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喷气驱动航天器姿态控制强化学习算法及实验

宇航学报 2024年第6期45卷 903-913页

作者：杜德嵩刘延芳袁秋帆赵福友齐乃明哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 上海宇航系统工程研究所上海201109

针对喷气驱动航天器在推力幅值受限条件下的姿态控制问题,提出一种姿态控制强化学习算法。该算法包含两个神经网络,即控制策略网络和李雅普诺夫神经网络。其中,控制策略网络直接以喷气推力器的推力作为输出,训练数据中推力满足幅值约束... 详细信息

针对喷气驱动航天器在推力幅值受限条件下的姿态控制问题,提出一种姿态控制强化学习算法。该算法包含两个神经网络,即控制策略网络和李雅普诺夫神经网络。其中,控制策略网络直接以喷气推力器的推力作为输出,训练数据中推力满足幅值约束条件,隐式地解决推力分配优化和控制量饱和问题;设计姿态控制强化学习算法,并引入基于样本数据的航天器姿态稳定性定理,保证学习得到的控制策略的稳定性。仿真结果表明,与主流的强化学习算法和传统姿态控制方法相比,所提出的姿态控制算法在敏捷性方面表现出显著优势。此外,将控制策略移植到半物理仿真平台,控制策略能够有效完成航天器的大角度机动任务,从而证明了通过所提出的姿态控制算法训练得到的控制策略具有良好的泛化性和鲁棒性。

关键词：强化学习姿态控制李雅普诺夫函数半物理仿真

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小推力航天器逃离太阳系的引力辅助轨迹设计

宇航学报 2024年第7期45卷 1032-1039页

作者：范子琛成飞李文龙霍明英齐乃明哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 上海卫星工程研究所上海201109

针对太阳系边界探测,利用形函数轨迹优化算法快速生成连续小推力航天器引力辅助逃离太阳系的三维轨迹,实现在有限燃料条件下的超远距离探测。通过对比有无引力辅助设计的仿真结果,证明了引力辅助技术在逃离太阳系过程中的有效性。仿真... 详细信息

针对太阳系边界探测,利用形函数轨迹优化算法快速生成连续小推力航天器引力辅助逃离太阳系的三维轨迹,实现在有限燃料条件下的超远距离探测。通过对比有无引力辅助设计的仿真结果,证明了引力辅助技术在逃离太阳系过程中的有效性。仿真结果表明,基于贝塞尔形函数方法的连续小推力轨迹优化算法可以高效地设计出引力辅助逃离太阳系的合理三维初始轨迹,对于初始探测任务的快速设计和分析具有重要意义。

关键词：引力辅助小推力轨迹设计逃离太阳系贝塞尔形函数法

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无人机遥感图像实时小目标检测方法

航空学报 2024年第14期45卷 53-72页

作者：刘延芳佘佳宇袁秋帆周芮齐乃明哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 哈工大苏州研究院苏州215104 上海宇航系统工程研究所上海201109

得益于深度学习方法的发展,近年来目标检测方法的性能有了很大的提升。然而,从无人机(UAV)遥感图像中检测目标仍然存在很大的挑战,原因包括:UAV遥感图像中目标分辨率小、背景复杂,现有算法难以满足实时性要求。面对这些挑战,提出了一种... 详细信息

得益于深度学习方法的发展,近年来目标检测方法的性能有了很大的提升。然而,从无人机(UAV)遥感图像中检测目标仍然存在很大的挑战,原因包括:UAV遥感图像中目标分辨率小、背景复杂,现有算法难以满足实时性要求。面对这些挑战,提出了一种基于多尺度多深度特征提取(MMFE)网络的实时小目标检测(RTSTD)方法,能够高效的从UAV遥感图像中检测小目标。RTSTD将一幅输入图像剪裁成多个小尺寸的图像,并将一部分小尺寸图像输入到轻量化的MMFE网络中。因此,RTSTD具有处理任意分辨率的遥感图像而不丢失图像细节特征的能力。对于MMFE网络,提出了一种更有效的输出:重叠向量能够表示目标在输入图像中的位置和置信度。为了增强MMFE网络区分目标和复杂背景的能力,重新定义了正样本和负样本。为测试RTSTD的性能,从开源数据集UAV123、DTB70和AU-AIR中筛选重构了7个数据集,共8369张UAV遥感图像,涉及地面和海面场景下的小目标检测。结果证明,与现有的检测方法相比,RTSTD方法在准确性和速度方面都取得了改善,平均F1-Score>0.90,GPU运行每秒>66帧,CPU运行每秒>35帧。

关键词：遥感图像小目标检测实时检测卷积神经网络特征融合

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悬吊式重力补偿系统随动控制技术与实验研究

系统工程与电子技术 2024年

作者：王旭刘延芳佘佳宇袁秋帆齐乃明哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学苏州研究院上海宇航系统工程研究所

针对悬吊式重力补偿系统对负载水平运动响应慢、随动偏差测量不可靠、负载运动易激起吊索谐振等问题，提出了基于齿轮导轨驱动、正交激光倾角测量的水平位置跟随方案。为实现随动偏差的高频、精确测量，采用正交安装的激光传感器测量出... 详细信息

针对悬吊式重力补偿系统对负载水平运动响应慢、随动偏差测量不可靠、负载运动易激起吊索谐振等问题，提出了基于齿轮导轨驱动、正交激光倾角测量的水平位置跟随方案。为实现随动偏差的高频、精确测量，采用正交安装的激光传感器测量出线口吊索相对距离，通过标定转换得到吊索偏角。通过对系统各部分建模分析及实际测量结果，设计陷波器抑制吊索谐振，实现高动态、高精度水平随动控制。实验结果表明，随动系统可以跟随被试人员的各种复杂运动，最大跟随速度大于2 m/s，且保持吊索最大偏差不超过1.4°，能够满足地外微低重力环境模拟的需求。

