- 汪中生;孟占峰;高珊;周文艳;
在探测器月球采样返回任务中,从环绕月球的轨道返回地球的转移入射考虑采用一次变轨或两次变轨的方案。其中,月地转移入射一次变轨方案要求采用大推力变轨发动机,难以实现高精度轨道控制。为此,文章提出将月地转移入射一次变轨机动改为分两次执行,两次间隔大约1天的优化策略。首先讨论了月地转移入射一次变轨的基本设计方法,然后给出了月地转移入射两次变轨方案的优化设计算法流程,并采用数值算例进行了说明。此外,还对月地转移入射三脉冲变轨方案和低能月地转移轨道展开了讨论,并在多方案比较分析的基础上,推荐了月球采样返回任务采用的月地转移入射变轨策略。
2019年01期 v.28;No.134 10-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 233K] [下载次数：145 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 王楷文;彭松;刘少创;李海飞;
六轮月面巡视器采用的滚动窗口避障算法利用局部地图信息,通过评价函数在规定的待选圆弧中选择最优圆弧作为巡视器的行走路径。由于该算法的输入信息较少,应用于多障碍地图时规划成功率较低。文章通过改进的A*算法生成辅助线,将辅助线作为巡视器执行圆弧的选择依据。在此基础上提出了一种基于辅助线优化的算法,通过引入全局地图信息改进原始算法。相关仿真试验证明优化后的算法具有更高的成功率以及更短的规划路径。在实际试验中的应用验证了此算法的可行性,此算法在今后巡视器路径规划的研究和应用中具有一定的参考价值。
2019年01期 v.28;No.134 19-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 458K] [下载次数：436 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：14 ] |[阅读次数：1 ] - 于龙江;蒋方华;姜洋;喜进军;
相比于传统对地观测卫星,敏捷卫星可沿滚动、俯仰、偏航三轴进行快速机动,理论上可以实现对地面任意走向条带目标的成像。针对该成像需求,文章设计了敏捷卫星一般轨迹主动推扫成像模式。在一般轨迹主动推扫过程中,卫星三轴姿态均连续变化,文章给出了适用于主动推扫成像过程的姿态规划算法。对于一轨内多个条带目标的成像时序规划问题,建立成像开始时刻规划模型,采用序列二次规划算法对该模型进行求解。针对典型应用场景的仿真算例表明,成像过程规划算法是合理的。从成像质量保障的角度出发,分析了主动推扫成像过程的卫星姿态控制精度、姿态稳定度等影响因素的影响链路,并提出了工程控制要求,可为卫星工作模式设计提供参考。
2019年01期 v.28;No.134 27-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 300K] [下载次数：372 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：0 ] - 杨淑利;刘志全;黎彪;刘颖;陈艳平;
利用Kane法多体动力学基本理论,建立适用于空间框架型多模块柔性太阳电池阵的展开机构多体系统动力学模型,进行了框架型电池阵展开机构的展开方式和展开过程的仿真分析,并与ADAMS软件计算结果进行了对比,获得了机构组成部件在展开过程中的几何位置、速度、加速度等动力学特性,分析了框架展开机构各个铰接点受力的作用规律。结果表明:Kane法模型计算得到的单模块框架展开机构根铰转动规律与ADAMS分析结果基本相同,说明了Kane法建模的有效性和正确性;对于4模块框架展开机构,距离框架根部固定点越远的铰接点,其线速度和线加速度曲线在框架展开末期变化幅值越大;中间铰接点在展开初始状态所受的垂直于展开平面的作用力最大,在展开过程中逐渐减小;合理控制框架展开机构各运动部件的驱动力矩是保证框架按照确定规律展开的必要条件。研究结果可为空间框架型柔性太阳电池阵展开机构设计提供参考。
2019年01期 v.28;No.134 35-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 445K] [下载次数：273 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 张国云;王大鹏;蔡立锋;张国雪;张卫涛;
针对反作用飞轮长时间工作出现的性能退化问题,提出一种反作用飞轮和磁力矩器联合控制使反作用飞轮延寿的方法。通过滚动轴在姿态机动模式下采用比例积分微分(PID)轮控,而在正常稳态模式下使用比例微分(PD)磁控,实现在不降低姿态控制精度的前提下减少反作用飞轮工作时间,从而延长其工作寿命的目标。对联合控制姿态的延寿方法进行仿真分析,验证滚动轴稳态磁控算法、磁控接入及退出条件的正确性。以某低轨卫星为例进行在轨验证,遥测数据显示:卫星正常运行2年多,滚动轴姿态超差最大约2.6°,且绝大部分时间均小于1°,卫星稳态情况下没有自主切换回PID轮控方式,飞轮因长期轴承摩擦引起的电流、温度增大趋势得到有效缓解,飞轮在轨寿命得到延长。
