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宇航学报杂志 2017年第09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
  • 长征运载火箭制导方法

    作者:吕新广; 宋征宇 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    对长征系列运载火箭制导方法的发展和当前最新研究成果进行了综述。为满足轨道控制需求,制导方法起步于外干扰补偿制导,历经隐式和显式的摄动制导,逐步过渡到目前的闭环最优制导,并且发展出多个分支。传统迭代制导通过预测最佳入轨点、实时修正剩余飞行时间以及在线轨迹规划等技术,实现了高精度入轨控制;轨道预测修正迭代制导则通过跨飞行段取消位置与速度约束,并补偿对轨道的影响,实现了大推力直接入轨火箭的高精度控制;二次曲线直接制导通过改变程序角形式,增加控制维数,满足了终端姿态约束要求。最后结合我国未来重型运载火箭的任务特点,提出了在不同任务场景下采用统一的制导方法的设想,并以凸优化和联立法作为实现手段讨论了未来的研究重点。

  • 多段分支弹道的两级全局优化方法

    作者:龚春林; 朱政光; 陈兵; 粟华; 谷良贤 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    针对多段分支弹道设计存在的弹道交班点选取困难、交班控制变量突变等问题,提出一种两级全局优化方法。对各弹道段分别建立子级优化问题,采用系统级优化实现各段交班点耦合变量协调,以及最佳交班点求解;将交班点耦合变量中质量参数转为局部优化变量,其他状态参数转为系统级优化变量,实现了同层优化问题解耦;在子级优化问题中引入控制变量一阶导数作为优化变量,并作为系统级协调变量,保证各段控制变量光滑过渡。某两级重复使用运载器全程弹道优化算例表明,本文提出的方法能将高度耦合的全程弹道优化转化为简单有效的两级优化问题,可推广应用于其它各类多段分支弹道设计。

  • 航天器远程自主交会方法设计与实现

    作者:李蒙; 马晓兵 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    为解决未来交会对接任务的自主化问题,提出航天器远程自主交会方法。给出适用于远程自主交会的变轨策略,设计航天器上自主变轨规划算法,通过初值计算和精确解迭代两个步骤对变轨策略进行求解,获得变轨控制参数。采用拟平均根数法结合平均密度法进行轨道预报,在尽量保证模型精度的同时极大降低了轨控参数求解过程中的在轨计算量。仿真结果表明,使用该方法规划的远程导引段轨道控制,可使终端精度满足指标要求,且方法简单可靠、合理可行,具有工程应用价值。

  • 一种改进的微分进化算法及其在多目标访问任务中的应用

    作者:姚玮; 罗建军; 马卫华; 袁建平 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    研究在给定时空约束下利用单平台机动实现地面多目标重访任务问题的建模与求解。首先在问题描述和建模过程中考虑多约束与性能指标要求,大大缩减优化算法的参数搜索空间,提高求解效率;然后针对传统微分进化算法的不足,提出一种改进的微分进化算法,并将其应用于求解多约束多目标重访优化问题。改进的微分进化算法通过引入双重自适应因子和独立变异体,提高了算法的优化效率并使其在陷入局部最优后仍具有一定的跳出局部最优的能力。仿真中改进的算法在打靶仿真均值,最优结果和均方差方面都远优于传统算法,验证了本文设计的建模方法和改进优化算法的正确性和有效性。

  • 大角度机动下带挠性附件航天器转动惯量在轨辨识

    作者:何骁; 谭述君; 吴志刚 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    针对大角度机动情况下带挠性附件航天器转动惯量在轨辨识的问题,提出一种将转动惯量参数估计和挠性附件状态估计相结合的并发递推算法。该算法以大角度机动情况下带挠性附件航天器的非线性动力学模型为基础,分别利用广义卡尔曼滤波做挠性附件振动模态的状态估计,最小二乘法做转动惯量的参数估计。最后通过并发递推算法将二者结合,完成了带挠性附件航天器的转动惯量参数辨识。为了提高算法的效率,采用一步最小二乘、多步广义卡尔曼滤波并发递推的算法。仿真结果表明,该辨识方法兼具高精度、高效率,并且算法有一定的抗干扰能力。

