2019 Vol. 36(1): 1-9| [摘要](52) | [PDF](38)精确制导与探测专栏- 面向多任务的预警卫星系统效能评估
- 刘建业,孙应统,邢瑞阳,王华,李晓超
- 针对预警卫星系统在对中段弹道导弹目标进行多任务预警时效能评估能力不足的问题,提出了一种基于模糊综合法的效能评估方法,拓展了预警卫星系统效能评估的应用范围。根据预警卫星系统的组成与工作流程,从预警任务、传感器使用、数据融合等角度构建了评估指标体系,建立了各指标的定量计算模型。对各指标使用的隶属度函数进行模糊化,利用模糊变换理论建立了系统效能综合评估模型,介绍了其具体实现过程。仿真实验验证了该评估方法的有效性。该方法为预警卫星系统效能指标的优化设计提供了思路。
- 2019 Vol. 36(1): 10-15
| [摘要](20) | [PDF](25)- 基于低轨卫星增强的非差高精度导航定位技术与在轨试验验证
- 梁尔涛,张伟,施伟璜,邓成晨,彭攀,郑永艾
- 随着自动驾驶、精密农业等领域的发展,各领域对高精度导航定位的需求不断增加。在地基增强技术、高轨星基增强技术和传统非差精密单点定位技术的基础上,提出了一种基于低轨卫星增强的非差高精度导航定位技术,研制了基于低轨导航增强技术的低轨导航增强载荷,开发了基于低轨卫星增强的地面自适应卡尔曼滤波非差高精度定位软件,并进行了全球首次基于低轨卫星的信号信息一体化导航增强在轨试验。试验表明:经低轨卫星增强后,地面终端用户定位精度优于30 cm。最后,给出了该技术的后续研究方向,为未来低轨导航增强系统与其他增强系统协同工作,实现广泛应用奠定了基础。
- 2019 Vol. 36(1): 16-22
| [摘要](28) | [PDF](28)- 基于偏振信息融合的背景抑制方法评价
- 张晓杰,刘莎,刘翔
- 与红外强度图像相比,单一的偏振度或偏振角图像在提升图像信杂比方面并无明显优势。为综合利用偏振图像的多维信息进一步提升图像信杂比,在分析典型背景下目标偏振度与偏振角联合分布特性的基础上,以偏振度作为偏振角信息的权值参考,提出了一种基于偏振信息融合的红外图像背景抑制方法,并将其应用于复杂云层或海面背景下的红外目标检测,给出了相应的算法流程。实验结果表明:与红外强度图像相比,所提出的基于偏振信息融合的背景抑制方法能大幅提升图像信杂比。该方法简单有效,易于实现,可应用于基于红外偏振成像的目标探测或精确制导领域。
- 2019 Vol. 36(1): 23-28
| [摘要](17) | [PDF](24)- 基于视景仿真的引战配合效率评估方法
- 韩波,张凯,蒋涛
- 针对舰空导弹飞行试验中导弹引战配合性能难以直接观测,以及靶标与典型作战对象差异较大的问题,提出了一种基于视景仿真的引战配合效率评估方法,实现了导弹对典型目标的引战配合效率评估。基于某型舰空导弹引战系统的工作原理,建立了引信启动模型、战斗部毁伤模型和目标毁伤效果评估模型,实现了对典型目标引战配合及毁伤的定量分析。仿真模型经过靶试飞行试验数据检验,仿真结果与实际靶试结果基本吻合,仿真模型得到了有效验证。所提供的毁伤评估手段可为导弹性能鉴定及导弹对防空体系贡献度提供参考依据,对后续靶场开展相关舰空导弹试验鉴定具有借鉴意义。
- 2019 Vol. 36(1): 29-33
| [摘要](17) | [PDF](23)- 基于弹载捷联惯性导航系统精确导航的双欧拉全姿态方法
- 吕维维,程向红,邱伟
- 垂直发射的地空导弹在大机动飞行时,其四元数法姿态角输出存在奇异性。为解决该问题,提出了正、反欧拉角微分方程切换的双欧拉全姿态解算方法。对正、反欧拉角微分方程进行了详细推导,论述了正、反欧拉角微分方程精华区与奇异区的倒置关系。在此基础上,建立了正、反欧拉角的转换公式。根据正欧拉角的俯仰角对正、反欧拉角无缝切换,有效解决了俯仰角在±90°附近时姿态奇异性问题。仿真和半物理试验的结果表明:双欧拉全姿态算法解算的实际姿态与理论姿态保持一致,在奇异点附近的姿态角仍能正常输出,未出现突变现象,该方法得出的导航精度比四元数法得出的导航精度提高了9.81%。
- 2019 Vol. 36(1): 34-42
