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宇航学报杂志 2017年第04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
  • 载人登月绕月自由返回轨道混合-分层优化设计

    作者:曹鹏飞; 贺波勇; 彭祺擘; 李海阳 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    针对载人登月绕月自由返回飞行任务,提出一种混合-分层轨道优化设计方法。将高精度模型下强约束自由返回轨道设计问题转化为有约束非线性规划求解问题,在此基础上提出一种混合-分层优化求解策略。在双二体模型下利用差分进化算法(DE)与序列二次规划(SQP)相结合的混合优化算法快速求解了满足弱约束条件下的轨道初值问题。采用序列二次规划(SQP)构造两层迭代格式,在高精度模型和强目标约束下对初步设计轨道进行逐层修正。最后,通过仿真测试,文章所述方法的可行性与有效性得到了验证。仿真飞行结果还进一步表明该设计方法具有求解精度高、收敛速度快等优点,为探月工程任务提供了一种有效的轨道设计工具。

  • 太阳帆板联动机构同步机理分析与动力优化

    作者:杨文淼; 时军委 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    通过对绳索联动机构(CCL)进行等效简化,分析CCL同步展开机理,并建立数学模型。详细推导了含CCL联动系统的动力学方程,以某型太阳帆板展开同步性为例,仿真分析展开动力学过程以及大幅不同步产生的原因。以整个展开过程中最大不同步量最小为优化目标,建立联动系统优化模型,并采用序列二次规划算法(SQP)对驱动力矩参数进行了优化设计。相对驱动力矩为正值的传统设计方法,根部驱动力矩为负值的优化结果有效降低联动绳索负载,改善了太阳帆板展开同步性。

  • 平面薄膜天线张拉系统优化设计及天线结构模态分析

    作者:刘志全; 邱慧; 李潇; 林秋红 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    设计航天器平面薄膜天线双重索网张拉系统的构型,并以可伸展支撑杆承受轴力最小、薄膜阵面有效面积比最大、端杆长度最小为优化目标,对张拉系统进行多目标优化。优化后可伸展支撑杆所受轴力减小了15.51%,薄膜阵面有效面积比提高了1.25%,端杆长度减小了0.30%。利用ABAQUS软件对索膜结构、支撑框架以及天线整体的模态分别进行仿真分析,将天线结构等效模型基频的解析解与仿真结果进行比对,二者相互印证。最后通过仿真分析,得出薄膜内拉应力、可伸展支撑杆壁厚、可伸展支撑杆铺层角度和端杆壁厚对天线整体基频的影响规律。

  • 考虑柔性多体特征的复杂航天器分离动力学仿真分析

    作者:刘汉武; 张华; 王金童; 李东颖 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    为了考察柔性多体特征对航天器分离姿态的影响,提出同时考虑太阳翼和分离舱的柔性,采用分离动力学及刚柔耦合动力学分析方法,建立航天器柔性多体动力学模型,通过航天器柔性多体分离动力学分析,解决了太阳翼和分离舱柔性特征对航天器分离姿态的影响问题,利用优化分析方法对航天器分离多参数影响进行了优化分析,得出了航天器分离姿态的极限情况,分析结果为弹簧分离机构的优化设计和分离安全性设计提供了理论参考,同时对空间站、载人航天、探月工程等国家重大项目的开展奠定了基础。

  • 大气湍流对平流层星光导航中星光传输的影响

    作者:杨博; 朱雪妍 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    以平流层飞行器用星光导航为背景,研究在平流层内星光传输过程受大气湍流的影响机理,揭示平流层中星光的衰减规律,为建立平流层星光导航星库以及电耦合器件(CCD)所摄取的星图补偿方法提供理论依据。研究提出将流场密度和流场密度脉动变化大的区域划分为宽度为L的特性截面,并基于几何光学法及统计光学理论分别计算星光穿过各特性截面后产生的光线偏折及平均光强衰减,进而推导整个平流层内星光传输过程中的能量衰减变化曲线。采用基于k-ε双方程湍流模型的雷诺平均法计算不同极端情况下的大气湍流场密度及密度脉动分布。通过计算机数值仿真表明:星光穿过具有湍流的平流层时将发生明显偏折,其偏折程度与流场密度值有关;同时星光光强衰减,衰减程度与流场密度脉动值有关。

