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宇航学报杂志 2018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
  • 航天系统雷电防护技术发展综述及展望

    作者:周萍; 吕英华; 陈志红; 蓝鲲; 徐洪平 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    为满足航天系统的全天候发射任务需求,加强航天系统对于雷电环境的适应性,对航天系统雷电防护技术的发展情况进行了综述。首先分析雷电环境对于航天系统产生的破坏效应,追踪了世界航天史上典型的雷击案例,系统梳理了国内外航天系统雷电防护标准规范。针对运载火箭雷电效应数值仿真技术、雷电防护设计技术和试验验证技术,雷电气象监测预警技术,地面雷电防护技术和接地技术等关键技术的发展情况进行了追踪。在此基础上,从我国航天工程雷电防护的实际需求出发,对未来我国航天系统雷电防护技术重点研究方向进行了展望。

  • 考虑根铰间隙的空间框架展开机构动力学分析

    作者:杨淑利; 刘志全; 濮海玲; 杨巧龙 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    利用Kane法多体动力学基本理论并考虑根铰间隙影响因素,建立适用于空间柔性太阳电池阵的多框架展开机构多体系统动力学模型,对框架展开机构的展开方式和展开过程进行仿真分析,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关节点运动特性、铰链间隙与外部驱动力的相互作用规律。结果表明: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;根铰间隙对太阳电池阵框架展开机构角加速度影响较为明显,进而影响到展开框架展开过程的稳定性,对转角和角速度几乎没有影响;在进行空间太阳电池阵框架展开机构设计时应严格控制铰链轴间隙,并通过动力学仿真校核间隙对太阳电池阵展开过程的影响;研究结果为空间柔性太阳电池阵多模块框架展开机构设计提供指导。

  • 分析插值误差和斜率的轨迹优化网格细化方法

    作者:赵吉松; 尚腾 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    提出一种基于插值误差和斜率分析的轨迹优化自适应网格细化方法,包括节点插入算法和节点删除算法。节点插入算法分析各个离散节点的控制变量的插值误差。若插值误差较大,则在该节点周围增加节点细化网格;否则,不进行细化。节点删除算法分析各个离散节点处的控制变量斜率。若某个节点的左斜率和右斜率都为零,那么删除该节点;否则,保留该节点。采用三个典型的轨迹优化算例验证了所提出的方法的有效性和特色,并且与其它几种网格细化方法进行了对比。仿真结果表明,本文方法生成的网格规模较小,需要的网格迭代次数较少,能够快速、高精度求解非光滑轨迹优化问题。

  • 微小卫星临近操作仅测距初始相对定轨解析方法

    作者:施俊杰; 龚柏春; 李爽; 白艳萍; 李欣 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    针对仅有相对距离测量信息的近圆轨道航天器近程交会问题,首次提出一种基于传感器偏离航天器质心安装杆臂效应的解析初始相对定轨算法,解决了仅测距定轨存在镜像解的模糊性问题。首先给出了仅测距定轨模糊性的数学解释,然后基于Clohessy-Wiltshire动力学模型和传感器偏心安装的杆臂效应推导了仅测距信息情况下的初始相对轨道解析解,并给出系统能够去模糊的传感器安装条件。最后通过无误差仿真验证了所提算法的有效性,通过误差情况下的Monte Carlo仿真分析了算法的定轨性能。仿真结果表明所提算法有效,在满足传感器偏心安装条件下能够实现较为精确的初始相对定轨。

  • 导航星座整网自主定轨的动力学短弧段伪逆平差法

    作者:李灏霖; 王玲; 黄文德; 周一帆 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    针对传统静态自由网平差进行自主定轨存在的秩亏问题,提出一种卫星动力学短弧段定轨和自由网伪逆平差理论相结合的自主定轨算法。该算法以导航星座星间链路(ISL)双向测距为基础,利用伪逆平差法,解决整网位置解算起算数据不足带来的秩亏问题;同时,利用轨道动力学建立不同历元之间状态转移关系,解决单历元平差无法对速度分量进行有效估计的问题。仿真结果表明,自主运行90天,平均用户测距精度(URE)小于1 m(2σ),优于导航星座自主运行指标要求,验证了本文算法的有效性。