| [摘要](20) | [PDF](19)- 基于跟瞄和加表PI滤波近程相对导航方法
- 王献忠,张肖,张丽敏,施常勇
- 针对由于加速度计存在漂移和目标星加速度未知,基于C-W(Clohessey-Whiltshire)方程递推的近程相对导航无法长时间使用的问题,提出了一种基于跟瞄相对测量信息修正相对位置/相对速度误差和估计加表漂移的方法,并给出了比例积分(PI)滤波近程相对导航算法。最后,进行了工程应用方式分析和仿真验证。相对位置误差估计精度优于50 m。仿真结果表明:该方法既能确保相对位置和相对速度输出的连续性,又可抑制跟瞄观测噪声并消除长时间积分累积误差。基于PI滤波的近程相对导航方法计算简单,易于工程实现,且已通过在轨考核验证。
- 2019 Vol. 36(1): 43-47
| [摘要](19) | [PDF](24)- 基于控制系统工作原理的视线角速度获取方法
- 刘浩伟,张卫华,王兴,伍玲玲,吴丹丽
- 针对红外成像导引头弹目视线角速度获取精度较差,无法满足导弹制导指标要求的问题,根据红外导引头角跟踪原理,比较研究了直接微分法、基于马尔科夫模型的方法和基于控制系统工作原理的方法3种弹目视线角速度提取方案。利用试验数据进行了仿真分析。仿真结果表明:直接微分法和基于马尔科夫模型的方法均不适用于红外成像导引头弹目视线角速度提取。将控制系统设计为二阶无静差系统,并以此建立了基于控制系统工作原理的弹目视线角速度提取模型。仿真分析表明:该方法适用于红外导引头弹目视线角速度提取。
- 2019 Vol. 36(1): 48-52
| [摘要](18) | [PDF](19)创新与探索- 基于脉冲初值的小推力转移轨道优化研究
- 王旭生,施伟璜,王伟,彭玉明
- 针对小推力转移轨道优化过程往往忽略初值多样性的现状,研究了基于不同脉冲初值的小推力转移轨道优化问题。基于直接法的离散思想建立了小推力转移轨道优化模型,提出了基于粒子群和序列二次规划的组合优化算法,以地球1∶1共振近地小行星2016HO3交会任务为例,将3种典型的脉冲轨道作为初值设计了燃料最优小推力转移轨道。仿真结果表明:3种初值轨道优化得到了2个小推力转移发射窗口,两者燃料消耗差距不超过6%。不同的初值对小推力轨道的整体性能指标影响较小,但开关机时刻和推力方向的变化会产生较大差异,从而得到不同的最优控制曲线。
- 2019 Vol. 36(1): 53-58
| [摘要](15) | [PDF](18)- 基于MOEA/D的三锥体拦截器气动外形优化设计
- 曹粟,蒋锋,李易
- 针对由临近空间拦截器飞行环境变化剧烈导致的热流密度过高等问题,提出一种多目标外形优化设计方法,并针对一种新型三锥体临近空间拦截器外形进行优化设计。首先,建立飞行器的气动、弹道、气动热等多学科分析模型,利用高斯-伪谱法计算拦截弹道,利用桥函数法建立气动模型,并利用Fay-Riddle方法估计气动热流密度。然后,以飞行器航程、总热流量和飞行时间为优化目标,采用基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)与伪谱法将该问题转化为一组单目标优化子问题,得到Pareto前沿并进行相关分析。最后,给出一个优于基准值,同时满足性能指标要求的新型外形。结果表明:该优化方法具有可实现性,为未来的飞行器设计提供了新思路。
- 2019 Vol. 36(1): 59-65
| [摘要](15) | [PDF](19)- 地球静止轨道卫星碰撞碎片短期演化风险分析
- 张海涛,张占月,吴帅,魏斌
- 地球静止轨道(GEO)卫星与空间碎片发生碰撞后短期内会出现无地面观测数据的情况。为解决该问题,筛选了所有运行或穿越GEO区域的空间目标,分析了数值法和解析法在进行接近分析时的优劣势,给出了基于弦截法的接近分析数值求解方法,运用SDP4模型进行轨道预报。运用质量守恒和动量守恒对NASA标准解体模型进行修正,生成空间碎片信息。针对短期演化风险,在无连锁碰撞研究需求时进行假设,进而简化碰撞概率计算方法。对GEO区域内碎片的碰撞和穿越GEO区域碎片的碰撞2类事件进行分析,在碰撞完全解体和非完全解体2种条件下,分析3 d内碰撞产生的碎片对GEO区域的威胁程度。仿真实验结果表明:在完全解体的情形下,新产生的空间碎片3 d内与原有空间目标会发生100多次小于20 km的接近,最近距离降低到214.4 m。在无地面对新生成空间碎片观测数据的条件下,该研究为航天器规避机动提供参考,为下一步的长期演化分析提供理论借鉴。