  • 北斗卫星导航系统逆向接收溯源方法

    作者:李丹丹; 许龙霞; 朱峰; 李孝辉 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    本文针对现有卫星导航系统溯源方法以及北斗卫星导航系统(BDS)独特的星座结构,提出了逆向接收溯源方法。在中国科学院国家授时中心保持的协调世界时(UTC(NTSC))守时实验室接收北斗卫星导航信号,监测获得每颗北斗卫星广播的系统时间与UTC(NTSC)的偏差,生成溯源模型参数。研究了溯源模型参数的预报策略,分析不同时长原始数据和不同阶次的预报模型对溯源模型参数预报精度的影响。逆向接收溯源方法通过改变导航电文中的溯源模型参数产生方式,不仅能够实现向协调世界时(UTC)的溯源,而且用户在不进行任何改变的情况下,通过单向接收就可以实现优于5ns的单向授时,该精度与共视精度相当,优于目前的GNSS单向授时方法。将北斗的单向授时精度由十纳秒量级提高到纳秒量级,有利于北斗卫星导航系统的推广应用。

  • 具有终端角度约束的固定配平型再入弹头制导方法

    作者:周军; 葛振振; 林鹏 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    针对固定配平型飞行器带终端角度约束的末制导问题,本文基于滚转制导与三维圆周制导,提出一种新颖的制导方法。首先,根据再入弹头与目标的相对几何关系以及终端角度约束,在三维空间内确定出唯一的圆轨迹。然后,通过滚转制导控制升力方向使实际速度方向与期望速度方向重合后,弹头将沿圆轨迹命中目标,并满足终端角度约束。此外,为增强制导方法的鲁棒性,引入干扰观测器对干扰进行实时观测与补偿,并采用变结构控制理论进行制导律设计。仿真结果表明:该制导方法具有较高的命中精度,同时也能满足终端角度约束,并具有较强的鲁棒性。

  • 一种计算三体问题周期轨道的新方法

    作者:郑越; 泮斌峰; 唐硕 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    针对三体问题周期轨道计算方法存在计算量大、改变雅可比能量和局限于计算特定周期轨道等不足,本文提出了一种计算周期轨道的新方法。首先建立了一种初始点和投影点关系的改进型庞加莱截面图,能够更直观地反映随着初始点改变周期轨道的演变和分叉;其次基于改进的庞加莱截面图,通过初始点与投影点的对应关系筛选出可能存在周期轨道的候选区间;然后在该候选区间内利用状态转移矩阵给出距离周期轨道初始点真实解非常接近的初始猜想;最后采用打靶法求解能够快速得到周期轨道的数值解。本文方法不需要改变三体系统的雅可比能量,迭代次数少,能够快速计算得到大范围、具有x轴对称性的周期轨道。以地月圆形限制性三体问题为例进行仿真,验证了该方法的快速性和有效性。

  • 求解中途飞越燃料最优转移轨道的同伦方法

    作者:潘迅; 泮斌峰; 唐硕 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    提出一种新的同伦方法,用于求解深空探测中对其他天体进行中途飞越的小推力燃料最优转移轨道,克服由于其存在内点约束及不连续Bang-Bang控制所导致的数值优化方法的求解困难。该同伦方法将同伦参数同时嵌入到性能指标和内点约束方程中,将容易求解的无内点约束且控制量连续变化的最优控制问题作为初始问题,求解一系列同伦参数递增所对应的同伦迭代子问题,直到得到原问题的解。该方法能够有效地解决中途飞越所导致的优化变量增加、求解难度增大等难题,能够快速、稳定地求解考虑中途飞越的小推力燃料最优转移轨道。最后,以地球到火星交会并中途飞越小行星和地球到木星交会并中途飞越火星两个任务为例进行数值仿真验证该同伦方法在求解中途飞越的燃料最优问题中的有效性和优越性。

