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宇航学报杂志 2015年第08期

Journal of Astronautics

主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国宇航学会
国际刊号:1000-1328
国内刊号:11-2053/V
审稿时间:1-3个月
全年订价:¥ 984.00
创刊:1980
类别:工程科技II
周期:月刊
发行:北京
语言:中文
起订时间:
曾用名:宇航学报
出版社:协会类
邮编:100048
主编:马兴瑞
邮发:2-167
库存:200
主要栏目:
  • 论文
  • 实验研究
  • 研究简报
  • 评述
  • 综述
  • 工艺
  • 动态
  • 火星进入段纵向脱敏局限性分析与三自由度脱敏设计

    作者:龙也 刘一武 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    针对火星进入段制导存在的"进入状态偏差"问题进行脱敏轨迹设计研究,以增强制导鲁棒特性,提升末端状态精度。首先分析倾侧角反转逻辑对弱机动能力航天器制导精度的影响,结果表明,存在倾侧角调整性能约束时,反转逻辑会引起末端状态偏差并使系统对进入状态偏差敏感度上升,当制导采用现有纵向脱敏方法时其影响尤为突出,会导致严重失效问题;然后在解决敏感度传播奇异问题的基础上提出三自由度脱敏设计。其主要思路是轨迹优化中采用三自由度动力学方程,而敏感度罚项仍由纵向敏感度传播方程得出。蒙特卡洛仿真结果表明本文方法对进入状态偏差具有显著增强的鲁棒性能。

  • 混合推进最省燃料轨道设计方法

    作者:张晨 赵育善 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    使用混合推进方式设计地-月圆型限制性三体模型下的最省燃料转移轨道。将化学发动机以及电推进发动机的燃料消耗总和作为目标函数进行优化,推导一阶必要条件和雅可比矩阵。选择从近地圆轨道出发到达地-月L1附近Halo轨道的转移轨道为例测试上述方法。仿真结果表明,相比发射脉冲固定的情况,混合推进方式进一步降低了燃料消耗,而且给出了飞行时间和燃料消耗不同的组合方式,给予任务设计更大的灵活性。

  • 侧向喷流干扰流场建立与消退过程数值模拟

    作者:刘耀峰 薄靖龙 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    针对高超声速轨控侧向喷流的非定常干扰效应问题,应用非定常数值模拟方法和多重网格加速收敛技术,研究了锥-柱-裙外形轨控侧向喷流干扰流场的建立和消退过程,获得了详细的喷流瞬时干扰流场结构特性,分析了法向力放大系数、干扰力矩系数、法向力系数及俯仰力矩系数随时间的变化特性。研究结果表明:在侧向喷流干扰流场建立和消退过程中气动力变化较大,存在峰谷值;法向力放大系数及干扰力矩系数的定常值和非定常时均值之间存在明显差异。

  • 谐波力矩测量技术分析和优化设计

    作者:王雪竹 崔龙 李洪谊 王越超 李涛 张涛 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    为实现空间环境下机器人关节的谐波传动输出力矩测量,研究测量柔轮形变获取力矩的谐波测力技术。使用LS-DYNA有限元分析软件对谐波传动进行瞬态动力学分析,得到谐波柔轮的动应变特性,以此为依据对谐波测力技术的应变片设计方案进行分析和优化设计。经优化设计的谐波力矩传感器在未滤波的情况下均方根误差为1.6%,稳态测量误差为2%,采用低通滤波后稳态测量误差降至0.5%,满足空间机器人关节力矩测量的需求。

  • 惯导/测距/测速相结合的安全软着陆自主导航方法

    作者:吴伟仁 李骥 黄翔宇 张洪华 王大轶 张哲 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    针对地外天体软着陆中惯导误差随时间增大,无法提供准确的高度和三维速度信息的问题,提出了一种惯导、测距和测速相结合的安全软着陆导航方法。该方法以惯导为基础,利用测距仪修正惯导的高度信息,利用测速敏感器修正惯导的速度信息。详细介绍了惯性导航的基本原理及测距、测速组合修正的策略,对软着陆过程的动力学模型、敏感器测量模型、滤波方程、地形对修正的影响,以及组合使用的策略和算法等问题进行了论述。数学仿真结果表明惯导、测距和测速相结合的方法能够满足安全软着陆的需要。