- 2019 Vol. 36(1): 66-77
| [摘要](17) | [PDF](19)- 双重效应γ射线核电池的制备与性能研究
- 靳占刚,汤晓斌,周大勇,郭潇,吴敏,刘云鹏,曹章轶
- 为提升核电池的电学输出性能,提出了利用γ射线结合辐致伏特和辐致光伏两种能量转换机制制备核电池的思路。基于γ射线、AlGaInP半导体PN结和ZnS:Cu荧光材料,制备了四级辐致伏特效应核电池(FRVB)和四级辐致伏特/光伏双重效应核电池(FDEB),研究了不同厚度荧光层所组成的双重效应核电池的电学性能。在X射线辐照下,测试结果显示5种不同厚度荧光层组成的并联结构双重效应核电池的最大输出功率分别为57.26,77.03,116.31,132.85,150.86 nW,性能均优于四级辐致伏特效应核电池。利用蒙特卡罗粒子输运程序MCNP5,模拟计算了光子在四级双重效应核电池中的能量沉积,结果显示荧光层中沉积的能量很少,却显著提升了核电池的输出性能。研究表明:多级结构双重能量转化机制可有效提升核电池的电学性能,为提升核电池性能提供了一种新的研究思路。
- 2019 Vol. 36(1): 78-84
| [摘要](17) | [PDF](22)- 基于地面图像的卫星自主定轨方法可观测性及定轨性能分析
- 高有涛,李木子,孙俊
- 卫星自主定轨是航天发展趋势之一。近年来,高分辨率遥感卫星不断发展,为利用光学遥感图像进行自主定轨提供了可能。在此背景下,提出了一种基于地面特征点图像的自主定轨方法。通过构造局部可观测矩阵分析了该定轨系统的可观测性,并用局部可观测矩阵的条件数表征可观测度,估计系统的定轨性能。通过Monte-Carlo仿真实验评估了系统的定轨表现,结果表明:该定轨方法与多点定位方法相比可以得到更高的定轨精度。
- 2019 Vol. 36(1): 85-90
| [摘要](15) | [PDF](19)专业纵论- 基于子孔径波面拼接的直接波前解卷积效率
- 黄健,樊志华,吴建东,谢长生
- 为提高气动光学效应下目标图像清晰化处理的运行效率,提出了子孔径拼接波前复原方法。分析了波面拼接下的直接波前解卷积效果,研究了波面拼接与传统泽尼克模式法在运行效率上的差异。仿真结果表明:子孔径拼接方法具有良好的波前复原能力,与泽尼克模式法相比具有更低的算法复杂度。基于子孔径波前拼接的直接波前解卷积方法可有效提高点源图像探测的斯特列尔比(Strel ratio),可应用于高超声速飞行器的红外寻的系统中,抑制气动光学相位畸变的影响,增强目标探测、识别和跟踪性能。
- 2019 Vol. 36(1): 91-95
| [摘要](13) | [PDF](21)- 大型星载天线桁架式可折展机构的模态分析
- 戴宇航,蒋松,陈金宝,魏君
- 大型空间抛物柱面星载天线具有口径大、约束弱、刚度低、质量小等特点,其机构的空间稳定性直接决定天线的使用寿命和信息传输的可靠性。为准确获得大型空间星载天线在轨稳定性能参数,依据星载天线的高精度和长寿命的设计需求,提出一种新型抛物柱面星载天线结构形式,利用有限元仿真对该新型星载天线作模态分析,并分析相关参数。结果表明:采用Al7075材料的新型抛物柱面星载天线基频满足设计要求。同时,增加上下支杆和上下斜撑杆的截面尺寸可有效提高天线结构的固有频率。该研究为我国大型抛物柱面星载天线设计提供了理论支撑和技术参考。
- 2019 Vol. 36(1): 96-100
| [摘要](16) | [PDF](18)- 航天器相对运动建模及周期性相对运动求解
- 刘柔妮,陈杰,孔祥龙,周世宏