2019年01期 v.28;No.134 42-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 382K] [下载次数：219 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 冀红霞;宗红;
针对小天体探测器着陆图像匹配信息存在数据量大、计算机存储空间有限等问题,提出一种基于改进BRISK和RANSAC的小天体探测器着陆图像匹配算法。首先,在Harris角点检测算法中引入尺度估计和尺度空间,在特征描述子建立阶段改进BRISK算法,提出降低相关性的采样点对选择策略,以减少计算量;然后,利用改进的RANSAC算法去除误匹配。在图像旋转、光照强度、高斯噪声、尺度因子的干扰影响下,仿真分析改进算法与基于BRISK的经典算法的匹配结果。分析结果表明:改进算法减少了计算量和存储空间,并在一定干扰情况下具有鲁棒性,可为后续视觉导航提供有效的陆标信息。
2019年01期 v.28;No.134 48-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 440K] [下载次数：156 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 芮小博;李一博;刘圆圆;綦磊;曾周末;
针对航天器外壳复杂加筋板结构的泄漏定位问题,提出了一种可在复杂结构中对连续泄漏信号进行定位的幅度谱索引法。使用分布式传感器网络,基于前验幅度谱特征值建立索引矩阵,根据最小方差确定泄漏位置。利用激光多普勒测振仪与加筋铝板搭建了实验系统,选取了3种类型135个声源进行定位实验。结果表明:与网格中心重合的情况下,可以达到4.3mm的平均误差,所有样本的平均定位误差在21.7mm。文章提出的幅度谱索引法有一定的普适性,同样适用于其他航天器复杂结构的结构健康监测及泄漏定位预警。
2019年01期 v.28;No.134 55-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 280K] [下载次数：127 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 刘承山;陈秀群;钱志源;
随着空间站等航天工程的推进,大功率、长寿命(低轨15年)、高可靠的滚环电传输技术需求日益紧迫。针对滚环摩擦副的结构设计,建立了滚环摩擦副的运动学模型。根据运动学模型确定了滚环摩擦副结构,并采用ADAMS软件仿真验证了摩擦副的纯滚动及运动自适应性;理论分析了摩擦副的接触电阻和疲劳寿命,对柔性环的循环应力进行了FEM仿真;开展了单环3kW大功率滚环样机1.5×105转的寿命试验验证。结果表明:在单环传输功率提高为滑环6倍的前提下,寿命周期内滚环单环的接触电阻及其波动值均小于1mΩ,研究结果可为空间大功率长寿命滚环的设计提供参考。
2019年01期 v.28;No.134 60-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 610K] [下载次数：252 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 郑红阳;赵欣;王德伟;徐侃;张加迅;
针对现有的两种热控技术体系尚不满足未来航天器要求的在轨服务能力,文章结合热控单项技术在可维修、自适应方向的发展现状,从系统层面和热量的收集、传输、排散各环节对潜在的可维修热控技术进行了分析,提出了未来的发展方向,构建出新的"模块化自适应热控技术体系"。该技术体系基于热总线,主动热控装置、设备的适应性和鲁棒性更强。在此基础上,提出了可更换、可修复、可重构和可补充4种热控系统在轨维护类型,并初步研究了各类型的实施方案和可行性。
2019年01期 v.28;No.134 69-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 230K] [下载次数：383 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 张晓峰;赵璇;诸成;冯建朝;刘红;吴立;
针对目前航天器展开机构直接热控实施的功能局限性和可靠性风险的问题,提出了一种采用间接控制点控制目标点温度的设计方法,并以某卫星展开机构的热控设计为例,对关键机构部位的热控设计进行了阐述。仿真分析、地面热试验与在轨数据结果均表明:该间接热控设计方法能够满足机构产品的控温需求,展开机构的顺利展开验证了此方法的正确性和合理性,可为以后机构产品的热控设计提供借鉴。
2019年01期 v.28;No.134 77-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 349K] [下载次数：383 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 陈世杰;孙世卓;付大伟;曾毅;