  • 一种X射线脉冲星导航的多普勒频移估计方法

    作者:孙海峰 包为民 薛梦凡 方海燕 李小平 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    为了探索脉冲星Doppler导航在近地轨道的应用,建立了近地轨道Doppler频移估计的数学模型,引入RANSAC算法和航天器速度先验信息,改进了时域χ2统计的计算精度和搜索效率,使用RXTE卫星的Crab脉冲星实测数据进行方法校验,最后讨论了影响速度测量的主要误差。结果表明:提出的方法能够有效地跟踪航天器速度变化,对于轨道高度为570 km的RXTE卫星,沿脉冲星视线方向的速度估计误差为±110 m/s,加速度估计误差为±0.5 m/s2。

  • 对空间碎片的相对位姿估计

    作者:宋亮 李志 马兴瑞 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    针对几何、质量特性参数均未知的空间碎片,提出一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的相对位姿估计算法。该算法以单目相机获得的目标图像特征视线信息作为测量输入,以目标姿态、姿态角速度、惯量比、相对位置、相对速度和特征位置作为滤波状态。对算法进行可观性分析,给出两个可以保证算法可观性的条件。分别针对不同条件进行数值仿真,仿真结果表明新算法能够对几何和质量参数未知的空间碎片进行有效的相对位姿估计。

  • 含扩张状态观测器的高超声速飞行器动态面姿态控制

    作者:刘晓东 黄万伟 禹春梅 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    针对高超声速飞行器复杂非线性、高不确定性和强通道耦合等特点,提出了一种飞行器姿态控制的非线性设计方法。根据高超声速飞行器无动力飞行的姿态运动方程组,给出一个可面向姿态控制的非线性设计模型。针对一类非线性系统,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的动态逆设计方法,并通过动态面控制理论,将其应用于高超声速飞行器的三通道姿态控制中。仿真结果表明,相比基于传统动态逆的动态面控制方案,本文所提出的控制方案可以保证飞行器快速、精确地跟踪角位置指令,并且具备针对系统不确定性的强鲁棒性能。

  • 无阻力双星串行编队相对位置有限时间控制

    作者:张永合 梁旭文 张健 胡庆雷 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    研究无阻力卫星构成的双星串行编队相对位置的有限时间控制问题。首先,选取两颗卫星位置连线中点为参考坐标系原点,考虑J2摄动项,建立了双星相对位置的动力学模型。与传统的主从式卫星编队模型中假设主星为理想运动不同,本文的建模方法同时考虑了两颗卫星受到扰动的情况。而后,为使无阻力卫星编队相对位置快速达到期望状态,采用自适应参数更新律和加幂积分技术设计控制律,实现了闭环系统的实际有限时间稳定。最后,通过数值仿真校验了本文控制器的有效性和鲁棒性。

  • 非线性H∞导引律设计与分析

    作者:刘利军 余臻 沈毅 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    针对导弹拦截目标制导过程中的测量噪声和干扰以及未知目标机动,本文提出了具有严格解析形式的三维非线性H∞导引律的设计方法。通过构建基于改进极坐标系下的三维弹目相对运动方程和存在多种测量噪声和干扰下的弹目相对运动方程,归纳推导出简洁的导弹拦截目标的系统方程;利用非线性H∞控制理论构造相应的HJI偏微分方程不等式,并且提出了HJI偏微分方程不等式的一种解法,得到了一组解析解,同时得到了拦截系统的一个正定储能函数,进而构造了非线性H∞导引律;通过分析非线性H∞导引律的设计方法和几项关键的制导拦截影响因素,定性指出了如何调整设计参数能够有效对抗各种不利因素,提高制导性能;最后,仿真研究验证了非线性H∞导引律的有效性和定性分析的有效性。