  • 基于立体视觉Tri-EKF算法的空间非合作目标运动与结构估计

    作者:王珂; 于占海; 刘宏; 李瑞峰; 郭本生 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    针对空间非合作目标的运动状态及外形结构估计的双重扩展卡尔曼滤波(Dual EKF)算法存在运动状态变量耦合及收敛速度慢的问题。基于立体视觉观测模型,引入特征线作为新观测量分析了目标平移与旋转运动估计的解耦性,提出三重扩展卡尔曼滤波(Tri-EKF)算法,实现了对目标旋转、平移运动以及结构参数的串行估计。本文对两种算法进行仿真比较,通过试验校验Tri-EKF算法。结果表明:有限次观测下,Tri-EKF算法对目标运动估计收敛速度更快,平均估计误差更小。

  • 低成本高超声速试验火箭姿态控制方法

    作者:吴东升; 郑忠培; 丁智坚 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    针对我国低成本高超声速试验火箭的需求,提出一种基于简易反作用控制系统(RCS)的进动和章动同步控制方法,实现高空旋转火箭的大范围姿态调整和再入姿态控制。该方法采用单喷管且喷气冲量固定的RCS执行机构,通过对旋转火箭在RCS间歇作用下动力学演进过程分析,建立了体现进动、章动耦合效应的状态空间模型和系统稳定条件,设计了开关控制策略。利用姿态角和角速率构建反馈信号控制RCS喷管开启,使姿态角满足要求。理论仿真表明:在RCS喷气冲量矩相对误差为26.7%,自旋角速度变化范围为2.0~4.0 r/s的条件下,仍然可以实现大范围俯仰角调整(+10°~-60°)。该方法可以应用于我国低成本高超声速试验火箭,推动高超声速研究性飞行试验广泛开展。

  • 仅测角导航多约束交会的闭环最优制导

    作者:罗建军; 吕东升; 龚柏春; 殷泽阳 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    针对多目标、多约束仅测角导航自主交会闭环最优制导问题,提出一种基于凸优化方法的最优制导算法。首先,考虑可观测性和鲁棒性要求,建立仅测角导航与制导多目标优化的性能指标,在此基础上,确立多目标、多约束最优交会问题的目标函数,以及基于凸优化的最优制导问题求解方法;然后,根据仅测角相对导航和制导之间存在的"耦合"关系提出了仅测角导航闭环制导的框架和解决方案;最后,仿真分析可观测性对导航和制导性能的影响,验证了所提出的仅测角导航多约束交会闭环凸优化制导方法的有效性。

  • 基于双测量模型的多普勒测速及其组合导航

    作者:康志伟; 徐星满; 刘劲; 李娜 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    为降低光谱畸变对多普勒测速的影响,提高导航定位精度,提出了一种基于双测量模型的多普勒测速方法,即通过故障检测机制判断太阳光谱是否畸变,以分别采用多普勒差分测速或二维多普勒测速。此外,为减少多普勒测速导航存在的累积误差,将该方法与X射线脉冲星导航相结合进行组合导航。仿真结果验证了该方法的有效性,与其他X射线脉冲星/多普勒组合导航相比,该方法可抗光谱畸变影响,并可获得更高的位置和速度估计精度。

  • 一种新的临空高超声速飞行器滑跃段跟踪算法

    作者:郭相科; 付强; 范成礼; 韦刚 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    针对临空高超声速飞行器滑跃段跟踪中存在的跟踪不稳定问题,提出一种基于多传感器的多周期多模型估计的最大熵模糊数据关联滤波(MPMME-MEFPDAF)算法。首先,在临空高超声速飞行器滑跃段运动特性分析的基础上,采用多周期多模型估计方法实现模型集自适应。然后,采用最大熵模糊数据关联思想,解决杂波环境下多传感器航迹断续、点迹关联问题。最后,将多周期多模型估计与最大熵模糊概率数据关联相结合,实现临空高超声速机动目标的多传感器连续跟踪。通过仿真验证,该算法比传统算法对临近空间高超声速速飞行器滑跃段的跟踪具有更好的跟踪效果。

