中国空间科学技术

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杨保华

2011 (5): 1-8. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2011.05.001

摘要 ( 2197 )

PDF(596KB) ( 1964 )

海洋卫星是海洋环境与灾害监测数据的重要获取手段，在海洋防灾减灾和科学研究中发挥着巨大作用。分析了海洋环境观测要素和海洋卫星在海洋环境与灾害监测中的应用状况；结合国外海洋卫星发展趋势和中国实际发展需求，提出了构建中国海洋卫星体系的发展建议，为提升海洋环境与灾害监测能力，推动中国海洋事业发展，促进国民经济和海防安全建设服务。

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基于扩张状态观测器的航天器自适应姿态控制

袁国平, 史小平, 李隆

2011 (5): 9-17. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2011.05.002

摘要 ( 1914 )

PDF(462KB) ( 1305 )

针对航天器三轴姿态大角度机动时动力学特性耦合强烈的情况，同时考虑外界干扰及执行器的不确定性，根据扩张状态观测器的相关理论，提出了航天器姿态机动的一种自适应输出反馈控制策略。首先，采用动量矩定理和欧拉法建立了航天器的姿态动力学模型。然后，在此基础上，利用扩张状态观测器能够准确地获取航天器三轴间非线性耦合及其他未知的外界干扰信息的能力，设计了一种仅需要姿态角测量值的自适应输出反馈控制律，使航天器在大角度姿态机动的同时能够通过自适应律补偿控制力矩的输出偏差。仿真结果表明，在多种任务模式下，航天器都可以很好地完成姿态机动任务，从而验证了控制律的正确性和有效性。

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利用高斯伪谱法求解小推力伴星最优释放轨迹

段传辉, 董云峰

2011 (5): 18-24. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2011.05.003

摘要 ( 2649 )

PDF(378KB) ( 1397 )

针对近距离相对运动的轨道控制问题，提出用常值小推力完成最优转移的方法。基于C-W方程，推导了相对运动解析解的表达式，讨论了在无控条件下能够形成稳定绕飞构型的初始相对速度和相对位置的限制条件，以此限制条件作为终端条件，以伴星释放时近似为零的相对速度和相对位置为初始条件，建立了利用连续小推力实现的伴星释放最优控制问题的模型。选用了高斯伪谱法将最优控制问题离散化，转化成非线性规划问题并通过系列二次规划法完成求解。数值仿真算例表明，利用高斯伪谱法求解此问题可以有效地收敛到最优解。

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航天器相对运动的两点边界值问题解析解

苑云霞, 岳晓奎, 娄云峰

2011 (5): 25-30. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2011.05.004

摘要 ( 2110 )

PDF(339KB) ( 1968 )

针对无摄椭圆轨道，推导了表示真实相对位置速度的状态转移矩阵，进而推导出了相对运动两点边界值问题的一阶解析解。所得结果不仅可指定转移时间、还可在时间范围内进行全局的燃料优化或在时间和燃料两者间折中；对于周期和非周期的相对运动均适用。仿真结果表明此解的归一化精度达到10^－6。进一步的仿真发现相对转移过程的燃料消耗会随目标轨道偏心率的增加而增加；随长半轴的增加而减少；随初始真近点角的增加呈现周期性变化；随着转移时间增加，燃料消耗的总趋势是减少的。

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大型空间站整体壁板结构技术进展

于登云, 赖松柏, 陈同祥

2011 (5): 31-40. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2011.05.005

摘要 ( 1920 )

PDF(891KB) ( 2091 )

首先介绍了国际上整体壁板结构技术的发展现状，对空间站整体壁板结构设计、材料和制造成形技术进行了分析和总结，继而展望了其发展前景和方向。同时结合国内密封舱结构技术的发展情况，指出了中国大型空间站整体壁板结构研制面临的难题和挑战，并提出了相关的研究建议。

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交会对接气浮仿真平台视觉辅助姿态确定

魏喜庆, 宋申民

2011 (5): 41-47. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2011.05.006

摘要 ( 2038 )

PDF(403KB) ( 1713 )

文章首先介绍了用于空间合作卫星最后逼近段交会对接任务的仿真平台，描述了文中使用的姿态运动学方程和视觉成像算法。为了充分利用陀螺仪和视觉系统进行姿态确定，采用传统的扩展卡尔曼滤波（EKF）对两种测量数据进行融合，实现对姿态和陀螺仪漂移的估计。为了克服EKF调节参数过多和计算过程需要求逆的问题，设计了一种新的非线性观测器。最后，通过在对接仿真平台上进行试验，对比验证了非线性滤波器的有效性以及实用性。

