航天器工程

研究与设计

  • PULSAR低轨卫星导航星座性能分析研究

    张弓;马福建;聂欣;陈秋丽;李平;张旭;王腾;

    低轨卫星导航系统是当前卫星导航领域关注热点,文章以美国修娜空间系统公司的PULSAR低轨卫星导航星座为例,首先介绍了其发展规划和最新进展,然后从对地覆盖特性、GNSS天基监测能力、星间建链情况、掩星事件数目等方面,分析了不同建设阶段的星座特性和最终定位性能。结果表明,在完全服务能力阶段,PULSAR星座能够提供全球8重以上(95%)覆盖,位置精度因子优于3.5(95%),具备米级独立定位能力,联合GNSS可将精密单点定位收敛时间显著缩短约90%,与此同时,在星载导航接收机的支持下,能够满足对GNSS的时空基准增强、空间天气监测、天基完好性监测等需求。相关结论可为我国低轨卫星导航系统建设提供参考。

    2024年01期 v.33;No.164 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 2117K]
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  • 面向微纳遥感星座构建的阻力差分控制方法

    张国云;龚轲杰;何雨帆;陈军;蔡立锋;王超;马腾;贺于珍;

    基于整星质量、功耗、体积和成本考虑,一些微纳卫星通常不加装推进系统。为满足这类微纳遥感卫星构建星座的要求,提出采用阻力差分控制(无动力控制)技术实现星座构建的方法。通过调整太阳翼迎风面积,利用星间阻力差增大或减小2颗卫星轨道半长轴之差,在不改变卫星飞行姿态、不影响有效载荷应用的情况下实现微纳遥感星座相位控制。利用20颗微纳遥感卫星构建星座对阻力差分控制方法进行验证,结果表明:将阻力差分控制技术应用于微纳遥感星座相位控制,能顺利完成微纳遥感卫星同一轨道面的等相位部署,并成功实现星座构建。

    2024年01期 v.33;No.164 11-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
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  • 空间站舱段平转式转位方案设计与验证

    罗超;罗文成;刘冬雨;史纪鑫;

    根据我国空间站实验舱在转位前后对天/地指向不变的任务需求,提出舱段平转式转位方案,设计基于转位机构的舱段转位实现方案。转位期间,空间站组合体采用重力梯度被动稳定姿态飞行,解决姿态主动停控时空间站稳定指向的难题。通过设计选取合适的转位任务窗口,确保转位全程测控链路畅通、光照充足,以提高任务安全性和可靠性。地面试验和在轨实验舱转位任务实施,全面验证了空间站舱段平转式转位方案的正确性。

    2024年01期 v.33;No.164 19-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 718K]
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  • 基于延迟接受的低轨星座用户接入策略

    李学富;耿座学;王英伍;王培继;赵思卫;朱宇;杨明;魏小兰;刘靖;

    针对低轨星座用户接入问题,设计了一种基于延迟接受的用户接入策略,综合考虑了多属性偏好序信息。对星地融合通讯系统进行建模,并利用连接关系矩阵描述用户与基站之间的覆盖关系。同时,根据卫星中继基站位置和低轨星座构型计算出卫星中继基站与卫星之间的连接关系矩阵,并将频谱资源划分为信道单元。根据建立的模型,综合考虑信道资源分配和干扰管理,提出多属性评价的偏好序信息,包括用户与小区回程链路的信道增益、干扰增益、小区回程容量和小区负载水平等。经过理论分析证明了所提出的匹配策略的稳定性和帕累托最优性。仿真结果表明所提出的用户接入策略(UADA)算法性能明显优于其他算法。

    2024年01期 v.33;No.164 26-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 771K]
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  • 低轨倾斜轨道卫星太阳电池阵防遮挡设计与分析

    苏宝法;仇恒抗;王凯;宋园;李沐昀;丁丕满;马聚沙;曹程;

    低轨倾斜轨道卫星轨道面光照角周期变化,太阳电池阵受照情况复杂,其输出电流呈现波动。为此,文章分析卫星各种工况下的本体遮挡面积,结合太阳电池阵遮挡工作特性分析及阴影遮挡试验结果,开展太阳电池阵防阴影遮挡设计,并采用投影法进行卫星本体遮挡影响分析。结果表明:卫星本体遮挡时,电流损失预计值与在轨遥测电流损失值基本一致,分析误差小于2%。上述分析结果可为卫星复杂遮挡工况下电源系统能量平衡设计提供参考。

    2024年01期 v.33;No.164 36-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 623K]
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  • 一种高效星载功率调节与配电单元设计与实现

    蔡晓东;杜青;徐泽锋;张俊亭;杨袆;夏宁;王超;

