中国空间科学技术

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基于多冲量能耗估算的小推力任务窗口搜索

蒋小勇, 张洪波, 汤国建

2014 (4): 1-7. doi: 10.3780/j.issn.1000.758X.2014.04.001

摘要 ( 1303 )

PDF(812KB) ( 1313 )

针对小推力轨道设计中任务窗口参数具有范围跨度大、非连续性强、对设计结果影响显著等特点，提出了一种基于多冲量能耗估算的任务窗口搜索方法。该方法基于多冲量轨道和小推力轨道的能耗一致性，先由朗伯特两冲量轨道经过数次迭代扩展快速获得多冲量轨道，再通过多冲量轨道能耗估算对任务区间进行全局栅格搜索，最终得到任务窗口的可行区域。仿真结果表明：1）该方法同时适用于交会和飞越任务；2）同朗伯特两冲量相比，它与小推力轨道能耗的一致性更强；3）同Sims和Flanagan最优多冲量相比，计算时间缩短了1~2个量级，计算效率显著提高。地球-火星交会任务的仿真应用表明，该方法只需8.59s即可获得任务窗口的可行区域，进而快速给出小推力最优转移轨道，验证了该方法的有效性。

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面向非合作目标抓捕的机械臂轨迹规划方法

徐拴锋, 杨保华, 张笃周, 朱志斌, 唐强, 张海博

2014 (4): 8. doi: 10.3780/j.issn.1000.758X.2014.04.002

摘要 ( 1323 )

PDF(785KB) ( 1138 )

文章针对非合作目标抓捕问题设计了基于误差反馈系数的机械臂轨迹规划算法。考虑到空间机械臂在轨服务要求，采用反作用零空间方法来规划机械臂运动轨迹以实现机械臂与航天器之间的协调运动。为避免在规划起始阶段位姿误差较大可能导致机械臂关节速度过大的问题，引入了位姿误差反馈系数。为对空间机械臂抓捕非合作目标的轨迹规划技术进行验证，搭建了地面半物理仿真系统。试验结果表明，通过合理选择位姿误差反馈系数，设计的轨迹规划算法能够使固定基座机械臂末端执行器以较为均匀的速度逼近非合作目标，并能以较高精度实现对非合作目标的抓捕。该试验可以为空间机械臂抓捕非合作目标的轨迹规划提供参考。

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导航卫星高精度太阳光压摄动分析建模及验证

陈秋丽, 王海红, 陈忠贵

2014 (4): 16. doi: 10.3780/j.issn.1000.758X.2014.04.003

摘要 ( 1638 )

PDF(748KB) ( 1331 )

为提高导航卫星精密定轨与轨道预报精度,提出了一种导航卫星太阳光压摄动的分析建模方法。相较于其他摄动因素模型完善且精度较高，光压摄动由于太阳活动导致太阳能量误差、卫星姿态控制误差和表面材料老化等问题，是最难以精确建模的摄动源，也是动力学模型最大的误差源。基于此，提出了一种基于卫星的姿态控制规律，通过分析法建立卫星太阳光压摄动模型，给出了光压摄动加速度在星体坐标系中的模型，并以GPSBlockIIR为例进行了验证。计算结果表明，该仿真分析法所建立的摄动模型与T30模型、ECOM模型精度接近，达到了光压建模研究的初步计算要求。

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基于改进FCM的北斗三频组合观测值选取

何伟, 陶庭叶, 王志平

2014 (4): 24. doi: 10.3780/j.issn.1000.758X.2014.04.004

摘要 ( 1924 )

PDF(620KB) ( 1230 )

