摘要：文中设计了一种掺杂Al_(2)O_(3)、Y_(2)O_(3)、P_(2)O_(5)的新型石英光纤,制作的光纤成品纤芯折射率类线性分布。通过飞秒激光直写技术,在光纤上刻写出光纤Bragg光栅,制作出光栅串。将多根光栅串布设在航天器卫星模型上,形成航天器智能蒙皮,用于感知卫星结构损伤状态。基于上述测量数据,使用unity3D软件开发航天器的3D模型及相匹配的python程序对数据进行处理,实现航天器的数字孪生和状态感知。进一步通过模型建立和BP神经网络算法对传感数据进行感知训练,模型对撞击信号的预测准确率高达90%。

摘要：为实现对固体火箭发动机结构健康状态的实时监测和评估,设计并研制了一种高强度飞秒光栅传感网络,重点研究了传感器与信号传输链路的涂覆和封装。开展了发动机界面脱粘模拟实验。设计可用于发动机应变、温度和载荷的模拟演示系统,建立了基于光纤传感器采集数据的发动机数字孪生模型,形成发动机实物与数字孪生体的精准映射。最后将光纤传感器阵列植入发动机,对发动机开展水压监测实验、高低温存储实验、长周期监测实验和点火实验。对监测结果进行无损检测验证,结果表明该传感网络能够准确测量出发动机的应变状态,为固体火箭发动机的结构健康管理提供有效的数据支撑。

摘要：为满足深空探测器在复杂动态环境约束下的姿态机动任务需求,解决时变指向约束下姿态路径规划求解困难、路径优化性能差的问题,提出了一种基于修正罗德里格斯参数(MRP)和动态路径搜索的姿态参数空间离散化路径规划方法。通过MRP空间的笛卡尔网格划分和非奇异空间构建,实现航天器姿态的参数空间离散化和指向约束表征。考虑指向约束的时变动态特性,在三维动态空间中搜索初始到目标姿态的机动路径,并引入路径节点的时间特性,在约束冲突时对路径进行实时修正,设计非奇异空间时变约束路径搜索算法,生成执行路径节点序列。进一步,对生成的路径节点进行插值拟合,基于逆动力学方法计算角速度和控制力矩,完成姿态机动轨迹规划。仿真结果验证了该方法的有效性,可为深空探测器在时变指向约束下规划出姿态机动执行路径。

摘要：现有的星间链路通信中,主要采用频分多址(Frequency Division Multiple Access,FDMA)和时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)提高频谱利用率和信息传输的时效性,FDMA和TDMA分别通过分配不同的频点和时隙区分不同的星间链路.随着卫星数量的增多,尤其是低轨卫星星座的不断建设,星间链路的频谱和时隙越发紧缺,这对采用FDMA和TDMA体制的星间链路带来了严峻挑战.针对此问题,提出了一种极化多址接入的星间链路体制,引入极化调制算法,利用信号的极化状态承载信息.仿真验证表明:极化多址星间链路体制在频谱效率和时效性能方面相比现有星间链路算法分别提升了1􀆰8倍和2倍,在很大程度上解决了星间链路频谱和时隙资源紧缺的问题,为后续星间链路设计提供了参考.

摘要：针对无人机在远海远域协同任务过程中的空海信息协同共享需求,提出了一种基于优先级传输的动态随机接入协议。首先,通过设计高效集群组网信令保证集群测控通信自组网的遥测、遥控信息的稳定传输;然后,结合改进的TDMA(时分多址)组网时隙结构实现节点快速入网与动态时隙分配协议;最后,通过OPNET(网络仿真技术软件包)分析所设计的集群空海自组网系统的随机接入低时延、业务传输高吞吐量和端到端传输低时延性能。结果表明:该组网信令下建网时间只需要2~3个飞控周期,在32节点场景下节点完成随机Aloha入网时延平均不到0.6 s,改进的TDMA协议在端到端时延比传统TDMA协议降低1/3。