针对上面级直接入轨卫星转移轨道阶段用电需求如何解决的问题,文章根据上面级供电接口通用设计原则,从电源拓扑、箭内星用电池、供电安全等3个方面提出"一箭双星"上面级直接入轨卫星星箭电接口具体设计方法,并对其发射应用情况进行了总结。应用结果表明,该设计可以满足卫星与上面级分离前5h以上的用电需求,可以为各类型的上面级直接入轨卫星星箭供电接口设计提供参考,解决转移轨道段用电难题,提高卫星用电效率和可靠性。
2019年01期 v.28;No.134 84-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 277K] [下载次数：113 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 沈小虎;吴伟;王翠莲;
双向单程体制星间通信测距接收机中,基带负责通信测量的现场可编程门阵列(FPGA)工作时钟通常与外部时频单元送给接收机的10.23MHz时钟是异步关系,这样会导致FPGA内部产生的测距时刻与10.23MHz产生的测距时刻(即秒脉冲上升沿时刻)不完全同步,为了以时频单元输入的测距时刻为基准,需要对FPGA内部产生的测距时刻与时频单元产生的测距时刻进行同步处理。文章提出一种采用伪码锁相跟踪测量的测距修正方法,用FPGA的工作时钟去采样跟踪时频单元10.23MHz时钟,最终输出测距时刻脉冲和相位差,其中测距时刻脉冲用于采样测距信号,而相位差则转换为时间差用于对测距结果进行修正。经理论分析、仿真及FPGA验证,结果表明:此方法可以实现两个异步时钟测距时刻的高精度同步,测量精度高可达皮秒量级,且实现简单,占用FPGA资源较少。
2019年01期 v.28;No.134 90-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 609K] [下载次数：139 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王晨;何善宝;尹伟臻;李殷乔;
研究了用"均方误差(MSE)准则"将星载放大器的非线性和正交频分复用(OFDM)信号的高峰值平均功率比(峰均比,PAPR)结合在一起,代替仅以PAPR作为衡量准则的传统方法,仿真结果表明,"MSE准则"可以有效改善OFDM卫星通信系统性能,在信道条件差改善信号的非线性畸变度的同时,能够对抗多径衰落,MSE准则的选择性映射法比PAPR准则的选择性映射法性能改善2dB。信道条件好时,单载波频分多址接入(SC-FDMA)系统性能要比OFDM系统好约0.4dB。OFDM技术的卫星应用为星地融合通信提供了技术途径。
2019年01期 v.28;No.134 98-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 341K] [下载次数：273 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 马强;赵欣博;李琳;
提出了一种基于网络流算法的备份环开关切换方法,以解决传统人工枚举法寻找通信卫星转发器备份环最优配置效率低下的问题。首先,将放大器、开关和通道作为顶点,射频链接作为边,根据备份环的拓扑关系建立网络模型。其次,采用Busacker-Gowan迭代法构造出一个值不断增加的流的序列,直到找到网络的最小费用最大流。最后,根据最小费用最大流得出备份环的最优配置。此算法可用于搜索备份环的最优主份配置和最优备份配置。仿真结果表明该算法能够快速准确的找到最优方案,可以显著提高转发器设计的效率。
2019年01期 v.28;No.134 103-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K] [下载次数：88 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 田华东;金迪;左子瑾;
为解决在轨卫星10N推力器点火异常无法及时发现的问题,根据10N推力器热平衡方程,考虑空间外热流、加热器加热、推进剂燃烧和向深冷空间热辐射等因素,应用10N推力器在轨实测温度数据,建立了精细化的10N推力器点火温度数学模型;进一步考虑测温热敏电阻测量误差,建立了10N推力器点火温度包络线模型;在此基础上提出了基于温度模型的10N推力器点火异常发现方法。该方法计算精度较高,绝对误差小于3℃,在10N推力器点火温度偏离正常趋势3～5℃后即可快速发现。以东方红3号平台某卫星为例进行了案例应用,所提方法计算得到的10N推力器点火温度理论值与实测值最大仅差2.72℃,证明所提方法预测精度较高,对于及时发现10N推力器点火异常、保证卫星轨道或者姿态控制的成功具有重要作用。
2019年01期 v.28;No.134 112-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 236K] [下载次数：64 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]