摘要：基于TOF(time of flight)相机设计一种融合目标二维灰度信息与三维点云信息的位姿估计算法框架,解算追踪星与非合作目标之间的相对位姿.该算法框架使用TOF相机获取的目标的灰度图像和三维点云数据,采用基于弧段的椭圆提取方法和ICP(iterative closest point)点云迭代方法求解非合作目标的相对位姿信息.融合了基于灰度图像的图像处理算法与基于点云的位姿优化迭代算法提高了位姿解算算法的精度与鲁棒性,通过地面测试试验验证了所提算法框架的性能.在轨试验表明本文所提算法框架可以稳定有效地解算超近程空间非合作目标的相对位姿,为追踪星GNC分系统提供可靠导航信息且TOF相机输出相对位姿精度优于2°、5 cm.

摘要：月表物质的介电常数决定了电磁波在月球次表层的穿透深度,对月球雷达、微波辐射计、月表电磁实验等科学载荷的设计与数据解译至关重要,有助于定量反演次表层结构与物理性质.对月球物质介电常数的了解,目前主要基于主被动微波遥感数据反演和对Apollo,Luna月球样品的实验测量.2020年12月,我国嫦娥五号探测器从月球正面风暴洋北部成功采集并返回1.731 kg月球样品,为研究月壤介电常数提供了新的样品.本文首先介绍了物质介电常数基础、介质电极化机制、介电常数混合模型和测量方法,接着对月球表面物质介电常数的研究历史与现状进行了系统性梳理与总结,并给出了整个月球表面月壤介电常数的分布图.最后,介绍了我国嫦娥五号着陆区地质背景与月壤特性的最新研究结果,对嫦娥五号月球样品介电常数实验测量给出了建议,并对其潜在科学产出进行了评估.本文对月壤介电常数的梳理与认识,可以为我国后续探月工程中微波遥感载荷设计、雷达数据解译、采样点选取和样品分析等提供理论指导与支撑.

摘要：嫦娥五号(CE-5)任务具有天地联合的优势测控资源,为地基无线电测量新方法验证、工程应用与科学研究提供了优越条件.本文重点开展CE-5探测器开环测速精细提取及应用.首先,提出了基于信号重构互相关的开环测速多普勒频率提取算法,建立了从信号输入、信号处理到观测量输出的完整实现步骤;然后,基于中国深空网开展了CE-5轨道器开环测速试验,经信号处理分析结果表明:CE-5轨道器开环测速精度达到2–3 mHz水平,优于深空站基带测速精度3–4倍;其次,通过CE-5轨道器精密定轨,有效验证开环测速观测量应用效果,结果表明:开环测速的定轨残差为0.12 mm/s,基带测速的定轨残差为0.46 mm/s;最后,提出了基于深空探测器的多体问题引力红移验证方法,从理论上分析了高精度开环测速在引力红移验证方面潜在应用可行性,初步设计了引力红移验证设想方案,以现有CE-5轨道器开环测速结果为依据,建议开展引力红移验证专项试验,有望实现10-4–10-5水平的引力红移验证精度.

摘要：针对现有煤矿巷道修复机器人作业机构不够灵活、作业效率低等诸多不足,提出了一种四自由度三节臂的煤矿巷道修复作业机器人作业机构,基于D-H参数法建立了该作业机构的运动学模型,分析了该作业机构的正逆运动学,得到了关节转角与末端位移随时间的变化关系,利用虚拟样机技术和蒙特卡洛法仿真分析了所设计作业机构的作业空间和极限作业尺寸,结果表明运动过程中各关节转角变化平稳,没有突变现象,两种分析方法得到的作业空间相似,作业极限尺寸偏差在5%以内,且均优于设计值,表明该作业机构符合预期要求。研究成果对煤矿巷道修复作业机器人敏捷高效作业机构设计具有参考价值。

摘要：超构表面因其存在丰富的物理内涵和应用价值,可以被制作成各种光场调控器件.为了优化宽带连续消色差的设计方法,我们依靠超构表面的几何相位和共振相位实现对光学器件中波长不依赖的基础相位与波长依赖的色差相位的拆分,设计出在近红外波段的消色差反射聚焦镜和反射板.利用在可见光下透明的GaN纳米柱和槽结构,制备了可见光频段的消色差透镜,并首次取得了基于超构表面透镜的全彩成像和视频拍摄.面对数值孔径和通光口径不能同时较大的问题,我们引入超构透镜阵列的体系,不仅获得了成像效果的提升,还可以实现光场成像,这极大地丰富了超构透镜成像的内容和功能.近期,将有相位调控能力的超构透镜阵列与非线性晶体相结合,成功地实现了100个自发参量下转换过程的同时产生.此量子光源可以实现高维路径纠缠光源和多光子源.超构透镜为光学成像和量子光学等领域引入了新的体系和新的物理效应.

