摘要：针对有实时性需求的精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer,RISC)-V处理器中断响应延迟过长的问题,本文改进了中断响应中中断服务程序跳转地址计算的方式,扩展了不可屏蔽中断(Non-Maskable Interrupt,NMI)响应时的控制寄存器,提出了硬件矢量中断以及NMI相关控制寄存器扩展。硬件矢量中断提高了中断的响应速度,减少了中断响应的延迟。NMI扩展控制寄存器减少了NMI的响应延迟,减少了软件需要进行的保存现场操作。利用VCS仿真验证了中断优化的正确性以及性能。仿真结果表明,硬件矢量中断响应时间缩短了84.4%,响应速度提高为原本的6倍,NMI扩展控制寄存器减少了31个时钟周期的响应时间以及32个时钟周期的返回时间。

摘要：空间站作为我国研制的最大规模航天器,是我国载人航天三步走战略的最后一步的建设目标.本文详细介绍了我国空间站组合体制导、导航与控制方案设计涉及的主要内容与关键技术,以及系统在轨验证情况.首先给出了GNC系统的任务要求;其次给出了系统的配置与飞行方案,并对系统的关键技术及地面设计过程进行了说明;最后对在轨飞行数据进行了分析,验证了系统设计的正确性,表明系统设计合理,可以满足空间站组合体控制的任务要求.

摘要：针对空间辐照带来的光功率衰减和卫星轨道周期带来的周期性温变效应,基于光子晶体光纤单一材料特点带来的抗辐照和弱温度敏感特性,提出开展空间用高精度光子晶体光纤陀螺技术研究。通过设计实芯光子晶体光纤结构,完成损耗<1.5 d B/km、偏振串音<-24 d B/km和直径135μm的光子晶体光纤技术验证,并采用八极对称绕制技术完成3800 m光子晶体光纤环的绕制及性能测试,实现零偏稳定性优于0.001°/h、随机游走系数优于0.00016°√h的技术指标。同时结合空间应用的实际需求,开展了可靠性试验,并完成3斜装构形光子晶体光纤陀螺组件的研制,并于2020年12月22日发射入轨,评估精度与地面测试结果相当,产品运行稳定,性能优异。

摘要：针对含有模型不确定性的章动非合作目标接触消旋问题,提出一种基于特征模型的双通道自适应控制方法。利用接触碰撞时的几何关系和线弹性接触力模型建立消旋系统动力学模型;分析目标自由运动特性,设计分离式消旋策略;构建描述章动目标消旋系统三轴角速度特性的特征模型,计算特征参数表达式;设计基于特征模型的双通道自适应控制器。仿真实验结果表明:所提方法通过在线估计特征参数,有效克服了消旋系统不确定性因素的影响,消旋后剩余角速度小且消旋速度快。

摘要：红外地球敏感器作为检测地球矢量方位角的一种光学敏感器,是卫星实现姿态测量和控制的重要仪器.针对低轨道卫星(300~1600 km)应用需求,设计了一种面阵三视场静态红外地球敏感器,使用3个面阵红外探测器实现对三段地球红外辐射圈的位置测量,采用单片机80C32+FPGA的低成本、低功耗、小型化的设计方案,通过计算地球边缘的空间向量获得地心矢量.实验结果表明,姿态角随机误差标准差小于0.06°.

摘要：超精超稳超敏捷卫星在航天器星体平台的基础上引入二级控制主动指向超静平台(ASP)实现了载荷的振动隔离与敏捷机动。载荷与卫星平台之间的附加连接可能导致系统指向精度与隔振效果的下降。为此,利用仿真与试验分析研究了线缆、热管等附加连接对主动指向超静平台控制性能的影响。首先,利用牛顿-欧拉方法建立了超精超稳超敏捷卫星多级动力学模型,将线缆、热管连接等效为附加刚度,建立附加连接的力学模型,为分析附加连接对系统产生的影响提供动力学基础。其次,仿真分析了附加连接对系统隔振效果、稳定性的影响,为实际卫星的设计与测试提供理论支持。为进一步掌握附加连接的刚度特性和对系统控制性能产生的影响,设计对主动指向超静平台开展控制系统的全物理仿真试验。试验结果表明,采用试验中线缆、热管的装配布局对主动指向超静平台控制的稳定性、指向精度与稳定时间均无明显影响,试验中线缆、热管的装配布局对整星的安装设计有重要参考意义。最后,提出了一种自适应预设性能非线性控制器,解决了附加刚度存在下平台与载荷之间的耦合与振动抑制问题,数值仿真结果显示,提出的自适应预设性能控制改善了载荷与平台之间的动力学耦合问题,进一步提升了载荷的敏捷机动、稳定跟踪与高精度指向能力。

