摘要：针对航天器的惯性-星光姿态确定系统,选取基于矢量观测的最小参数姿态矩阵估计方法为定姿算法。但是由于系统模型是非线性的,针对系统模型的非线性,将UKF(Unscented Kalman Filter)与最小参数姿态矩阵估计方法结合,设计了一种针对MEMS陀螺和CMOS APS星敏感器的UKF姿态估计器。仿真结果表明：在敏感器精度较差的情况下,该UKF姿态估计器能够满足大多数航天器对姿态确定精度的要求。此外,UKF和EKF(Extended Kalman Filter)的仿真对比结果表明：UKF滤波器的收敛速度高于EKF滤波器,状态估计的精度也优于EKF滤波器,且数值稳定性好。

摘要：为实现大变形结构动力学问题中的网格自适应算法,研究了等几何分析中的层次B样条(HB样条)基函数构造以及多层贝塞尔提取方法问题,并将多层贝塞尔提取方法用于HB样条建模分析以实现形函数的统一.同时,采用超收敛修复方法(SPR)获得修复应力作为参考值,通过误差估计获取系统的能量范数误差,给出网格细化区域.最后,通过带圆孔平板静力学与平面大变形结构动力学算例,验证了基于HB样条等几何分析方法的有效性和准确性.

摘要：跳波束技术为卫星资源的灵活分配和高效利用提供了实现基础,被认为是新一代高通量卫星的关键技术。以业务驱动、资源高效利用、随需覆盖为目标,从系统架构、通信体制、工作机理、资源分配和波束跳变图案设计、用户接入策略、空口协议设计和系统工作流程等维度,自顶向下为基于跳波束的高通量卫星通信系统设计提供可行性方案、奠定技术基础,可以满足天地一体化信息网络灵活机动的信息服务,以及高可靠、大容量传输的天基骨干网需求。

摘要：将折纸技术应用于空间薄膜结构构型设计并在展开全过程进行应力优化,设计折纸型充气管结构组合使用,完成大型空间薄膜遮阳罩折展构型设计。基于光学系统遮阳需求,采用杆系等效方法分析了两种薄膜折痕方案折展过程中的应力改变水平,并进行了遮阳罩薄膜结构的参数设计。考虑到充气管与薄膜结构的点连接和同步折展问题,采用单顶点六折痕模式改进了传统的Z字型充气管设计方案并进行了通气性能分析。采用ANSYS/LS-DYNA仿真计算了薄膜结构和充气管结构的展开全过程,并进行了应力水平和气压分析,最终通过样机模型进行了展开试验验证。结果表明,组合采用改进薄膜折痕方案和改进Z字型充气管方案,大型空间薄膜遮阳罩的展开路径明确,收纳比高且不会造成遮阳薄膜损伤。

摘要：小行星撞击对地球上的生命存在重大潜在威胁,动能撞击是目前最易实现且成熟度最高的防御方案.动能撞击任务的一种轨道优化指标为最大化偏转距离(即小行星被偏转前后近地距的改变量),若用数值积分的方法精确计算偏转距离,会导致优化效率较低.在动能撞击任务的设计初期,可以对动力学模型及偏转距离的计算方法进行简化,以提升优化效率.本文首先将高精度模型简化为二体模型,分析了两种经典偏转距离解析模型的适用条件,同时提出一种基于近地点时刻预估的偏转距离近似模型;考虑运载约束,将化学推进变轨简化为脉冲推力变轨,建立了直接转移(两脉冲及三脉冲)和行星借力飞行转移(单次及两次借力)的动能撞击轨道优化模型,利用遗传算法求解了优化问题.以偏转小行星Apophis为例,相比于解析模型,验证了本文提出的近似模型可以同时提升最优性、降低求解复杂性.优化结果表明,三脉冲直接转移方案与两脉冲直接转移方案的最优偏转效果基本一致,借力飞行转移方案相比于直接转移方案对偏转距离的提升效果并不明显.在动能撞击任务的前期设计中,可以基于二体模型进行防御效果的快速评估,虽然对计算偏转距离存在一定误差,但对防御窗口的优化结果影响不大.进一步,数值求解偏转距离时,可通过引入主要引力摄动项(金星、地球、木星)修正二体模型,使其与高精度模型之间的求解误差在1%以下.