  • RBCC燃烧室超声速反应混合层特性的大涡模拟

    作者:魏祥庚 曹东刚 秦飞 吴继平 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    以飞行马赫数为4.5 Ma的RBCC发动机典型工作状态为研究背景,采用大涡模拟研究了支板火箭射流和空气来流形成的超声速反应混合层的掺混燃烧过程,获得了燃烧室内详细的流场结构和流动特征,分析了强射流条件下超声速反应混合层的特性。结果表明由于速度梯度的存在,火箭射流进入燃烧室后与空气来流形成环形剪切层,剪切层内丰富的旋涡结构主导火箭射流和空气来流的掺混燃烧,随着湍流能量的串级输运,化学反应过程中释放的能量将被转化成细观尺度的湍流动能,大尺度旋涡将能量传递给小尺度旋涡并最终耗散,细小尺度的旋涡一方面能够促进燃烧反应物的掺混并强化燃烧过程,另一方面会给化学反应过程带来强烈的脉动,使得局部火焰淬灭,火焰结构表现出明显的非定常性。

  • 多基线组合求解深空航天器载波相位模糊方法

    作者:周欢 李海涛 陈少伍 徐得珍 董光亮 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    针对深空航天器高精度定位需求,提出多基线组合求解载波相位模糊方法,获得比群时延更精确的相时延,极大地提高无线电干涉测量精度。首先建立多基线组合求解载波相位模糊的数学模型,推导该方法对长短基线组合的约束条件。然后利用美国甚长基线阵(VLBA)对本文方法进行仿真校验,结果表明航天器定位精度可以达到纳弧度量级。最后结合我国已有干涉测量网,分析在我国未来深空探测任务中采用多基线组合测量载波相时延的可行性,给出满足方法约束的站址选择建议,可为我国深空导航无线电干涉测量技术的发展和深空测控网的完善提供参考。

  • 一种用于深空通信的系统LT码

    作者:王丽娜 魏鹏 胡广大 唐伟 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    针对传统LT(Luby Transform)码用于深空通信时性能不理想的问题,通过重构LT码的二分图设计适用于深空通信环境的系统LT码,提出一种去环编码算法。采用外信息转移图分析系统LT码的收敛阈值,然后通过仿真试验评估系统LT码的性能。仿真结果表明,采用本文提出的编码方案的系统LT码能够明显降低错误平层,提高译码算法的性能。

  • 一种基于相干叠加的复合载波导航信号捕获方法

    作者:罗瑞丹 徐颖 袁洪 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    针对复合载波导航信号多载波结构特征,基于检测性能、运算复杂度、硬件资源占用情况三方面的综合考虑,提出了一套适用于该信号的捕获架构和处理方法。该架构采用PMF-FFT算法对复合载波各子载波进行分别或统一处理,然后利用各子载波频点间隔信息,对信号进行循环移位并相干叠加,以充分利用信号能量进行检测判决。理论分析和仿真实验表明,与传统的卫星导航信号单载波捕获架构相比,该架构在有限的硬件资源和计算能力的情况下获得了较好的检测性能。

  • 适合临近空间通信的Ka/V双频口径耦合天线设计

    作者:陈长兴 蒋金 凌云飞 华伟民 陈强 任晓岳 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    为了减缓飞行器在临近空间高速飞行时产生的等离子体鞘套"黑障"对其通信影响,根据ITU分配的临近空间3区业务频段,设计了一种在Ka/V双频段工作的口径耦合微带天线。该天线在中间缝隙开一圆孔,通过改变圆孔大小实现双频工作,并组成1×4的天线阵列,实现了在Ka和V两个频段的通信。设计结果表明:在Ka频段的-10 d B带宽达到11.33%,V频段带宽达到2.52%,满足其在临近空间3区业务的通信频段。该天线易于实现,结构简单,可为临近空间通信飞行器天线设计提供参考。

  • 载人航天器主动热控系统热负荷布局优化

    作者:彭灿 徐向华 梁新刚 期刊:《宇航学报》 2015年第08期

    针对典型的含有低温内回路、中温内回路和外回路的载人航天器主动热控单相流体回路系统,研究了给定温度的热负荷布置在低温或中温内回路对系统总质量的影响,给出了根据热负荷温度和功率进行布置的原则。根据系统质量的数学模型和能量平衡关系,采用Lagrange乘子法对热控系统进行了轻量化建模和求解。结果表明,存在一个热负荷的临界温度使两种布置方案系统的总质量相等:热负荷温度低于该临界温度时,布置在低温内回路可使系统总质量更小,反之应当布置在中温内回路。热负荷布置在低温内回路还是中温内回路需要根据其温度和功率来选择。最后,对热负荷布置原则从换热温差分配的角度进行了定性上的分析。

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