以北斗卫星导航系统三频双差为基础探讨了组合观测值及误差，针对以往采用聚类方法在研究GPS三频组合数据过程中的不足，提出了基于距离修正的增量模糊C均值算法。通过调节因子有效地修正了样本中心与聚类中心的距离，获得合理的隶属度，从而得到正确的分类；构造了基于距离修正的聚类有效性指标，自动获取最佳聚类数，避免了人为确定聚类数的不合理性；在此基础上引入增量的思想，数据增加时以原有的数据集为基础，根据阈值进行归类，不需要重新进行初始计算。通过矩阵变换法及实例验证了该方法的可行性和可靠性。

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大型太阳帆薄膜折叠及展开过程数值分析

黄小琦, 王立, 刘宇飞, 杨辰, 陈颖

2014 (4): 31. doi: 10.3780/j.issn.1000.758X.2014.04.005

摘要 ( 1573 )

PDF(767KB) ( 1265 )

针对深空太阳帆帆面薄膜折叠方式及太阳帆空间展开过程的优化问题，在叶内折叠、叶外折叠方式的基础上，提出了一种斜叶外折叠方式，并通过建立不同的参数模型，利用ANSYS/LSDYNA有限元软件对5种折叠模型展开过程进行了力学分析。分析结果表明，新提出的斜叶外折叠方式是较适合空间应用的太阳帆帆面折叠方式。太阳帆在空间展开过程中帆面应力与展开速度、折叠宽度等因素相关，帆面与支撑杆连接的顶点区域是整块帆面应力最大的区域，应重点进行加固。研究结果将为大型太阳帆薄膜材料选择及结构设计提供重要依据。

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一种高精度实时GPS卫星钟差预测算法

雷雨, 李变, 赵丹宁, 胡永辉

2014 (4): 38. doi: 10.3780/j.issn.1000.758X.2014.04.006

摘要 ( 1367 )

PDF(652KB) ( 935 )

为获得高精度实时GPS卫星钟差，文章提出一种基于多项式和最小二乘支持向量机(LeastSquaresSupportVectorMachines,LSSVM)相结合的钟差预报方法。该方法采用国际GNSS服务发布的超快速观测星历建模进行短期预报，首先根据卫星钟的物理特性用附有周期项的多项式模型进行拟合以提取趋势项和周期项，然后用LSSVM对多项式拟合残差进行建模预报，最后将预报结果加上趋势项和周期项，得到最终的钟差预报值。试验结果表明，所提算法能够实时有效地对GPS卫星钟差进行预报，且精度优于超快速预报星历。

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基于核部分非负矩阵分解的亚像元级地物光谱分析

崔建涛, 厉小润, 赵辽英

2014 (4): 46. doi: 10.3780/j.issn.1000.758X.2014.04.007

摘要 ( 1255 )

PDF(810KB) ( 729 )

为了进一步提高亚像元级地物的光谱分析精度，提出了一种基于核部分非负矩阵分解KernelProtectionNonnegativeMatrixFactorization,KPNMF）的非线性解混算法。首先通过基于凸面几何理论的端元提取方法提取纯像元端元候选像素集合，然后根据候选像素的空间纯度指数判断纯像元端元。在纯像元端元信息已知的条件下，利用核方法对部分非负矩阵分解（ProtectionNonnegativeMatrixFactorization，PNMF）进行推广，构造相应的目标函数，推导迭代求解过程，分解求得亚像元端元光谱和所有端元的丰度。试验结果表明，提出的解混算法具有良好的非线性分解能力，解混结果优于线性解混算法。

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串联型MPPT空间电源系统稳定性技术

林文立, 张晓峰, 杜青, 王超

2014 (4): 53. doi: 10.3780/j.issn.1000.758X.2014.04.008

摘要 ( 1711 )

PDF(578KB) ( 1227 )

串联型最大功率点跟踪（MPPT）空间电源系统存在母线电压振荡或跌落等不稳定现象，文章以MPPT不调节母线电源拓扑为研究对象，建立了系统等效电路模型，通过小信号等效分析、状态空间方程特征根求解等手段，分别对MPPT控制域及电压控制域下电源系统的稳定性进行了分析。结果表明，在太阳电池阵及阵列功率调节器特性曲线一定的条件下，通过对二者间电感、电容参数合理配置，可以保证系统稳定。在MATLAB/SIMULINK中搭建了串联型MPPT不调节母线电源系统仿真模型并进行实例仿真，仿真结果验证了理论分析的正确性。

