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宇航学报杂志 2018年第12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
  • 月球采样机械臂系统设计及试验验证

    作者:马如奇; 姜水清; 刘宾; 白美; 林云成 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    在对月球采样返回任务需求及探测器系统任务剖面进行分析的基础上,设计并研制了一种轻量化、大负载、高精度、宽采样范围月球采样机械臂系统。该系统主要由4自由度机械臂及两种不同采样形式的末端采样器组成,可对不同指定区域浅层月壤进行铲、挖、浅钻等多形式采集。在综合考虑机械臂系统器上布局的基础上,基于运动学模型对采样机械臂的可达采样区域进行仿真分析,提出采样机械臂月面采样策略。基于等尺寸着陆器模拟平台,开展了针对3种不同密实度模拟月壤的采样试验,采样试验结果表明在可达采样空间内,采样机械臂对不同密实度月壤均具有较好的适应性,最大采样深度可达30 mm,最大单次采样量可达270 g,单次采样时间小于2 min。

  • 着陆姿态不确定下的着陆器缓冲机构优化设计

    作者:吴宏宇; 王春洁; 丁宗茂; 丁建中; 董洋; 满剑锋 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    以某型着陆器为研究对象,建立其软着陆过程的动力学仿真模型,并结合Monte Carlo法研究不确定着陆姿态下的某型软着陆性能。然后,分析着陆器的软着陆性能与其缓冲机构构型参数之间的相关关系,并基于实验设计方法与动力学仿真模型得到样本点,建立以着陆器缓冲机构构型参数和着陆姿态参数为输入、软着陆性能指标值为输出的响应面模型。最后,基于响应面模型,考虑着陆器姿态的不确定性,运用结合第二代非劣排序遗传算法(NSGA-II)和多岛遗传算法(MIGA)的分级优化方法实现了着陆器缓冲机构的优化计算,得到了最佳缓冲机构构型参数。通过仿真模型校验,优化后着陆器的抗翻倒能力与底面抗损坏能力分别提升了3.546%和5.140%。

  • 基于定力撕裂带的绳网网型控制研究

    作者:陈青全; 张青斌; 唐乾刚; 高庆玉 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    针对柔性绳网空间碎片主动清除技术中的绳网回弹问题,提出一种基于“定力撕裂带”的网型控制方法,在绳网边线绳上加装定力撕裂带以抑制绳网的回弹运动。将绳网离散化后,建立描述绳网运动的集中质量模型,然后结合定力撕裂带的力学特性,运用虚功率原理推导了系统动力学方程。通过仿真计算,本文对比分析了加装和不加装定力撕裂带两种模式,以及不同撕裂力强度的绳网运动特性。仿真结果表明,该控制方法能够有效地提升绳网的有效工作时间和有效工作距离,可应用于未来的空间柔性捕获任务。

  • 复杂约束下的编队姿态有限时间协同控制方法

    作者:周健; 龚春林; 粟华; 谷良贤 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    综合考虑无角速度量测、外部扰动和系统参数不确定性等约束条件的影响,研究航天器编队姿态有限时间协同控制问题。首先建立航天器相对姿态协同控制模型,利用扩张观测器实现对系统姿态角速度及耦合扰动的估计;在此基础上提出了一种有限时间滑模姿态协同控制律;通过构造合适的Lyapunov函数证明了系统相对姿态误差能够在有限时间内收敛到有界域内;将该结果推广到存在饱和输入情形下,并设计了相应的有限时间滑模姿态协同控制律。仿真结果校验了算法的有效性。

  • 采用观测器的偏置动量小卫星姿态容错控制

    作者:袁斌文; 尤政; 孟子阳; 杨登 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    针对偏置动量小卫星的自主飞行问题,提出一种基于不确定项观测器的滑模容错控制方法。应用欧拉-拉格朗日系统的干扰观测方法设计不确定项观测器,对动量轮输出力矩变小、磁力矩器线圈电阻漂移等执行器故障以及小卫星外部环境力矩等不确定项进行估计,理论推导证明该观测器的观测误差一致最终有界(UUB)。基于不确定项观测器的估计值,设计补偿控制项,并与滑模控制器的控制力矩合成实现姿态容错控制。从理论上证明该容错控制方法能够使小卫星姿态快速收敛至滑模面。该容错方法无需做小角度假设,对执行器运行状态信息依赖性低。仿真结果表明,本文建议的容错控制方法具备可行性,实现了对小卫星姿控系统中不确定项的观测估计和容错控制。