摘要：本文研究了对非合作目标的自主绕飞控制问题,提出了基于混合状态机的自主绕飞多模态控制方法。首先,根据自主绕飞任务目标和轨道安全性分析,定义了远程接近、近程接近、相对位置保持、绕飞转移、碰撞规避、撤离等状态以及各个状态的控制目标。其次,为了实现航天器各个行为状态之间的协调转换与控制,建立混合状态机模型对各个状态进行自主管理和监控,设计了状态之间跳转的转换函数。然后,根据不同状态的控制目标,设计了多模态运动规划与控制策略,实现多模态自适应有限时间跟踪控制。最后,对本文所提出的自主绕飞控制方法进行了仿真验证,仿真结果说明了所提出的方法的有效性。

摘要：针对空间碎片天基观测量与编目数据库在轨关联难题,建立天基光学相机对空间碎片的观测模型,分析在轨应用环境对观测信息的影响,基于碎片轨迹一致性检测设计识别方法。为适应在轨应用的需求,提出了DTW与轨迹形貌差异量化检验融合的空间碎片识别方法。首先,依据DTW原理筛选出与待检测真实轨迹形貌最接近的预报轨迹;进一步,将初选相似轨迹之间的形貌差异量化为轨迹间总误差的标准差;最后,通过统计量检验实现轨迹一致性确认,轨迹一致则碎片成功识别。对所提出方法与轨迹直线拟合参数误差检验识别法进行碎片识别稳定性的仿真与实验对比。结果表明:DTW与轨迹形貌差异量化检验融合识别法是一种更稳定的碎片识别方法,对仿真及实验中的全部碎片及低轨卫星均能实现稳定识别,较轨迹直线拟合参数误差检验识别法稳定性明显提升。文中提出方法具有不受碎片运动特性、观测环境等因素影响的特点,可在卫星感知与防护领域广泛应用。

摘要：ASE光源是卫星用高精度光纤陀螺光路的核心部件,光源性能会影响陀螺的噪声、零偏和标度因数稳定性等性能指标。具有高功率、宽光谱的ASE光源能够提升陀螺产品的精度和稳定性。采用双程前向结构完成了宽谱ASE光源的工程化应用设计,最终实现了输出功率≥5 mW、谱宽≥10 nm的典型高斯型宽谱ASE光源在高精度光纤陀螺宇航产品中的批量应用。此外,针对未来高精度光纤陀螺性能进一步提升的需求,采用平坦滤波和高斯滤波相结合的技术完成了谱宽≥20 nm ASE光源的设计及研制。

摘要：随着信息技术、智能物联网技术以及机器学习理论的飞速发展,时空感知数据为应急灾害救援提供了新的视角,综合利用时空感知数据进行灾区态势信息感知与提取,可以为应急救援形成新的着力点.由于时空感知数据拥有丰富的语义信息和较高的实用价值,并且对灾害救援具有积极引导作用,因此,研究和利用时空感知数据进行应急疏散,是一项具有现实意义的工作.本文重点聚焦面向时空感知数据下的资源受限的人群应急疏散规划问题,研究了基于时空感知数据的人群应急疏散规划模型与方法,以期为应急救援提供积极的思路和技术保证.首先,分析了时空感知数据对人群应急疏散的作用;其次,提出了基于时空感知数据的应急疏散框架,并设计了一种基于行人流量预测的应急疏散场所推荐算法,还构建了一种考虑疏散偏好的应急疏散人群分配整数规划模型;然后,提出了一种全局最优疏散路径规划算法,接着将应急疏散路径规划问题转化为多组疏散路径规划查询问题,并通过使用网络扩展策略和剪枝策略,进一步设计了一种面向全局最优疏散路径规划查询的求解算法,来解决多组疏散路径规划查询问题.此外,为了提高应急疏散路径搜索结果的质量,还设计了一种改进算法,对全局最优疏散路径规划查询算法生成的路径组合,进行改进和优化.最后,通过大量实验分析与评估,充分验证了所提方法与模型的有效性.