  • 旋转非合作目标相对状态的解耦估计方法

    作者:李宜鹏; 解永春 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    针对在轨旋转非合作目标相对状态估计中关于几何结构及惯量参数先验信息未知的问题,提出一种以双目相机对目标特征点的投影作为测量值的解耦估计方法,实现旋转非合作目标相对状态的估计。首先,建立非合目标的动力学模型和目标特征点的运动模型;其次,为避免由目标特征点与目标质心相对位置不确定引起滤波性能降低的问题,建立相对特征的运动模型及投影模型,对旋转运动和平移运动进行解耦;最后,设计相应的滤波器对非合作目标的相对状态进行估计。仿真结果表明,提出的解耦估计方法能够有效地估计出非合作目标的相对状态。

  • 重复使用运载火箭精确回收滑模动态面控制

    作者:钱默抒; 熊克; 王海洋 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    针对可重复使用运载火箭一子级再入垂直着陆阶段,利用滑模动态面控制(SMDSC)技术设计了一个精确垂直回收控制策略。首先考虑运载火箭的燃料消耗、质心变化及转动惯量摄动等特点,建立运载火箭一子级返回段动力学模型。然后针对范数有界的不确定性和有界连续的未知干扰,设计一个滑模状态观测器和一个自适应参数估计器用于获得其估计值;随后,基于获得的状态估计值和未知参数估计值,设计了一个基于自适应动态面技术的跟踪控制律。最后,通过数值仿真,对比两种不同控制策略下的运载火箭垂直返回姿态角跟踪能力。结果表明,采用本文提出的自适应滑模动态面控制策略具有更好的跟踪效果.

  • 高超声速再入飞行器的特征建模及自适应递推滑模控制

    作者:常亚菲; 姜甜甜 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    针对高超声速再入飞行器非线性程度高、参数不确定性大、快时变等特点,提出一种基于神经网络特征模型的自适应滑模姿态控制方案。首先,采用现有特征建模方法,将对象模型中的非线性、时变不确定性压缩至特征参量中;进一步,结合模糊神经网络,将快时变特征显式地表征在特征模型中,使得待估计的特征参量具有时不变特性,从而易于其自适应律的设计。然后,在该神经网络特征模型的框架下,设计递推形式的自适应滑模控制律,以进一步提高飞行控制系统的鲁棒性。最后,通过仿真校验了所提出控制方法的正确性和有效性。

  • BLKF方法抑制MEMS惯性传感器随机噪声

    作者:赵新; 赵忠华; 曹一文; 鲁兴龙 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    针对微机电系统(MEMS)惯性传感器应用卡尔曼滤波(KF)处理数据时随机噪声难以估计的缺点,提出一种基于贝叶斯拉普拉斯卡尔曼滤波(BLKF)的随机噪声更新方法。该方法利用拉普拉斯近似算法,将贝叶斯边缘分布近似表示,能够避免贝叶斯方法更新过程中由于数据维数较大造成后验边缘分布较难估计的情况,提高对随机噪声的更新效率和精度。通过陀螺仪转台实验采集实验数据,运用KF与BLKF分别滤波。对比滤波结果可发现,BLKF比KF能更好地反映真实角速度状态。同时,在陀螺仪角速度变化时,BLKF的可靠性和准确性更高,滤波效果更具优势,能够达到抑制MEMS惯性传感器随机噪声的目的。

  • 简化七阶CQKF及其在SINS大失准角初始对准中的应用

    作者:孟东; 缪玲娟; 邵海俊; 沈军 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    针对捷联惯性导航系统(SINS)大失准角初始对准的滤波过程,提出简化七阶正交容积卡尔曼滤波算法(7th-SCQKF)。根据简化容积卡尔曼滤波(CKF)理论,推导出改进的简化七阶CKF算法(7th-MSSRCKF),改进了原简化七阶CKF(7th-SSRCKF)的性能;同时,在7th-SSRCKF和7th-MSSRCKF基础上,引入正交半径准则,提出简化七阶CQKF(7th-SCQKF)算法,提高了滤波精度;并将简化七阶CQKF(7th-SCQKF)算法应用到SINS的大失准角初始对准仿真中,结果表明,7th-SCQKF比7th-MSSRCKF的滤波精度高,验证了新算法的正确性和有效性。