  • 空间自旋目标平动补偿与微动特征提取方法

    作者:顾福飞; 傅敏辉; 凌晓冬; 张印 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    针对空间自旋目标平动补偿与微动(mD)特征提取问题,提出一种基于延时共轭相乘和微动分解的平动补偿与特征提取方法。该方法通过延时共轭相乘处理实现目标加速度估计,然后构建冗余的微动原子集,对加速度补偿后信号进行微动分解补偿,通过搜索补偿信号的最大谱峰获取目标的微动特征与速度信息。仿真试验表明,所提方法能够有效估计空间自旋目标的运动参数,并快速提取其微动特征。

  • 一种星间相对状态估计方法

    作者:方元坤; 孟子阳; 尤政; 张高飞 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    编队自主导航是实现分布式遥感系统星间协同观测的基础。为实现分布式遥感系统星间相对状态的精确确定,提出一种基于MEMS激光雷达与纳型星罗盘的星间相对状态估计方法。借助相对姿态、轨道运动学方程建立了星间相对状态的无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,解决了MEMS激光雷达测量与参考航天器姿态耦合的问题,并利用预定入轨参数及高精度轨道外推(HPOP)对方法进行仿真校验。结果表明,该方法具有可行性和实用性,估计精度满足分布式遥感任务需求,能够较好解决中远距离星间相对状态估计问题。

  • 一种小型弹载混合式光纤惯导系统设计

    作者:王进达; 吉云飞; 姬占礼; 鲁浩 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    为解决混合式惯导在小型弹载惯导系统的应用问题,在论述混合式惯导技术特点的基础上,提出小型弹载混合式惯导系统所涉及的三项关键技术:小型化设计技术,抗振动高可靠锁紧技术和基于降维Kalman滤波的抗扰动自标定技术。重点对第三项技术提出具体的技术方案和实现途径。在建立惯导误差模型的基础上,根据姿态精度因子(ADOP)可观测度设计出混合式惯导系统的自标定流程,进行了卡尔曼滤波的降维处理和抗干扰观测量设计。开展了原理样机的标定试验、力学环境试验和导航精度试验工作,试验结果校验了技术方案的可行性和自标定算法的正确性,为其在小型战术导弹中的应用提供了工程借鉴。

  • 基于激光测距的月球探测重载六足机器人自主避障控制

    作者:刘宇飞; 丁亮; 高海波; 刘振; 胡艳明; 何玉庆; 邓宗全 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    月面未知环境下具有高承载力的六足移动机器人是月球探测中不可或缺的装备。六足机器人虽然可以借助足地接触信息和姿态信息在不平坦路面行走,在遇到较小障碍物时可以做出适当的反射动作,但当遇到无法逾越的障碍物时,基于视觉信息实现腿式机器人避障运动是非常重要的。针对电驱动六边形对称分布的六足机器人,基于激光测距仪的信息实现了模拟月壤地面的地形建模,提出基于虚拟机体模型的自主避障策略,获得最优可行方向和运动最短距离,规划了实时避障的机体和足端运动轨迹。实验结果表明,六足机器人可以实时、准确地跟踪避障策略得到实时偏航角度,实现了机器人在未知环境下的自主避障运动,为月球探测重载足式机器人研究奠定了基础。

  • 变刚度连续型机械臂设计与控制

    作者:耿仕能; 王友渔; 陈丽莎; 王聪; 康荣杰 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    针对空间机械臂碰撞过程中产生的冲击和破坏问题,提出一种能被动适应碰撞且能保证操作精度的可变刚度丝驱动连续型机械臂。在以超弹镍钛合金丝为支撑脊椎和驱动部件的基础结构上,设计了一种利用温控记忆合金改变关节内摩擦力的变刚度方法。通过运动学分析得到机械臂驱动空间、构型空间和工作空间之间的坐标映射及速度雅克比矩阵,并结合末端位置反馈设计了一个稳定的闭环运动控制器。在检测丝驱动力的基础上提出了一种碰撞识别方法和相应的变刚度控制策略。运动控制和变刚度控制的实验结果表明该连续型机械臂具有良好的运动控制精度和刚度调节能力。