  • 多传感器交叉提示技术及其在目标跟踪中的应用

    作者:庞策; 黄树彩; 刘锦昌; 赵炜 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    针对传感器交叉提示在目标跟踪中的应用问题,围绕如何通过传感器交叉提示技术实现"传感器资源管理"、"提高目标跟踪精度"和"实现目标交接"展开研究,提出传感器网络效能评价函数,分析不同类型的交叉提示发生的时机与条件,设计基于博弈论的多传感器交叉提示算法,并提出基于假设检验理论的传感器博弈策略调整方法。仿真结果表明,本文提出的多传感器交叉提示模型符合实际作战场景,能够顺利实现传感器管理、提高目标跟踪精度和进行目标交接,与粒子群算法、合同网算法和拍卖算法相比,博弈论算法具有较好的求解质量,收敛速度明显提高。

  • 机器航天员轴孔装配过程中的力位混合控制方法

    作者:陈钢; 王玉琦; 贾庆轩; 孙汉旭; 张晓东 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    针对机器航天员轴孔装配任务高精度控制要求,提出一种考虑协调操作的力位混合控制方法。在建立含耦合分支的机器航天员动力学方程的基础上,推导轴孔装配过程中双臂协调操作运动约束关系,设计机器航天员考虑协调操作的力位混合控制方法,并通过仿真对控制方法的正确性和有效性进行校验。结果表明:利用本文提出的方法实现了对机器航天员轴孔装配过程中的双臂相对运动以及相互作用力的高精度控制;与传统的未考虑协调操作的力位混合控制方法相比,文中提出的方法在提高控制精度的同时缩短了操作时间,提高了轴孔装配效率。

  • 一种临近空间高超声速目标检测前跟踪算法

    作者:李林; 王国宏; 于洪波; 谭顺成 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    针对传统算法无法对临近空间高超声速目标进行有效检测的问题,提出了一种基于Hough变换和多条件约束的检测前跟踪算法。首先采用时间-径向距离量测(TBD)数据进行Hough变换,将参数空间变量θ作为积累约束条件来避免无效积累,得到目标可能航迹;之后对所有可能航迹进行速度约束和航向约束,进一步剔除虚假航迹和航迹内杂波点;最后对同一目标航迹进行合并,得到最终确认航迹。通过仿真对算法有效性进行了验证,并分析了不同信噪比和杂波密度条件下的算法性能,仿真结果表明,算法能够在杂波环境下对临近空间高超声速目标进行有效检测。

  • 运载火箭故障检测序列优化

    作者:汪芊芊; 蓝鲲; 王海涛 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    针对运载火箭故障检测序列优化这一新问题,建立数学模型并提出基于离散粒子群算法的故障检测序列优化方法。该算法通过测试集优化获得优选测试集,再通过检测序列优化对优选测试集中测试进行排序,获得优化的故障检测序列。最后以运载火箭时序控制系统为对象进行了验证,结果证明,基于离散粒子群算法的故障检测序列优化方法能够在保证故障状态全覆盖的前提下减少测试数量及成本,大大提高测试效率,且相较于遗传算法具有更好的优化性能和计算效率,适用于运载火箭故障检测序列优化。

  • 地球同步轨道卫星在轨异常与空间环境相关性分析

    作者:常峥; 王咏梅; 田天; 潘业欣 期刊:《宇航学报》 2017年第04期

    利用中国FY和美国GOES卫星探测数据,对中国某同步轨道卫星发生在2010年至2015年的44次可能与空间环境相关的异常进行了研究,重点分析了异常发生的时间分布、伴随的空间环境现象和空间粒子分布特征,并利用DICTAT模拟计算了卫星异常期间介质内部最大电场强度,结果表明:(1)内部充电是造成"3·17"卫星异常的主要原因。(2)79.5%卫星异常发生在日侧,这与能量〉2MeV的高能电子通量随地方时分布非常一致。(3)多达25次(57%)的异常事件伴随高能电子暴。能量〉2MeV电子通量的50%位数在异常前3-4天开始出现明显增强,内部充电危险商数ZIC在异常前2天进入黄色风险等级;能量〉2MeV电子通量的75%位数在异常前4天开始出现明显增强,ZIC在异常前2天先后2次进入红色风险等级。(4)在II类、III类和IV类情形下,DICTAT模拟计算得到的介质内部最大电场分别在19.2、50.4和9.8小时之后超过并维持在106V.m^-1以上,该范围的内部电场强度存在潜在的放电危险,高能电子诱发的内部充电是造成我国同步轨道卫星异常的主要原因。

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