摘要：【目的】随着卫星技术和通信技术的不断提高,空间激光通信与测距一体化技术也逐渐成熟。而伴随着深空探测、卫星导航等领域的进一步发展,大量的业务及应用需求对星间的通信容量和测距精度又提出了更高的要求。在综合考虑卫星荷载与功耗的前提下,如何在实现激光卫星高速通信的同时,完成测距并进一步提升测距精度,成为亟待解决的课题。【方法】基于双向单程测距原理,设计并实现了一种同时支持正交相移键控(QPSK)和二进制相移键控(BPSK)的相干通信与测距一体化系统,为进一步提升测距性能,又从提升时钟精度入手,通过使用差拍采样方法,使用鉴频与鉴相来获取发送时钟与接收时钟之间的频率差与相位差,以此来获取到更高的时钟精度,从而对测距值进行校正。【结果】该系统能稳定工作在接收光功率大于-48 dBm的环境,针对不同应用需求可设置不同的速率,QPSK模式下最高速率为5 Gbit/s,BPSK模式下速率分别为2.5 Gbit/s、1.25 Gbit/s和625 Mbit/s,系统测距精度理论上可达最小值53 ps,在正常通信时,使用Matlab与Vivado对测距数据进行计算处理,验证了系统测距精度小于0.1 ns。进一步采用差拍采样方法,仿真条件下,测距精度可提升至码元宽度的10^(-3)量级,达±0.36 cm。【结论】所提通信测距一体化系统能够在高速通信的同时实现高精度测距,对未来激光卫星的相关应用具有一定的实际意义。

摘要：粘弹性材料兼有弹性固体和粘性流体的特性,传统的热分析方法无法准确描述同时发生的粘性和弹性变形。针对该复杂材料特性的材料去除过程中的温度场研究是十分稀少的,提出将机器学习算法应用到药柱钻削加工的温度预测当中。首先利用线性回归进行拟合,侧面证明该模型的非线性。其次利用随机森林和BP神经网络算法进行建模,随机森林模型的随机特性使其具有一定的抗噪能力,BP神经网络模型精度最高,决定系数达到0.989。利用BP神经网络模型的预测功能实现加工过程的提前防控,优化加工参数组合,实现高效安全生产。

摘要：针对栅格算法易受邻域星点影响导致误匹配的问题,提出了一种结合角距特征的改进栅格星图识别算法。首先介绍了改进栅格算法的原理,其次设计了融合栅格识别模式和星角距识别模式的算法实现流程,最后开展了基于不同视角下的大视场仿真星图的算法试验验证和性能分析。结果表明,由于角距特征具有旋转不变性和不易受观测星邻域星点分布影响等特点,结合角距特征对失效观测星进行再匹配的改进栅格算法,在兼顾存储量需求小、运行速度快等优势的同时,识别率和鲁棒性也得到了提升,最高识别率可达98.88%,在位置噪声干扰以及缺失星干扰下,改进算法的识别率仍可保持在95%,说明算法鲁棒性强,具有较好的应用前景。

摘要：针对红外定标器在定标试验过程中因异质材料线膨胀系数不匹配导致结构热失配,造成低温状态下螺栓松动、降温速率慢、温度均匀性差,高温状态下玻璃钢隔热垫压溃等问题,开展大面源、宽温区、多材料体系红外定标器热适配结构优化设计与验证。从法向预紧力调控和面内翘曲变形控制两方面,筛选关键材料,调整装配参数,优化结构参数。采用仿真与试验相结合的手段,探究高低温状态下异质多层结构螺栓预紧力变化规律,验证红外定标器结构安全性和稳定性。最后通过升降温试验验证红外定标器关键技术指标。研究结果表明,选用聚四氟乙烯作为隔热材料,配合不锈钢螺栓,施加初始拧紧力矩介于10~18 N·m之间,调整安装孔孔径为25 mm以上,可有效控制预紧力变化,减小面内翘曲变形。全系统仿真结果表明在高低温状态下,连接安全有效的螺栓比例均达到了90%以上。热适配结构设计与优化可显著提高红外定标器降温速率,改善辐射面低温状态温度均匀性,结构安全性与稳定性满足设计要求。热适配结构优化设计方法可作为同类产品的参考。

