中国空间科学技术

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载人小行星探测轨道设计

武江凯, 王开强, 张柏楠, 白明生, 李志海

2013 (1): 1-6. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.01.001

摘要 ( 1918 )

PDF(404KB) ( 1335 )

文章应用Lambert理论对载人小行星探测的轨道进行设计。结合轨道设计的基本条件与假设，建立了基于Lambert问题的轨道模型，并进行了仿真验证，结果证明模型正确有效。采用该模型，以发射窗口在2045年编号为89136的载人探测小行星A为例，给出了轨道设计的结果，同时对不同的故障情况下任务中止轨道及其特性进行了分析，对探测器应急返回能力进行了探讨。

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零动量卫星轮控系统可重构性设计研究

顾朋, 王大轶, 刘成瑞

2013 (1): 7-14. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.01.002

摘要 ( 1920 )

PDF(365KB) ( 1504 )

针对卫星姿态控制系统设计中常见的动量轮配置问题，总结了星上常用的5种轮控系统构型，首先对各种构型从角动量包络、干扰力矩下动量轮的饱和情况、系统功耗和可靠性等方面进行了可重构性分析和比较，在此基础上提炼了动量轮可重构性设计准则,可为轮控系统的设计提供参考依据。

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SGCMG框架伺服系统扰动力矩分析与控制

鲁明, 张欣, 李耀华

2013 (1): 15-20. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.01.003

摘要 ( 1676 )

PDF(397KB) ( 1300 )

单框架控制力矩陀螺框架伺服系统对扰动力矩抑制能力的不足限制了其控制精度的进一步提高。文章对框架伺服系统受到的扰动力矩及其对框架伺服系统控制性能的影响进行了分析；设计了基于终端滑模变结构控制策略和扰动观测器的框架转速控制器；利用变结构控制对系统干扰的不变性和对滑动模态控制的快速响应特性，实现了框架伺服系统在扰动力矩波动，尤其是高频扰动力矩波动条件下的高精度控制。仿真结果表明，相比传统的比例-积分-微分控制策略，提出的控制方法可行有效，将框架转速波动量缩小了2/3。

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单框架控制力矩陀螺构型分析与奇异可视化

魏孔明, 吴忠, 刘涛

2013 (1): 21-29. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.01.004

摘要 ( 2009 )

PDF(657KB) ( 1529 )

在单框架控制力矩陀螺(SGCMG)系统构型的分析和评价指标中，构型效益和可控效益分别反映了构型角动量包络和奇点在空间中的分布，可在一定程度上反映构型的性能。然而，构型效益不够直观，而可控效益中包含了角动量包络大小的影响。为此，将构型效益归一化，并从可控效益中去除角动量包络的影响，定义了两个新的构型指标——角动量利用率和非奇异率，对构型进行分析和评价。在此基础上，为了直观反映不同构型对奇点分布的影响，引入奇异可视化方法对不同构型下的奇异角动量曲面分布情况进行了对比分析。分析结果表明，SGCMG个数和构型的对称性是影响构型指标和奇异角动量曲面分布的主要因素。

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Halo轨道族延拓方法及特性研究

刘磊, 刘勇, 曹建峰, 唐歌实, 胡松杰

2013 (1): 30-36. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.01.005

摘要 ( 1943 )

PDF(467KB) ( 982 )

对Halo轨道周期和运动范围等特性的研究是平动点任务设计的首要前提。针对大幅值Halo轨道和完整Halo轨道族的应用需求及其数值计算问题，面向当前应用广泛的地月系和日-地月系共线平动点，基于延拓法研究了圆型限制性三体问题下的Halo轨道族数值计算和运动学特性，给出了Halo轨道族延拓计算方法。数值仿真了族参数选择对轨道族计算的影响，得到了地月系和日-地月系共线平动点的大范围南北Halo轨道族，同时给出了轨道族的轨道周期变化和空间位置变化特性。研究结果表明，固定延拓步长下，L1点Halo轨道族应选择会合坐标系x坐标作为族参数，L2点Halo轨道族应选择y方向速度或者周期T作为族参数。方法适用于任意三体系统平动点的周期轨道族计算，特别是对其中的状态转移矩阵简单修改后可用于完整力模型下的Halo轨道（族）的数值设计。

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精密单点定位部分模糊度固定方法

赵兴旺, 张翠英

2013 (1): 37-44. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.01.006

摘要 ( 3044 )

PDF(572KB) ( 1189 )