  • 一种火箭发射场坪流场的环形线汇描述方法

    作者:谢建; 权辉; 谢政 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    针对火箭发射场坪流场分布规律,基于势流法提出环形线汇描述方法,推导了环形线汇流场的速度势和速度的计算公式,建立了流场的FLUENT仿真模型并进行计算,将环形线汇理论计算结果与仿真结果进行对比。结果表明,不同火箭半径和入口流速对环形线汇和FLUENT仿真两种方法计算结果的相关性没有影响,随着箭井间隙增大,两种方法计算结果的相关度减小;环形线汇方法能够描述发射场坪流场变化趋势,在箭井间隙较小且误差允许时可以作为发射场坪流场的简化描述方法。

  • 空间碎片环境的长期演化建模方法

    作者:张育林; 张斌斌; 王兆魁 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    针对空间碎片环境的长期演化问题,从宏观和微观两个方面,分别构建了碎片环境的整体演化模型和数值演化计算模型,并在此基础上研究了不同条件下碎片环境的长期演化分布特点,分析了碎片环境的稳定性和主要影响因素。低地球轨道碎片环境在未来200年内的演化结果表明,空间目标的相互碰撞解体,是空间碎片不断增加的主要因素;即使停止一切航天发射活动,空间碎片的数量仍在不断增加,表明低地球轨道空间碎片规模已经超越稳定临界点;进一步的发射活动会增强空间碎片环境演化的不稳定性,加剧“碰撞-目标解体-碰撞”反馈连锁碰撞效应。

  • 基于实测数据的大气密度反演方法及应用研究

    作者:黄美丽; 王大轶; 冯昊; 田百义 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    针对中长期的平均大气密度反演问题,以我国典型遥感卫星运行轨道数据作为基础,采用实测数据反演大气密度并对MSIS00模型进行局部修正,并将修正后的模型应用于遥感卫星推进剂的预算,仿真结果表明:得到的修正大气模型具有较高的准确度,且采用修正后的大气模型得到的轨道维持推进剂消耗比修正前减少了近35%,达到了在保障卫星安全运行基础上最大限度降低整星质量的目的。研究结果还可用于我国未来航天器的高精度轨道预报、推进剂预算、碰撞规避等任务。

  • 空间太阳能电站统一调度设计及电能管理分析

    作者:刘治钢; 朱立颖; 张晓峰; 侯欣宾; 陈明轩; 武建文 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    针对多旋转关节空间太阳能电站(Space Solar Power Station, SSPS),提出一种环形拓扑的电力系统架构。基于功率分层准则对SSPS电力拓扑架构进行设计,提出U1~U7共7个层级、母线电压5000V、功率等级为MW的太阳能电站电力系统。针对分层架构中多太阳电池阵子阵并联(U6层),提出分层功率平衡统一控制策略,对MPPT控制、MPPT控制+稳定直流母线电压混合控制、MPPT算法+下垂稳定直流母线电压混合控制三种控制方法开展仿真分析。结果表明,提出的基于虚拟阻抗的下垂控制策略可以有效调节、分配功率,解决了空间发电站母线电压无法稳定的问题。

  • 《宇航学报》荣获“百种中国杰出学术期刊”称号

    作者: 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    2018年11月1日,中国科学技术信息研究所在京召开中国科技论文统计结果发布会,公布了最新中国科技论文统计结果。中国宇航学会主办的《宇航学报》获得“百种中国杰出学术期刊”荣誉称号。

  • 征稿简则

    作者: 期刊:《宇航学报》 2018年第12期

    一、《宇航学报》(Journal of Astronautics,ISSN 1000-1328)创刊于1980年,是中国科协主管、中国宇航学会主办的综合性学术期刊,主要报道航天相关领域科技工作者对航天基础性、前沿性、战略性技术和新技术应用的原创思想和学术观点,重点反映中国航天科技领域的最新成果,促进学科发展和学术交流。

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