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卫星编队对空间非合作目标测距相对导航精度分析

苏建敏, 董云峰

2011 (5): 48-56. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2011.05.007

摘要 ( 2166 )

PDF(398KB) ( 1820 )

针对单颗卫星对空间非合作目标测距不能估计全部相对运动状态的问题，提出利用编队中多颗卫星同时测距相对导航。建立了相对运动状态估计的系统模型;推导了系统可观测矩阵;通过计算系统可观测度和采用无迹卡尔曼滤波（UKF）对目标相对运动状态进行估计，研究了观测矢量方向和数量与相对导航精度的关系。结果表明双星测距能估计全部相对运动状态，观测矢量夹角越大，相对导航精度越高，在编队尺寸远小于目标距离的前提下，多于两颗的卫星测距并不能明显提高相对导航精度。

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基于多失效模式的扭簧可靠性优化分析

王梅, 陈国定, 肖勇

2011 (5): 57-63. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2011.05.008

摘要 ( 2248 )

PDF(361KB) ( 1240 )

基于广义应力广义强度分布干涉理论和单一失效模式下扭簧可靠性计算模型，建立了多失效模式下扭簧可靠度优化数学模型，采用规格化加权法进行各失效模式影响相同（等失效效应）和有差异（非等失效效应）两种情况下的扭簧可靠度计算。在给定扭簧结构和工况约束条件下，应用提出的计算模型和技术进行了失效模式影响相同和有差异的基于可靠度最大的扭簧结构优化，与非优化结构的扭簧可靠度的比较，以及这两种情况下的扭簧可靠度比较。结果表明，提出的可靠度优化模型和方法是可靠和有效的，对于航天工程中零部件的可靠性优化分析具有很好的借鉴作用。

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脉冲星导航中最优脉冲星组合选取方法

褚永辉, 王大轶, 黄翔宇

2011 (5): 64-69. doi: 10.3780./j.issn.1000-758X.2011.05.009

摘要 ( 1940 )

PDF(333KB) ( 1354 )

分析了X射线脉冲星导航原理，发现脉冲星的位置和脉冲到达时间（Time of Arrival，TOA）的测量误差直接影响导航精度。为优选导航脉冲星组合，在误差协方差分析的基础上，提出了一种导航脉冲星组合优选方法。该方法分别定义了优选指标位置精度因子（Positioning Dilution of Precision，PDOP）和脉冲星优选指标（Pulsars Select Criteria，PSC），不仅考虑了脉冲星空间位置分布，还考虑了测量噪声差异对导航误差的影响。最后以25颗信号品质较好的脉冲星为例，仿真验证了所提方法的有效性。

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月球着陆器软着陆冲击仿真

林轻, 聂宏, 陈金宝, 万峻麟, 李立春

2011 (5): 70-75. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2011.05.010

摘要 ( 2417 )

PDF(453KB) ( 2201 )

为提高分析月球着陆器软着陆有效载荷着陆冲击响应的准确性，提出一种基于瞬态动力学的着陆器有效载荷软着陆冲击响应分析方法。根据着陆器全机结构柔性和月壤柔性对有效载荷着陆冲击响应的影响，参照某型着陆器，于MSC.PATRAN环境中建立着陆器全机柔性体模型及月壤柔性体模型，运用瞬态动力学仿真软件MSC.DYTRAN对着陆器软着陆有效载荷着陆冲击响应特性进行了仿真研究。仿真结果与试验结果具有一定的一致性。研究结果表明：使用该方法分析着陆器软着陆有效载荷的着陆冲击响应是准确有效的，能够比较逼真地模拟月球着陆器实际着陆工况。

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临近空间飞艇外形优化设计与仿真

杨燕初, 王生, 顾逸东, 李英堂, 苗景刚

2011 (5): 76-83. doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2011.05.011

摘要 ( 1896 )

PDF(378KB) ( 1786 )

以临近空间飞艇为对象，针对传统外形设计方法中存在的问题，提出了新的优化设计方法，搭建了流程框架，编制了优化程序。首先研究了遗传算法及多学科设计理论，进而在此基础上建立了飞艇阻力、体面比、应力模型，利用多学科设计理念对飞艇气动、结构、强度进行了一体化设计。其次将遗传算法引入到优化设计当中，并利用Matlab和Fluent开展了联合仿真研究。最后结合实际应用需求进行了算例分析，验证了该方法的可行性和效果。

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