摘要：针对日益增长的卫星对地观测需求,提出了一种双层卫星星座设计方案.首先,分析了我国目前对地观测卫星的覆盖性能,以时间分辨率和空间分辨率作为对地观测星座的评价指标;然后,通过优化卫星轨道高度,得到满足任务要求的最优轨道;最后,通过设置轨道相位使得整个星座构成全连通链路,单个地面站与卫星相连便可以与整个星座相连,从而摆脱了对中继卫星的依赖.该方案充分结合了中轨星座时间分辨率高、低轨星座空间分辨率高的优点,相对于传统的单层卫星组网方案,双层星座能够以高空间分辨率和时间分辨率对全球任意目标1 d观测多次,并实现遥测指令与观测数据的实时传输.

摘要：跳波束技术因其灵活的资源分配方法得到了广泛关注,被认为是下一代高通量卫星系统的关键技术。针对控制信令随业务波束的场景,提出一种联合优化的跳波束图案设计方法,首先建立跳波束时隙分配的目标函数,通过凸优化算法尽可能地满足各波束的业务需求,然后综合考虑同频干扰、波束重访时间、系统同步等因素,对时隙分配结果进行联合优化,确定各波束的驻留时间和工作次序,解决了波束间断带来的同步问题。仿真结果表明,相比于传统方法,提出的跳波束图案设计方法,能够有效消除系统内部同频干扰,兼顾系统同步,大幅度提高系统吞吐量,满足业务的动态变化和不均性分布。

摘要：根据真空环境下电连接器主要是由沿面闪络造成绝缘电阻和耐压强度下降或被击穿而失效的状况,针对电连接器电压加载方式不同所产生的电场强弱会有较大的差异的问题,通过静电场理论,建立电连接器电场强度的计算模型并提出电连接器电场强度的计算方法;为了更快速准确地评价电连接器在真空环境下的绝缘工作寿命,以额定电压下所产生的电场强度最大且最为均匀为目标,建立电连接器电压加载方式优化的数学模型;通过采用电场强度的信噪比作为综合评价函数,将优化的多目标转化为单目标,并通过应用遗传算法对电压加载方式进行了优化。优化结果表明,电压加载方式经优化后电场强度可提高了50%左右,而且均匀程度更高,可为实现电连接器真空环境可靠性的准确评价提供依据。

摘要：针对定时测试综合应力加速寿命试验设计问题,就恒定应力加速寿命试验方法,根据所提出的加速寿命试验方案优化设计的准则和方法,以产品在正常工作应力水平时寿命估计值的方差最小为目标,在确定了每个应力水平组合下定时测试时间获取方式后,以各加速因子的试验应力水平、各次试验的试样分配比例及各次试验的截尾时间为设计变量,应用极大似然估计理论,建立了定时测试综合应力加速寿命试验方案优化设计的数学模型。对航天电连接器的定时测试综合应力加速寿命试验方案优化设计的结果表明,经过优化以后的定时测试试验方案不仅可以提高试验数据的估计精度、减少试验次数,而且还可以在相同置信度下减少试验所需的样本数量,并能够缩短试验时间。

摘要：为进一步缩短试验时间,实现产品可靠性的快速评定,在恒定应力加速寿命试验方案优化设计的基础上,根据所提出的加速寿命试验方案优化设计的准则和方法,以产品在正常工作应力水平时寿命估计值的方差最小为目标,以各试验应力水平和应力转换时间为设计变量,应用极大似然估计理论和Nelson累积失效模型,建立步进应力加速寿命试验方案优化设计的数学模型。对电连接器步进应力加速寿命试验方案优化设计的结果表明,经过优化后的步进应力加速寿命试验方案与恒定应力方案相比,在试验数据的统计精度基本持平的情况下,试验所需的样本数量可减少2/5,试验的耗费时间可缩短约1/3。