摘要：设计了随动推力作用下细长体模拟件试车试验系统,开展固体火箭发动机试车;理论推导了耦合模态频率差-推力关系的多项式,结合亚临界试车数据外推预示失稳临界推力。研究结果表明:理论分析与地面试验结果吻合,只需开展少数几次安全可控的亚临界试车试验,获取系统的振动响应数据,即可准确预测临界推力;亚临界试验验证了随动推力横向分量引起模态间的刚度耦合,对于弯曲振动明显的细长体飞行器,推力对结构的影响应视为随动载荷。

摘要：针对当前无人驾驶飞行器工程研制中储箱燃油晃动频率过低与刚体频率接近且随燃油消耗而时变,影响驾驶仪固定参数陷幅滤波器设计的问题。设计并加工了极小宽深比的密集“井”型隔板,利用振动台+水平滑台组合进行横向阶跃激励的晃动试验,并以激光多普勒测振仪获取储箱燃油液面晃动的自由振动衰减响应,采用解析模态分解(analytical mode decomposition,AMD)与基于希尔伯特变换的自由振动分析法对液体晃动频率及阻尼进行辨识。试验及辨识结果表明,相比于常规稀疏隔板,安装密集“井”型隔板储箱的燃油晃动基频大幅提高,且不会随着燃油液面深度变化而明显变化,晃动模态阻尼大幅增大,晃动幅度快速衰减。

摘要：针对火星探测器空间环境特点和热控设计难点,提出了一种适用于火星环绕器的推进管路热控设计方法,通过采用优化的加热功率、合适的多层层数和适宜的加热器分区实现地火空间复杂外热流下的管路控温。将该方法在“天问一号”火星环绕器推进管路设计中进行分析与验证,对影响热控设计的因素如舱内外环境温度变化、管路是否有工质、是否受太阳照射、包覆多层层数以及加热功率等进行了分析。研究表明,该方法具有高度环境适应性,在环绕器飞行全过程及变轨条件下均能适应。未来需重点关注管路加热功率的设计和舱外多层包覆层数的影响,舱外管路受阳光照射影响大,设计时应尽量避免阳光照射。以上研究结果可为后续深空探测推进管路热控设计提供一定的参考。

摘要：空间站核心舱于2021年4月29日成功发射后在轨稳定运行,能源系统作为空间站核心舱重要的系统之一,在轨将太阳能转换为电能,对电能进行控制、调节后,为所有用电设备提供持续、稳定、可靠的供电.文章介绍了能源系统技术的构成,对其中的自主能源健康管理设计、高压母线调节设计、大型柔性太阳电池翼设计进行了分析,并介绍了相关验证及在轨飞行情况.

摘要：为灵活控制波束以增强多目标探测和跟踪功能,研制了基于人工表面等离子体激元(SSPP)的毫米波四波束高扫描率漏波天线(LWA)。根据正弦电抗调制叠加理论,对基片集成波导(SIW)槽缝形成的SSPP结构进行多周期性叠加调控,实现四波束扫描LWA。为改善天线的法向辐射性能,在SIW下表面周期性开槽,消除LWA的阻带效应。对设计的LWA进行加工和测试,结果表明在29 GHz~30.2 GHz的频带内,该天线的四个波束能从-52°连续扫描到+22°,扫描率达到18°/%BW,节约了频谱资源,并提高了多目标探测效率。

摘要：常规的星载SAR模糊度计算方法是基于距离向一维方向图和方位向一维方向图,独立进行距离向模糊度和方位向模糊度分析。由于星载SAR对地观测是二维的,因此距离模糊度是全方位的,且真实的模糊能量仅来自于距离向模糊信号,方位向模糊是基于距离向模糊信号的基础上由于成像处理导致的模糊信号重组。为解决系统设计时预估分析的距离向模糊度值与实际成像效果不一致的问题和还原方位向模糊度本质,提出了星载SAR模糊度分析和计算的新方法。该方法首先从模糊特性机理出发,分析了距离和方位模糊产生的原因和两者之间的关系;然后建立了方向图任意指向角度与对地实际观测之间的角度转换模型,同时以二维方向图为基础给出了全方位模糊度计算的方法和步骤;最后进行了仿真设计验证,仿真结果表明,全方位模糊度计算方法更加符合实际成像效果,且为后续高分辨率星载SAR系统设计和模糊度抑制提供了参考依据。