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卫星测控天线日照温度场极端工况预测方法

马维超, 朱敏波, 叶海洋, 连培园

2014 (4): 59. doi: 10.3780/j.issn.1000.758X.2014.04.009

摘要 ( 1531 )

PDF(702KB) ( 1262 )

针对卫星测控天线日照温度场产生的热变形影响天线电性能问题，提出了一种预测天线极端温度工况的方法。该方法将太阳照射参数与天线面板方程有效结合起来，求得天线面板的太阳直射点运动轨迹，从而确定天线姿态参数。在I-DEAS中建立该姿态的模型，同时引入环境因素的影响，进行瞬态仿真分析，预测天线的极端温度工况。通过试验天线，验证理论计算太阳直射点运动轨迹与极端温度预测方法的正确性。

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GNSS弱信号两级快速傅里叶变换捕获方法

苏悦, 王建辉

2014 (4): 66. doi: 10.3780/j.issn.1000.758X.2014.04.010

摘要 ( 1340 )

PDF(595KB) ( 1206 )

高动态弱信号条件下，为了提高捕获过程实现的灵活性，提出了两级快速傅里叶变换（FFT）多普勒频率捕获方法，第一级FFT使用较短的相干积分时间将多普勒频率搜索范围划分为多个粗分格，第二级FFT在每一个分格内对多普勒频率进行更精细的搜索。采用文章提出的捕获方法，可以降低FFT点数，简化实现复杂度；另一方面，计算第一级FFT时可通过流水线操作提高资源利用率。为了验证所提方法的正确性，仿真实现了两级FFT捕获方法。结果表明，两级FFT方法能在高动态弱信号条件下正确捕获多普勒频率。

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电离辐照诱发面阵电荷耦合器暗信号增大试验

王祖军, 罗通顶, 杨少华, 刘敏波, 盛江坤

2014 (4): 72. doi: 10.3780/j.issn.1000.758X.2014.04.011

摘要 ( 1560 )

PDF(818KB) ( 1253 )

针对电荷耦合器件（CCD）〖BFQ〗在空间轨道环境中应用时易受到辐射损伤的影响，对面阵CCD的电离辐照损伤效应问题进行了试验研究。首先，通过开展面阵CCD⁶⁰Coγ射线电离辐照效应试验，在暗场条件下测试了面阵CCD辐照后输出信号随积分时间的变化，并拟合计算出暗信号斜率。然后，对比分析了不同偏置条件下辐照后暗信号退化的试验规律；分析了不同偏置条件下辐照后暗信号的退火恢复情况；分析了不同积分时间、不同总剂量下的暗信号不均匀性的变化规律。最后，阐述了电离辐照损伤诱发面阵CCD暗信号增大的物理机制。结果表明：面阵CCD对电离辐照损伤很敏感，在进行航天器成像系统设计时，要充分考虑CCD受电离辐照损伤带来的影响。

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“天巡一号”微小卫星星务故障管理设计

陈志明, 刘海颖, 叶伟松

2014 (4): 79. doi: 10.3780/j.issn.1000.758X.2014.04.012

摘要 ( 1711 )

PDF(567KB) ( 1394 )

对“天巡一号”微小卫星的总体情况进行了简单介绍，并针对星务管理系统的功能给出了设计方案。从硬件和软件上提出了基于局部冷冗余备份的多项故障预防及故障处理设计，并设计了电源安全管理及软件容错等多项可靠性措施，提高了星务管理系统的可靠性及安全性，符合“天巡一号”微小卫星星务系统采用单一中央数据处理系统，集成星务管理及姿态控制能力的设计方案。

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