    文章结合深空探测供配电分系统任务特点,提出功率调节、配电、火工控制等多功能模块轻小型一体化设计的必要性。介绍了国外功率调节与配电单元的研究现状、国产功率调节与配电单元研制的意义,功率调节与配电单元组成及功能设计,并通过多母线融合设计、多路放电均流设计、单元集成化设计等关键技术,解决了深空探测器高可靠轻小型化功率调节与配电单元设计难题。在轨飞行结果表明:功率调节与配电单元功能正常,工作可靠,性能优良。功率调节与配电单元的国产化设计实现,可为其它航天器的设计提供参考和借鉴。

    2024年01期 v.33;No.164 42-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 706K]
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  • 卫星电缆网数字化安全设计及应用

    朱效杰;李庆;孟宪超;顾永坤;周静;

    针对目前卫星上存在的电缆网静电、带电插拔、操作安全等安全问题,文章从设计安全性、工艺安全性、操作安全性、数据安全性4个方面,提出了电缆网数字化安全设计方法。经试验验证,结果表明:该方法可以解决电缆网存在的安全问题,可为电缆网数字化安全设计提供参考。

    2024年01期 v.33;No.164 49-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 448K]
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  • 利用中继卫星的航天器入轨段天基测控技术研究

    王雪宾;冯兆祎;张晓俊;周庆;刘红杰;

    大规模星座入轨段测控对卫星安全至关重要,但同一地面站同时支持的卫星数量有限。为解决大规模星座发射入轨段地面测控资源不足的问题,文章首先介绍了目前一箭多星的入轨段测控方法,然后从天基测控支持大规模星座入轨的可行性和可靠性角度出发,对中继卫星的能力和中继测控终端的设计进行了研究,提出一种利用天基测控实现多星入轨段测控的方案。该方案详细分析了大规模星座卫星入轨初期测控链路的影响因素,并给出一种综合利用软件仿真结果和星上自主计算结果的稳定可靠的入轨段天基测控方案。该方案仅需在现有中继测控终端使用方法基础上进行适应性更改即可满足多星入轨需求,方法简便易实现。

    2024年01期 v.33;No.164 56-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 371K]
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  • 航天器数据定义方法及其工具设计

    王彧泽;吕良庆;何睿;

    为解决传统的数据对象采用接口控制文件方式进行定义,不同的航天器上的数据对象定义方式也是不同的,导致在任务期间不易修改,跨任务时数据格式难以复用等问题,文章基于欧洲空间标准化合作组织(ECSS)提出的包应用标准(PUS)中的数据定义方法,实现对数据对象的通用化定义,并给出了通用的数据对象Schema。基于该方法,设计了数据定义工具,供用户完成对数据类型、数据参数和数据格式的定义。该工具可以单独使用,也可以辅助已有的工具完成数据定义工作。以遥测场景为例,结合空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的基于可扩展标记语言的遥测遥控信息交换标准(XTCE)对工具进行验证。结果表明:使用数据定义方法定义出的通用的数据对象是可行的,并且可以按需进行标准格式转换,便于信息在异构数据系统之间交换。

    2024年01期 v.33;No.164 62-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]
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  • 卫星指向式双通道遥感相机设计与验证

    褚备;李玲;范建凯;高扬;张孝弘;

    提出一种指向式双通道卫星遥感相机设计,将大范围指向镜和双通道焦面组件相结合,可实现可视范围超1000 km的多光谱成像功能。指向镜的镜头采用大口径高轻量化设计,具备良好的成像稳定性和抗力学性能。机构部分采用高精度驱动单元和精密测角装置,能保证视轴在大范围转动过程中的精确指向。焦面组件采用双通道楔板分光设计,实现9个谱段的高精度配准,保证相机图像融合的质量;光机结构优化设计实现相机的高稳定性。地面环境试验表明:相机具有较高的指向精度、良好的稳定性和环境适应性。

    2024年01期 v.33;No.164 68-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 499K]
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  • 基于辐射不变点的高光谱遥感传感器交叉定标方法

    李映潭;杨辽;王杰;

    针对遥感影像数据处理中的辐射定标问题,关键在于精确获取辐射标定系数,以确保遥感影像像元亮度(DN)值与地表辐射值之间的准确对应。文章引入了地表矿物粉尘源调查卫星一等B级(EMIT L1B)数据,结合先前光谱成像仪器的经验和方法,提出了一套高光谱遥感传感器交叉定标的方法,基于多卫星数据和自动化程序完成了高光谱卫星定标系数的获取并提高了辐射不变点选取的准确性与效率。基于地表矿物粉尘源调查卫星(EMIT)与资源一号02D卫星数据采集交叉点,通过辐射不变点回归得到一套准确的定标系数。同时,引入了哨兵二号(Sentinel-2)数据选取辐射不变点,选取方法为通过自动化的程序对比两个光谱之间的相似度,该方法进一步提高了选点的高效性和可靠性。使用标准误差和相关系数评价标定后波段间的误差和相关性,其中最大标准误差低于0.008,145个波段相关系数大于0.90,证明了交叉定标方法能够获得高质量的反射率光谱曲线,对提高影像数据的准确性和可用性具有借鉴意义。

