提供的实时导航能力有限，无法满足高精度导航应用的需求。因此，提出了一种基于地球GNSS和导航增强星的地月空间导航方法，通过仅增加一颗月球空间导航节点，在播发导航信号的同时，分别建立与地球GNSS导航星座和月球用户之间的双向时间同步链路，将钟差与位置误差进行解耦，实现月球用户的高精度实时三维绝对导航。仿真结果表明，该方法能大幅提升月球用户的几何精度因子，可获得优于50m的实时定位精度，具有很强的实用性。

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嫦娥六号飞行方案的任务几何规划方法

孟占峰, 高珊, 赵峭, 张相宇

中国空间科学技术 2024, 44 (6): 1-15. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0086

摘要（515）

PDF（pc）（15016KB）（447）

嫦娥六号任务实现了国际首次月背无人采样返回。飞行方案规划是探测器总体设计中重要的工作之一。传统的飞行方案规划方法通常将飞行方案规划转化为约束优化问题，存在着约束条件不能直接满足的缺点，并带来设计变量多、计算效率低、物理意义不明确等问题。提出了一种新的基于任务几何的飞行方案规划方法。该方法通过空间任务几何分析，充分利用地月和月地转移轨道对近月点位置的约束、日-地-月天体运动约束以及采样点与环月轨道面的几何约束，降低了设计变量维度，进而直接导出了飞行任务规划结果。该方法由于任务几何条件直接满足设计约束，因此大幅度提升了计算效率，同时还具有几何意义直观明确、设计结果易于验证等优点。该方法已经成功应用于嫦娥五号和嫦娥六号任务的飞行方案规划和轨道设计中，对后续月球探测型号也有推广和应用价值。

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模块化空间折展机构研究现状与展望

田大可, 高海明, 金路, 刘荣强, 马小鸥, 范小东, 郭振伟

中国空间科学技术 2021, 41 (4): 16-31. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0047

摘要（712）

PDF（pc）（19796KB）（747）

模块化空间折展机构具有拓展灵活、通用性好、适应性强等特点，可满足长距离深空探测、长期在轨空间站建设和超广域卫星通信等重大航天工程对大型/超大型空间折展机构的需求，是一种新型关键的航天装备。针对应用需求，阐述了模块化空间折展机构领域的研究进展，重点介绍了伸展臂、太阳翼和空间可展开天线等3类折展机构中具有模块化特征的典型构型，分析了模块化空间折展机构的结构组成、展开原理、驱动方式及应用现状，从机构创新设计方法、地面微重力试验及仿真、空间在轨装配技术、空间在轨建造技术等4个方面，展望了模块化空间折展机构未来的发展方向，旨在为大型空间折展机构的研究和应用提供借鉴与参考。

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空间站太阳翼振动测量中的无线传感器网络系统

郎燕, 梁鹤, 牛和明, 张国琪, 张锦江, 郭朝礼, 李林

中国空间科学技术 2024, 44 (6): 108-121. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0096

摘要（80）

PDF（pc）（13218KB）（178）

基于中国空间站太阳翼挠性振动测量和动力学参数辨识需求，中国首次在轨成功应用了无线加速度计传感器网络。首先介绍了天和核心舱、问天实验舱上的无线传感器网络架构设计，然后针对挠性辨识多源数据融合需求,提出基于无线时延自主寻优补偿的应答式TCP/IP校时策略和基于无线基准节点的广播式UDP校时策略。针对无线节点通信链路可能被太阳翼阵面遮挡而造成的测量中断问题，提出基于中继代传的自主无线网络拓扑动态管理策略，实现了振动测量数据的高可靠传输。总结了天和舱、问天舱无线加速度计传感器网络在轨应用情况，通过飞行实测数据证明实现了TCP/IP 模式下校时精度优于 20ms、UDP 模式下校时精度优于 70ms 的时间同步能力;以太阳翼 180°转角下的主动激振工况实测数据评估了无线网络的高可靠采集能力，满足太阳翼模态辨识要求。最后基于空间站太阳翼振动测量飞行试验情况，对未来无线传感器网络的在轨广泛应用提出了几点启示。

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