摘要：针对目前全月范围高分辨率数字高程模型缺乏的现状,提出一种高分辨影像与全月数字高程模型结合的分级路径规划方案。首先,基于全月中等分辨率(20 m)数字高程模型进行全局初始路径规划;然后,利用米级的遥感影像构建初始路径周围的正射影像,基于构建的高分正射影像进行路径的优化,获得最后的长距离路径规划。以中丰富海、西南丰富海及斯内利厄斯月谷等具有科学价值的区域综合起来作为大范围实验区进行长距离可达性分析与路径规划实验,并通过局部的高分辨率高程模型进行规划结果验证。实验结果表明:该方法能在高分数字高程模型受限的情况下,保证月球车路径规划的可靠性,研究可为中国新型月球车的设计、任务论证及后续的工程实施提供关键技术支撑。

摘要：针对空间绳系机器人对目标抓捕后的复合体姿态稳定控制问题进行了研究。首先,对复合体进行动力学建模,并对其动力学特性进行了分析;然后,考虑复合体的特点、空间绳系机器人燃料有限以及自身姿态控制力的限制,分别设计了系绳主动拉力与推力器推力协调控制器和基于滑模变结构的全推力控制器,并设计了其切换条件,利用两种控制器切换对姿态进行稳定控制;最后,利用仿真实验验证了所提方法的正确性。仿真结果表明,系绳拉力和推力器协调控制方法能够实现对姿态的稳定控制,并且有效地节省姿态控制过程中的燃料消耗。

摘要：针对空间绳系机器人对目标逼近过程中的姿态协调控制问题,设计了一种基于可移动系绳点的姿态协调控制机构,利用系绳实现姿态的协调控制。针对该类型空间绳系机器人,进行动力学建模,并对其动力学特性进行了分析。为了克服利用系绳拉力进行姿态协调控制过程中,拉力波动对姿态控制的影响,采用具有较强鲁棒性的滑模变结构方法设计了姿态协调控制器。可移动系绳点的姿态协调控制机构提供空间绳系机器人两个方向的姿态控制力矩,另一个方向的控制力矩通过空间绳系机器人自身提供,从而实现逼近过程中姿态协调控制。仿真结果表明,通过可移动系绳点的姿态协调控制机构,利用系绳拉力可实现空间绳系机器人目标逼近过程中的姿态控制,并且达到节省姿态控制燃料消耗的目的。

摘要：分析了影响光纤频率传输精度的主要因素,设计并实现了一种新的基于锁相环(PLL)补偿的双向异频传输方案。首先,为了确定光纤链路引入的不稳定性,设计了恒温条件下链路稳定性测试方案,通过光电联合测试得出了链路传输指标;然后,结合环境温度及PLL对光纤频率传输的影响,设计了环境温度影响下链路时延稳定性测试方案,并搭建了实验平台;最后,进行了光纤传输实验,分析了环境温度和阻尼系数变化对传输性能的影响。结果表明,由于PLL的有效补偿,10 MHz高精度原子钟频率信号经过25km的光纤传输后仍能保持很高的稳定性;本文方案下的链路时延抖动在环境温度慢变时可以稳定在0.5ns以内,显著降低了实际光纤应用中传输时延的不稳定性。

摘要：逼近过程的协调控制一直是空间绳系机器人系统研究的重点,为了弥补传统方法在控制精度和工质消耗等方面的不足,首先,基于Hamilton原理建立了一种考虑系绳分布质量和作用在系绳上分布力的新型位姿耦合动力学模型;然后,使用hp自适应伪谱算法求解了逼近过程中最省工质的轨迹和与之对应的理想输入;最后,通过PD控制器对系统真实状态进行调节使其跟踪上规划的理想轨迹,从而实现了对空间绳系机器人系统位置和姿态的闭环一体化控制。仿真结果表明:在存在0.1m初始长度偏差和5°初始角度偏差的情况下,设计的控制系统能够实现对空间绳系机器人逼近过程的有效控制;与传统模型相比,新型位姿耦合模型能够显著提高系统的控制精度;与位姿分离控制方式相比,一体化控制方式不仅能够避免产生过大的姿态扰动力矩,而且能够大幅减少系统的工质消耗。