摘要：在水池开展浮式风力机的风浪耦合模型试验时,需要保证其平台结构运动响应及气动性能的准确及可靠。近几年的试验大多基于概念风力机和理想海况开展,无法真实反映商用风力机所遇实际外场工况。另外,以往大多试验均在拖曳水池或海洋工程水池中进行,无法完整复现所有必需的真实海况。为研发真实海上浮式风力机,本团队基于一种商用6 MW风力机进行缩尺模型设计,综合多种海况,在荷兰MARIN实验室的两个水池中开展一系列重现真实风力机工况的模型试验。本文介绍了该试验的样机模型参数、试验场所、试验方案、试验布置等,并对固定式风力机在定常风作用下的气动性能、漂浮式风力机在规则波和定常风作用下的气动性能,以及平台运动响应的试验数据进行简要分析。试验发现:在相似工况下,漂浮式风力机叶轮所受推力比固定式风力机大;波浪及气流扰动是影响浮体平台六自由度运动的主要因素。

摘要：以相变晶体学为主要原则对Mg-Sn-X合金进行优化设计.在对现有镁合金系统充分调研的基础上,根据Mg基体与析出相的相变晶体学匹配关系,提出2条相变晶体学判据来判断可能沿Mg基体[0001]_α方向择优生长的析出相.根据这2条相变晶体学判据结合相图分析推测在Mg-Sn-Mn系统中可能得到沿Mg基体[0001]_α方向择优生长的β-Mn析出相.对Mg-7.5Sn-2.2Mn(质量分数,%)合金时效组织的TEM研究证实了上述判断.研究结果表明,β-Mn析出相呈棒状,长轴沿Mg基体[000i]_α方向,它与Mg基体的位向关系(OR)是:[0001]_α∥[211]_(β-Mn),[0110]_α∥[011]_(β-Mn),[2110]_α∥[111]_(β-Mn).

摘要：综述被动式动力吸振技术的研究概况及其发展。根据结构特点和参数形式将动力吸振器分为单自由度型、组合型、多自由度型、连续参数型和非线性参数型等几种类型,针对其安装于不同主振系、在不同激励下的优化设计问题,总结归纳前人的相关研究成果,梳理当前的研究进展,并提炼今后的发展方向。目前用来抑制主振系单个振动模态的单自由度动力吸振器设计理论已经基本成熟,组合型动力吸振器的优化设计问题也得到了较充分的研究,多自由度型、连续型和非线性动力吸振器的设计和应用成为了研究热点。多自由度动力吸振器能够降低吸振代价,提高吸振效率,其结构设计、参数优化和工程应用等问题都有待进一步充分研究。非线性动力吸振器具有更丰富更复杂的动力学行为,有可能产生新现象、新效应,尤其值得更深入地研究。另外,附加多个吸振器后整个系统的动态响应分析方法也是值得关注的问题。

摘要：为突破传统排水型两栖车辆阻力墙现象,基于蛇怪蜥蜴踏水仿生学原理设计了一种轮-叶复合式仿生推进装置,针对如何提高该推进装置的负载性能,以设计的仿生叶轮为研究对象,对其施加不同的负载质量,构建流体动力学模型,采用基于欧拉网格的有限体积法和动网格技术,动态监测、分析仿生叶轮自由运动过程中的物理参量变化,讨论仿生叶轮在不同负载下的力学性能和运动规律,并对基于不同负载性能需求的仿生叶轮优化设计方法进行了分析.

摘要：针对沸腾冷却在强化发动机上的应用问题,以Deutz1015和S1110发动机缸盖为研究对象,进行了充分发展沸腾起点与临界热流密度点的标定实验;以气泡在水腔内消失为控制点,提出了气泡排除控制线StC=89×Pe-0.74,形成了沸腾冷却参数设计可行域.从参数设计角度提供了合理规划沸腾热流场的方法,即将沸腾控制在靠近气泡排除线区域,以解决沸腾高效与气泡控制难题.