摘要：针对电液伺服系统中存在的参数不确定性与未知外部扰动等问题,提出一种基于参考模型的电液伺服位置跟踪控制方法。首先根据电液伺服系统的非线性方程建立了系统的状态空间模型,据此构建由理想参考模型和总扰动组成的控制系统结构;然后结合电液伺服系统状态空间模型分别设计理想参考模型和扰动观测器,实现参考模型输出可以精确跟踪给定输入信号和对系统总扰动的观测;最后设计控制律实现对总扰动的有效补偿和实际系统的输出对参考模型输出的精确跟踪。仿真与实验结果表明,基于参考模型的扰动观测器在电液伺服位置跟踪控制方面相比比例积分微分(PID)控制,可以有效地提高系统控制精度并减小系统动态控制误差,实现对给定输入信号准确的跟踪。

摘要：在地磁场测量领域中,自激振荡式碱金属原子光泵磁力仪因为快速响应与高精度成为一项重要技术。其中自激式双气室光泵磁力仪无需考虑移相电路带来的信号误差,电路简单。使用垂直腔面发射激光器作为泵浦光源有效降低了磁力仪功耗和体积。针对使用垂直腔面发射激光器的便携式双气室铯光泵磁力仪激光稳频方法进行设计,设计方案包括激光器温度控制电路,光泵磁力仪信号反馈电路,激光器电流源调制与控制电路。将注入电流调制的稳频方法用于双气室光泵磁力仪结构,减小稳频代价的同时具有较好稳定性,温度控制精度达到0.002℃,10秒内波长稳定度达到4.36×10^(-10),初步探索了自激式双气室光泵磁力仪集成化与小型化的可能性。

摘要：提出了基于任务定义的深空探测全域轨迹优化设计概念与实现方法。首先,对复杂任务定义、自适应模型库与多环节迭代优化等关键技术进行了详细的阐述。然后,重点讨论了深空探测全域轨迹优化设计软件平台的设计技术与系统实现。最后,基于该平台丰富的模型库,对嫦娥五号等深空探测任务的全过程飞行轨迹进行了优化设计与对比。研究结果表明,开发的深空探测全域轨迹优化设计软件平台具有复杂任务适应能力强、可拓展性好的特点,可为类似软件系统的研发提供借鉴。

摘要：时间触发以太网(time-triggered ethernet,TTE)是一种时间业务与事件业务混合技术,其在兼容标准以太网基础上,保障时间触发(time-triggered,TT)业务的确定性和可靠性,在航天通信领域具有显著的优势.但由于航天网络的高成本问题,在很大程度上限制了TTE的发展,因此研究集约型网络拓扑可降低系统架构成本.本文首先引入复杂网络理论,在满足速率约束(rate-constrained,RC)消息延迟界门限的前提下,建立简化网络拓扑结构的问题模型.其次提出最小介数节点删除及混合策略恢复的集约型拓扑优化算法,通过对节点和边的交替迭代收敛到目标函数最小化的状态.最后,在优化后的集约型网络基础上设计双冗余结构,提高时间触发业务的可靠性.实例的优化前后结果表明,不同恢复策略在不同网络结构下性能不同,说明所提出混合策略的优势.通过优化目标函数对比表明所提出的方法能兼顾时延的前提下简化网络拓扑结构,降低架构成本.本研究给出了基于TTE的实时航天通信的设备部署优化算法及恢复策略,可用于旧网络的升级与改造.通过实例给出了在随机的BA无标度网络中,实现模型建立和拓扑优化的过程,其算法思路和设计方法可进一步应用于更大规模的网络拓扑优化,为航天通信网络优化提供了参考.

摘要：针对空间机械臂辅助深层采样任务中的建模与控制问题,基于刚体李群SO(3)方法对机械臂进行建模。通过梯形规划对机械臂进行轨迹规划,采用阻抗控制方法控制机械臂运动。推导了李群SO(3)模型下机械臂关节空间与末端笛卡尔空间之间的雅可比矩阵,并且得到了两个空间的相互转换关系。采用锥互补方法计算采样机械臂与复杂接触面的碰撞力,并基于非光滑算法求解锥互补条件与系统动力学方程。通过对比位置控制与阻抗控制,证明了阻抗控制在实际应用过程中能够更加柔顺地控制机械臂与接触面进行接触。通过对控制参数进行调整,探究了不同控制参数对机械臂控制的影响,优化得到了合适的控制参数,从而能控制机械臂辅助完成深层采样的任务。