- 面向航天器编队飞行的需求,对椭圆参考轨道航天器非线性周期相对运动条件进行研究,提出了确定椭圆参考轨道编队航天器非线性周期性相对运动条件的新方法。首先,考虑非线性、椭圆轨道等因素,通过哈密尔顿-雅可比(HJ)方程和正则摄动理论,推导了在任意非线性摄动下相对运动的模型和获得不需消耗任何燃料的周期性相对运动轨道的条件；然后,采用时域配点法,结合改进的列文伯格-马夸尔特(LM)法对周期性相对运动的初值进行求解；最后,设计数值仿真算例,利用上述条件,得到不消耗任何燃料的周期性绕飞轨道,由此验证了本文所提模型和方法的正确性。
- 2019 Vol. 36(1): 101-108
| [摘要](14) | [PDF](21)- 压电式快速反射镜系统建模与传递函数辨识
- 陆金磊,姜晓明,王军
- 为在高精度跟瞄系统中对压电式快速反射镜(PFSM)实现稳定、精确的控制,构建了PFSM系统的传递函数模型,并结合实测的PFSM系统幅频和相频响应特性,使用非线性最小二乘曲线拟合法,针对不同频率特性进行分段拟合,得到了精确的PFSM系统传递函数。与实测结果相比,在中低频段,幅度辨识误差在0.1 dB以内,相位辨识误差小于1°。由此设计的双二阶滤波器和经典比例积分(PI)相结合的控制算法有效降低了机械谐振的影响,使系统的幅值裕度提高了10.94 dB,相位裕度提高了47.2°,开环截止频率提高了181 Hz。结果表明:通过理论推导建立的PFSM模型是合理的,辨识方法具有可行性,且精度很高,为PFSM系统的复杂控制器设计提供了依据。
- 2019 Vol. 36(1): 109-114
| [摘要](17) | [PDF](17)工程实践- 捆绑火箭POGO振动动力学模型的研究
- 周星光,孙冰,翟师慧,汤杰
- 确定了捆绑火箭POGO振动动力学模型中蓄压器的最佳安装位置,简化了液体捆绑火箭动力学模型。基于AMESim软件搭建捆绑火箭动力学仿真模型,分析了蓄压器的安装位置对捆绑火箭POGO振动系统的系统阻尼比的影响,以及贮箱、直管、泵和推力室产生的作用力对系统阻尼比的影响。结果表明:蓄压器安装在芯级氧路和助推氧路的系统阻尼比提升最大,POGO振动的抑制效果最好；推力室产生的作用力对系统阻尼比的影响占主导地位,故仅需考虑推力室产生的作用力,以简化捆绑火箭POGO振动动力学模型。该研究可应用于POGO振动的仿真过程。
- 2019 Vol. 36(1): 115-120
| [摘要](17) | [PDF](16)- 金属膜片充压翻转的动态仿真方法研究
- 宋冠华,周仕明,李道奎
- 弧长法是目前膜片翻转仿真使用最普遍的方法,但该方法存在收敛性差、计算效率低等问题。基于理想气体状态方程,建立锥柱形金属膜片充压翻转的流固耦合有限元模型,提出膜片充压翻转的显式动态仿真法。通过与基于准静态分析的弧长法分析结果和实验结果的对比,验证了显式动态仿真结果的合理性。研究了充气速度对膜片翻转过程中压差曲线和偏心程度的影响。所提方法计算效率高,解决了目前仿真分析中存在的收敛性问题,为金属膜片设计提供了一种重要的仿真技术手段。
- 2019 Vol. 36(1): 121-127
| [摘要](15) | [PDF](15)- 新型运载火箭低温加注工艺流程及控制策略研究
- 杨宜禥,王军政
- 运载火箭的不断更新换代,对科学的加注工艺提出了更高的要求。以某新型火箭液氧低温加注系统为研究对象,依据低温推进剂的加注结构特点,设计了液氧低温加注工艺流程及相应的控制策略,即以流量为控制目标的PID-DMC串级控制算法。采用分层控制策略,科学合理地通过调节阀门开关控制储罐压力大小,最终达到控制复杂加注系统的目的,并将其应用于某加注任务实践,取得了较好的效果,有效地提高了加注系统的可靠性、安全性。研究结果对新型火箭加注及决策具有实际指导作用。
- 2019 Vol. 36(1): 128-133
| [摘要](17) | [PDF](19)
杂志概况
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中国航天科技集团公司
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- 主 编：候正全
- 执行主编：翁伟樑
- 副 主 编：周颖丽
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