摘要：以高超声速飞行器(HFV)纵向运动模型为研究对象,针对其巡航飞行中存在的参数不确定性和外界干扰问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的非线性动态逆(NDI)控制方法。采用精确反馈线性化方法实现了HFV速度与高度通道的解耦,并设计了动态逆控制器;在此基础上为系统的速度和高度通道设计了二阶ESO,实现对等效扰动的精确估计,并在控制器中进行补偿,从而实现HFV对高度和速度指令的精确跟踪,保证控制精度的同时大幅提升了系统的扰动抑制能力。仿真结果表明,相比于滑模控制,文中所设计方法具有更快的响应速度和更好的跟踪精度,体现出该方法的良好控制性能和较强的鲁棒性。

摘要：研究了通过电学补偿且基于FPGA(field programmable gate array)设计实现的频率远距离稳定传输问题。根据共轭相位补偿法原理,设计了基于FPGA的数字锁相环频率远距离稳定传输方案。该方案通过4次变频及滤波来提取远端信号和本地信号的相位差,利用锁相环使远端的信号相位变化与本地点的基准信号相位变化相同,从而实现频率远距离稳定传输。在基于FPGA的数字信号处理板上对该方案进行了实现,并给出了具体的实现方案和FPGA实现结果。由于变频、滤波及锁相环均在FPGA内部通过编程实现,该实现方案具有很强的参数选择灵活性及工程易实现性。最后,设计了链路时延测量回路,对不同条件下频率传输的稳定性进行测量,测量结果表明,设计的频率传输方案有效地减小了环境温度变化对信号在光纤中传输时延的影响。

摘要：针对探月飞船跳跃式再入第一次再入能量管理问题,设计了一种能量管理方法。首先,采用大倾侧角再入,快速进入能量管理阶段;然后,对能量耗散速度进行控制,并预估跃起点的能量以确定飞船的跃起时机;最后,在能量管理结束后按设计指令过渡到跃起点。为检验能量管理方法的有效性及鲁棒性,基于标准轨迹法设计制导律,并进行仿真分析。仿真结果表明,该能量管理方法能改善轨迹跟踪性能,提高再入制导方法的精度和鲁棒性,并避免飞船在一次再入和二次再入过程中出现较大过载的现象。

摘要：利用小孔成像原理对中能电子成像仪探头的机械结构进行了设计,为保证探头单元暴露于外辐射带辐射环境12年的总剂量小于5krad,确定其壳体厚度为约3mm的铜,探头的角分辨率为20°;根据带电粒子在硅中的能量损失规律对探测器进行了防质子污染设计,确定了探测器厚度为1000μm,其屏蔽层厚度为10μm等效硅。最后对设计探头的质子污染率进行了计算,结果表明该中能电子成像仪探头的设计满足外辐射带空间中能电子探测的需求,为中能电子成像仪的研制奠定了基础。

摘要：基于平面圆形限制性三体问题模型,利用与绕月轨道相切的大幅值Lyapunov周期轨道,提出了一种新的地月转移轨道设计方法。根据Poincaré截面与限制性三体问题动力学系统对称性计算得到的大幅值Lyapunov轨道,通过与绕月轨道拼接,将地月转移问题转化为地球到大幅值Lyapunov轨道的转移问题。为保证探测器能够从近地轨道(LEO)切向逃逸到达大幅值Lyapunov轨道,通过计算其稳定流形,采用最近点作为Poincaré截面的终止条件求解探测器的初始状态,并根据初始状态完成地月轨道的设计。仿真结果表明,该地月转移策略相比于Hohmann转移,在同样只需要两次速度增量的前提下,约节约100m/s的速度增量,该研究为地月转移轨道的设计提供了一种新思路。