    2024年01期 v.33;No.164 75-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1059K]
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  • 航天器用水热管冻结特性数值模拟研究

    牟玉鹏;刘剑术;李小斌;张红娜;李凤臣;韩冶;王泽鸣;柴宝华;

    热管在空间探测工程中具有重要应用,是航天器的重要导热元件。文章通过引入毛细力动量源项的数值模拟方法,对水热管在设计工况和低功率工况下工作及可能的冻结过程进行数值模拟研究。结果表明:水热管在设计工况下工作时,蒸汽与液膜表面存在剪切作用,热管的温度沿轴向降低,轴向最大温差不超过3 K,具有良好的等温性。低功率工况下,热管冷凝段的温度降低至工质的熔点以下,工质冻结沉积,低温区逐渐扩散至冷凝段末端,冻结沉积最终将吸液芯完全堵塞,导致热管失效,不再具有良好的等温性能和传热性能。研究结果可为热管的长期稳定运行设计提供参考依据,为空间探测工程的成功保障提供科学参考。

    2024年01期 v.33;No.164 84-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 535K]
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  • 航天器用界面导热填料应用状态接触传热系数分析

    韩崇巍;金迪;杨居翰;赵啟伟;张旸;李文君;杜卓林;

    为解决航天器用RKTL-DRZ-2型导热脂及RKTL-DRNJ-1型导热凝胶2种新开发导热填料无实际应用状态下接触传热系数数据的问题,采用试验方法对其接触传热系数进行研究,得到在航天器上设备典型尺寸及不同固定螺钉分布情况下的接触传热系数。试验结果表明:在相同安装状态下,与目前常用的RKTL-DRZ-1型导热脂相比,RKTL-DRZ-2型导热脂对界面接触传热性能改善效果较好,RKTL-DRNJ-1型导热凝胶较差。此外,获取了保证导热填料填充效果的实施经验,并给出了导热填料的选用建议。试验分析结论可应用于选用导热填料时的航天器热设计及热控实施。

    2024年01期 v.33;No.164 92-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 487K]
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发展与综述

  • 高通量卫星资源管控系统现状与趋势研究

    秦鹏飞;衣龙腾;周业军;张程;董赞扬;戚凯强;曾令超;

    随着灵活载荷技术的发展,高通量卫星从大容量向兼顾灵活性发展,资源管控系统作为高通量卫星在轨应用的关键部分,对提升系统资源利用率和降低单位带宽使用成本至关重要。文章总结了国外高通量卫星资源管控系统及资源管控算法的最新研究进展,包括泰雷兹公司、GMV公司、欧洲卫星(SES)公司、卫讯(Viasat)公司等提出的高通量卫星资源管控系统。结合高通量卫星资源在轨灵活管控需求,提出后续高通量卫星资源管控系统的发展趋势,例如,基于人工智能的资源管控系统成为后续发展的重要方向,同时,随着星上处理能力与存储能力的提升,星载资源管控系统架构也成为有潜力的发展方向而受到运营商的关注。

    2024年01期 v.33;No.164 99-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 587K]
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  • 空间小碎片抱捕用连续型机器人结构综述

    杨承旭;王丽华;危清清;赵志军;王耀兵;

    空间小碎片的抓捕任务需要空间机器人在没有合作信息的情况下对目标进行抓捕,连续型机器人本体可在缺少抓捕对象精确测量信息的条件下,直接利用大容差实现高可靠抱捕任务。文章针对连续型机器人在空间小碎片抓捕领域的应用需求,对连续型机器人的驱动方式,以及绳驱动连续型机器人的主干、关节进行详细的调研和对比分析,在此基础上提出绳驱动连续型机器人结构设计需关注的关键问题,最后针对应用于空间抱捕任务的连续型机器人结构技术的未来发展进行展望。

    2024年01期 v.33;No.164 107-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 285K]
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  • 深空探测任务智能规划技术发展综述

    师明;高宇辉;崔云飞;张弓;

    围绕深空探测任务发展对飞控组织实施的要求,文章介绍了任务智能规划的内涵,总结当前科技成果转化遇到的挑战,结合前沿技术与工程经验,提出通用规划处理流程,从领域建模、智能求解两个关键环节综述当前技术发展情况。针对未来国家重大航天工程需求,提出对技术发展趋势和研究方向的思考,可以为构建飞控任务智能规划通用平台、提升地面任务决策智能化水平提供参考。