  • 高斯混合模型优化的四元数约束CKF姿态估计

    作者:戴卿; 隋立芬; 田源; 曾添; 田翌君 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    针对四元数非线性滤波在姿态估计中噪声为非理想高斯分布时随机模型的失配现象,提出了一种基于高斯混合模型的四元数约束容积卡尔曼滤波(GM-QCKF)。讨论了四元数在容积卡尔曼滤波中的加权均值方法,并利用高斯混合模型对高斯分量更新与求和从而精化随机模型,最后通过两步投影理论做归一化限制,有效地改进了四元数约束容积卡尔曼滤波的稳定性。通过仿真测试,表明GM-QCKF可明显提高姿态估计精度;跑车试验验证了GM-QCKF算法在实际应用中精度和稳定性的优势。

  • 超视距雷达探测高超声速飞行器可行性分析

    作者:于哲峰; 梁世昌; 高铁锁; 孙良奎; 黄洁; 柳森 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    在前期开展再入飞行器RCS(雷达散射截面)特性试验和理论研究的基础上,对典型临近空间高超声速飞行器RCS特性开展了研究,分析了绕流和尾迹对飞行器本体RCS特性的影响。研究表明等离子体流场在头身部绕流、近尾尾迹和部分远尾尾迹的最大电子密度将远高于电离层最高电子密度,更高于典型天波超视距雷达工作频段对应的临界电子密度。因而等离子体尾迹将会对3~30 MHz频段电磁波产生较强的散射,使得等离子体尾迹的RCS远远大于飞行器本体的RCS。利用临近空间高超声速飞行器尾迹RCS的这一特点,有可能实现对临近空间高超声速飞行器的超视距探测。

  • 火星探测器表面材料催化特性数值模拟研究

    作者:刘庆宗; 董维中; 丁明松; 高铁锁; 江涛; 傅杨奥骁 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    针对火星探测器高超声速进入过程中的表面材料催化作用及其对气动热环境影响这一问题,建立了变壁面温度的火星大气表面材料催化作用模型,并基于火星大气物理化学模型和求解三维热化学非平衡N-S方程的数值方法,对典型火星探测器防热大底进行了数值模拟,获得了不同催化特性下的高超声速非平衡流场和气动热数据,分析了表面材料催化特性对气动热环境影响的规律性。研究结果表明:表面催化特性对壁面附近组分分布影响很大,催化反应进程主要受O原子浓度限制;有限催化热流随催化效率增大而增大,完全催化峰值热流比催化效率为1的有限催化峰值热流高25%~64%;表面温度随催化特性的变化规律与热流变化规律类似。有限催化模型能根据表面材料的催化特性精细化预测表面热流和温度,为防热设计提供更精确合理的参考标准。

  • 场协同原理在高超声速化学非平衡流动中的推广

    作者:刘景源 期刊:《宇航学报》 2018年第08期

    应用理论分析与数值模拟方法,将对流传热的场协同原理从不可压缩流动推广至高超声速化学非平衡流动中。结果表明,高超声速化学非平衡层流与湍流的热流密度取决于流动的当地单位体积的动量与单位质量总焓梯度的协同。用当地单位体积的动量与单位质量总焓梯度的协同研究高超声速化学非平衡流动的壁面传热问题,对层流流动下的对流传热,不但计及了高超声速化学非平衡流的密度变化对热流密度的影响,而且包括了静焓梯度、压力梯度、边界层内的分子黏性剪切效应对热流密度的作用;对湍流问题,除了上述层流流动各项对热流密度的影响外,还计及了雷诺剪切应力对热流密度的作用。考虑到高超声速化学非平衡流静焓的定义,高超声速化学非平衡层流及湍流的场协同同时计及所有组分的平动能、转动能、振动能及电子能等梯度的贡献。

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