提出一种新的模糊度固定方法，并把算法应用到精密单点定位（Precise Point Positioning，PPP）中，将模糊度进行选择固定，以实现恶劣环境下快速、有效获得较高PPP固定解的目的。该方法以模糊度固定成功率和Ratio因子为约束条件，基于最小方差优先固定的模糊度子集选取方法实现PPP中模糊度的部分固定。算例从模糊度固定可靠性、收敛速度以及PPP固定解精度等方面对部分模糊度固定方法进行了分析。结果表明，该方法使得PPP模糊度固定的平均可靠性比传统固定方法提高了近一倍、参数解算的平均收敛时间缩短了1/4左右。因此，更适合在初始阶段观测信息较少或残余误差较大而难以固定全部模糊度的时候，快速获得较高精度的PPP固定解。

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空间相机热平衡试验温度预测方法改进及应用

石进峰, 吴清文, 黄勇, 杨献伟

2013 (1): 45-52. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.01.007

摘要 ( 2106 )

PDF(460KB) ( 955 )

为实现对航天器热平衡试验平衡温度的预测，建立了热平衡温度预测的方程式，对影响预测结果的各参数进行了分析。首先，由节点网络法推导出平衡温度表达式，介绍了其基于非线性最小二乘法的求解过程，建立了平衡温度的迭代方程；其次，结合大量的试验数据，对影响迭代结果的3个因素进行了统计分析，并最终确定了各因素的合理取值范围；最后，利用温度预测程序对某空间相机热平衡试验中低温工况的平衡温度进行了预测，并与试验结束后的结果进行了对比。结果表明，预测温度与试验数据的误差为±1℃（在3%之内），满足精度要求，对热平衡温度准确的预测有效的缩短了试验时间，节省试验费用。

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空间机械臂系统总体技术指标确定方法

徐文福, 杜晓东, 王成疆, 梁斌

2013 (1): 53-60. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.01.008

摘要 ( 2663 )

PDF(497KB) ( 1971 )

总体技术指标的确定是空间机械臂总体设计中的关键，基于此，文章提出了一种空间机械臂总体技术指标确定方法，并进行动力学仿真研究。首先从任务目标出发，结合总体约束条件，对空间机械臂的长度、末端位姿精度、末端最大运动速度、关节驱动力矩等技术指标进行论证；然后建立系统的多体动力学模型，对常规工况和极限工况下空间机械臂的带载操作过程进行动力学仿真，以验证所确定的总体技术指标。仿真结果表明，所提出的思路和方法对于空间机械臂的设计和研制具有一定参考作用。

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基于SSA和BSS的单通道盲信号分离算法

于宁宇, 马红光, 姜勤波, 石磊

2013 (1): 61-68. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.01.010

摘要 ( 2063 )

PDF(478KB) ( 1334 )

针对空间侦察中单通道宽带接收机截获到多个独立辐射源信号时的盲源分离问题，提出了一种新的单通道盲信号分离算法。该算法首先利用奇异谱分析（SSA）构建伪阵列信号，进而采用盲源分离算法（BSS）实现信号分离。仿真试验表明：该算法可以有效地分离空间侦察中的几种常用信号，对单频信号和线性调频信号构成的单通道信号，在信噪比大于6dB时，分离前后信号的相似系数大于0.9；对不同的相移键控信号构成的单通道信号，在信噪比大于4dB时，误码率小于0.01。

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基于普吕克直线的交会对接相对位姿确定算法

李静, 王惠南, 刘海颖

2013 (1): 69-74. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.01.010

摘要 ( 1846 )

PDF(344KB) ( 1561 )

为了描述航天器交会对接中的相对位置和姿态测量信息，提出了结合特征线的双目视觉测量以及普吕克直线方程来进行航天器交会对接的相对位姿测量算法。传统算法中航天器的相对位姿是分开测量和计算的，普吕克直线方程则统一描述了两个航天器的相对位姿信息。首先采用双目视觉算法计算得到目标航天器中两条非共面直线在追踪航天器下的坐标值，然后根据普吕克直线方程得到这两条直线在两个坐标系下的相对位姿关系，最后通过采用奇异值分解的方法解算出两个航天器间的相对位姿信息。仿真结果表明该算法不仅实现了位置和姿态的统一测量，而且能够满足航天器交会对接相对位姿的测量要求，验证了该算法的科学合理性与解算快捷性。

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多终端在星上多频时分多址系统中的分配

于佳, 宗鹏

2013 (1): 75-83. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.01.011

摘要 ( 2031 )

PDF(528KB) ( 1404 )

由于卫星资源有限并且昂贵，多频时分多址(MF-TDMA)接入方式被广泛应用于现代宽带通信系统的上行链路设计中。时隙分配算法的有效性是高效利用MF-TDMA系统资源的保证。针对卫星系统的特性，提出了一种基于函数权值的卫星时隙的分配算法，通过最优化权值的方法，有效地提高了资源利用率。通过仿真分析了不同业务的时延性能和信道利用率，并且与几种典型的分配算法进行了比较。仿真结果表明，文中的分配算法能够有效地提高信道利用率，在终端数量较多时，优势更为明显。文中提出的新算法简单，计算时间短，能够有效地在卫星网络中实现。

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