    2024年01期 v.33;No.164 115-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 299K]
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测试与试验

  • 一种数据驱动的卫星健康状态判读模型

    刘传鲁;李常亮;高伊萱;章雷;薛彬;

    针对海量卫星健康管理数据的处理面临参数维度高、冗余参数多、参数间关系难量化、健康状态难以定量判读的问题,文章提出一种结合相关性聚类分析的数据处理机制和多分类器集成的健康状态判读模型。首先通过最大信息系数(MIC)量化参数关系并提取关键特征,然后应用聚类分析将关键特征参数数据转换成健康状态知识库,最后基于健康知识库集成训练多分类器来实时监测卫星的健康状态。应用某卫星载荷的遥测数据对该模型有效性进行了验证,结果表明:该判读模型经过数据挖掘后的关键关联参数训练,具有较好的卫星异常状态识别能力,其准确度达到了98%,可为在轨卫星健康状态监视手段的选择提供参考。

    2024年01期 v.33;No.164 123-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K]
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  • LEO航天器太阳电池阵激光诱导电弧放电试验与分析

    尉德杰;朱立颖;武建文;刘业楠;王志浩;王思展;聂翔宇;杜嘉余;

    基于太阳电池阵空间电弧放电理论,对纳秒脉冲激光诱导太阳电池阵电弧放电机理进行分析,采用空间放电模拟试验系统,试验研究了低地球轨道(LEO)等离子体环境下纳秒脉冲激光诱导太阳电池阵电弧放电的功率密度阈值及其放电特性。试验结果表明:LEO等离子体环境下激光诱导太阳电池阵电弧放电的功率密度阈值约为1.08×10~8 W/cm~2,与无激光诱导相比,放电持续时间增加了20%,且每施加1次纳秒脉冲激光诱导电弧放电概率约为60%。对比分析不同工况下的太阳电池阵损伤效应可得:纳秒脉冲激光诱导电弧放电破坏绝缘层最严重,容易造成太阳电池阵中部分PN结短路失效,其损坏程度远远大于空间环境太阳电池串间电弧放电烧蚀损坏效应和盖玻片表面热应力损伤造成的PN结断路失效。此结论可为航天器太阳电池阵放电试验的措施及试验参数选取提供参考。

    2024年01期 v.33;No.164 131-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 445K]
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  • 基于COTS的航天器CAN总线测试方案

    李宏亮;谭征;

    针对航天器系统级测试中控制器局域网(CAN)总线测试设备通用化程度低、研制成本高、实时性难以保证的问题,设计了一种基于商用货架产品(COTS)的航天器CAN总线测试方案,可通过配置实现航天器CAN总线节点模拟、数据监视及处理等功能。经测试验证,该方案满足航天器系统级测试需求,可为后续航天器CAN总线测试设计提供参考。

    2024年01期 v.33;No.164 138-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 597K]
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卫星应用

  • 面向海浪遥感卫星标定的漂流波浪浮标关键技术研究

    温琦;李洋;马昕;李俊漾;王暖升;

    在精细化海洋观测领域,遥感卫星海浪方向谱的获取存在精度低、累积误差大等问题,设计了一种基于Transformer神经网络的海浪方向谱估计方法,通过引入稀疏自注意力机制以及物理引导模块等,实现海浪方向谱的高精度表达;海上试验测试结果表明,新提出的海浪方向谱估计方法与传统海浪方向谱估计方法相比,文章提出的模型估计方向谱更符合理论谱形,伪峰较少,平滑性和一致性方面表现较好,并且对数据噪声的容忍度更高。同时,设计了一种基于人工智能芯片的漂流波浪浮标系统,通过AI软硬件系统对不同任务进行动态调度分配,实现浮标低功耗运行,有效提升了波浪测量性能及海上工作时间,是遥感卫星高精度获取大范围、长时序全球性海洋观测数据的一种有效补充。

    2024年01期 v.33;No.164 146-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 482K]
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  • 神舟十七号航天员乘组圆满完成第二次出舱活动

    <正>~~

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  • 《中文核心期刊要目总览》2023年版入编通知

    <正>《航天器工程》主编先生/女士:我们谨此郑重通知:依据文献计量学的原理和方法,经研究人员对相关文献的检索、统计和分析,以及学科专家评审,贵刊《航天器工程》入编《中文核心期刊要目总览》2023年版(即第10版)之航空、航天类的核心期刊。《中文核心期刊要目总览》2023年版从2021年10月开始研究,研究工作由北京大学图书馆主持,共32个单位的148位专家和工作人员参加了本项研究工作,全国各地9473位学科专家参加了核心期刊表的评审工作。

    2024年01期 v.33;No.164 154页 [查看摘要][在线阅读][下载 485K]
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