  • 一种距离模糊下三维空间高超声速弱目标HT-TBD算法

    作者:李岳峰; 王国宏; 张翔宇; 于洪波 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    针对雷达测距模糊条件下临近空间高超声速弱目标的检测跟踪问题,提出一种基于分时多重频多假设的分级降维HT-TBD算法。首先,为重构因距离模糊而丢失的目标时空相关性,利用多种脉冲重复频率分时交替工作并对各时刻的距离模糊量测在所有多假设区间进行距离延拓;然后,为了在保证检测性能的同时减小计算量,将延拓后的三维点迹依次降维映射至径向距离-时间、方位角-时间和仰角-时间平面进行三级二维Hough变换,并在每级采用非相参积累和二值积累相结合的双重积累方式进行点迹筛选以在充分利用点迹能量信息的同时尽量减小强干扰的影响。仿真结果表明,该算法可在距离模糊条件下对临近空间高超声速弱目标进行有效检测跟踪,并同时实现距离解模糊。

  • 面向任务约束的航天器姿控系统在轨重构算法

    作者:陈嘉文; 程月华; 姜斌; 陆宁云; 杨天社 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    针对任务约束下的航天器姿态控制系统(ACS)在轨重构问题,提出了一种基于自适应动态规划(ADP)的在轨重构算法。首先,综合考虑航天器在轨任务约束条件设计效用函数和性能指标函数,获得离散Hamilton-Jacobian-Bellman(HJB)方程形式的最优重构策略。其次,采用执行依赖启发式动态规划(ADHDP)方法近似求解HJB方程,避免了直接求解HJB方程的"维数灾难"问题。通过简化设计ADHDP执行网络,提高了迭代训练速度;同时在训练中引入ε-greedy因子,避免了训练算法过早陷入局部最优解。仿真结果验证了所提方法的有效性。

  • 一种改进的高精度频率源钟差仿真方法

    作者:徐超; 李博; 刘军良; 吴华兵; 胡永辉 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    提出了一种适用于高精度频率源仿真的钟差仿真方法。从频率源的噪声特性及噪声幂率谱模型入手,利用[-1,1]范围内服从均匀分布的随机变量模拟各类噪声的特性,并给出了各类噪声模拟产生的数学表达式。在此基础上,提出了基于牛顿迭代法求解噪声参数的新方法,避免了噪声参数拟合过程中进行线性近似带来的误差,并进行了试验验证。试验结果表明,所提出的钟差模拟方法适用于不同类型的原子钟以及高稳晶振的钟差模拟仿真,模拟产生的钟差数据的阿伦偏差与实测值非常接近,能很好地反映各种噪声对钟差数据的影响,可以满足高精度频率源模拟仿真的需求。

  • 低温推进剂复合材料贮箱基体开裂预测方法

    作者:任明法; 张笑闻; 常鑫; 黄诚; 王博 期刊:《宇航学报》 2017年第09期

    基于六边形单胞模型,构建了宏细观结构力学响应场间的关联矩阵,建立了低温推进剂复合材料贮箱结构的宏细观一体化分析方法,采用工程常用的能够预测不同失效模式的宏细观强度准则,对机械和温度载荷下复合材料层合板的基体开裂进行预测。结果表明:在机械载荷下,与试验数据相比,宏观Hashin准则、改进的宏观Tsai-Wu准则、细观最大应力准则和细观Hashin准则均具有良好的预测精度。但在温度载荷下,由于考虑了组分材料间热力学性能的不匹配,使用细观强度准则与宏观强度准则预测的结果相比具有一定差异。通过对不同载荷情况下基体开裂预测结果的分析,提出了采用细观最大应力准则作为基体开裂判据,同时结合考虑组分材料热力学性能差异影响的宏细观一体化分析方法,可以有效地对低温推进剂复合材料贮箱结构的基体开裂进行预测。

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