关键词：微低重力模拟主动二维随动跟踪动力学建模陷波器设计

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创新竞赛促进航天人才培养模式的探索

创新竞赛促进航天人才培养模式的探索

第五届全国高等学校航空航天类专业教育教学研讨会

作者：范子琛霍明英齐乃明哈尔滨工业大学航天学院航天工程系

创新是引领发展的第一动力,航天拔尖人才更需要具备杰出的创新能力。丰富的创新竞赛为学生培养提供了非常宝贵的创新实践平台。学生通过高端的学科竞赛既增长了见识,又在竞赛中深入学习、理解学科专业知识,能够实现传统课堂教学无法达... 详细信息

创新是引领发展的第一动力,航天拔尖人才更需要具备杰出的创新能力。丰富的创新竞赛为学生培养提供了非常宝贵的创新实践平台。学生通过高端的学科竞赛既增长了见识,又在竞赛中深入学习、理解学科专业知识,能够实现传统课堂教学无法达到的人才培养效果。以赛代练、以赛促学、以赛强能,通过竞赛将知识具象化,让学生更加生动形象地感受到知识在解决实际问题中所发挥的作用。因此,通过激发学生兴趣、引导学生思考、发掘学生能力,让学生在创新竞赛中不断地提升自己、收获成长。与此同时,探索出一条"兴趣引领、以赛促学、思创融合"的航天创新人才培养新模式,为我国的航天国防事业培养出更多的创新型人才。

关键词：创新竞赛航天人才培养以赛促学思创融合兴趣引领

来源： cnki会议评论

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民航机场运维BIM建设中的几点思考

中国设备工程 2024年第18期 59-61页

作者：时建平李旭齐乃明霍明英刘一骄北京博维航空设施管理有限公司北京100621 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150006

随着社会经济的不断发展和民航业的蓬勃发展,民航机场作为现代交通基础设施的重要组成部分,其安全、高效的运营和维护变得尤为关键。建筑信息模型(BIM)作为一种全面的数字化技术工具,已经在民航机场的运维管理中引起了广泛的关注和应用... 详细信息

随着社会经济的不断发展和民航业的蓬勃发展,民航机场作为现代交通基础设施的重要组成部分,其安全、高效的运营和维护变得尤为关键。建筑信息模型(BIM)作为一种全面的数字化技术工具,已经在民航机场的运维管理中引起了广泛的关注和应用。本文旨在探讨民航机场运维BIM建设的关键问题,并提出了几点关键思考。我们分析了BIM在民航机场运维中的价值和潜力,包括提高运维效率、降低成本和增强安全性等方面。并且讨论了BIM在不同阶段的应用,从规划和设计到建设和运营,强调了整个生命周期的综合性管理。然后,我们探讨了数据标准化和互操作性的重要性,以确保各种信息源之间的协同工作。最后,我们强调了培训和技术普及的必要性,以确保运维团队能够充分利用BIM技术。本文的研究结论有助于更好地理解和应用BIM技术于民航机场的运维管理,为提升机场运营的效率和质量提供了有力支持。

关键词：智慧机场信息挖掘动态感知建筑信息模型

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数字孪生技术在智慧机场建设中的几点思考

中国设备工程 2024年第16期 30-32页

作者：陈昭时建平李旭齐乃明霍明英刘一骄北京博维航空设施管理有限公司北京100621 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150006

数字孪生机场是数字机场的未来发展方向,实时感知与呈现机场内全部信息。但是从目前国内外研究资料可以看出,大部分采用数字孪生技术的机场建设方案中存在海量数据处理能力差、动态信息感知能力不强以及数据挖掘深度不足等问题。本文从... 详细信息

数字孪生机场是数字机场的未来发展方向,实时感知与呈现机场内全部信息。但是从目前国内外研究资料可以看出,大部分采用数字孪生技术的机场建设方案中存在海量数据处理能力差、动态信息感知能力不强以及数据挖掘深度不足等问题。本文从机场实际应用等实际需求角度,探讨了如何使用数字孪生技术建设未来智慧机场,对机场海量数据进行动态实时处理与信息挖掘,更有效地发挥数据信息的功能与作用。

关键词：数字孪生智慧机场信息挖掘动态感知

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数据库在飞航导弹仿真建模中的应用

哈尔滨工业大学学报 2002年第3期34卷 356-358页

作者：齐乃明梁雪斌哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001 航天总公司三院北京100074

在分析飞航导弹数学模型的基础上 ,对其共性部分加以分类 ,归纳出弹体、动力、控制和导引 4大类模型 ,这 4类模型由 16类子模型组成 .此外利用数据库的特性 ,定义了有关命名标准与规则 ,并建立导弹型号库、型号子模型库、公用子模型库 .... 详细信息

在分析飞航导弹数学模型的基础上 ,对其共性部分加以分类 ,归纳出弹体、动力、控制和导引 4大类模型 ,这 4类模型由 16类子模型组成 .此外利用数据库的特性 ,定义了有关命名标准与规则 ,并建立导弹型号库、型号子模型库、公用子模型库 .以FoxPro2 .5bForWindows为开发工具 ,研制了一套使用方便、具有良好人机交互界面的仿真建模软件 .该软件已在某重点型号项目中应用 ,其分析结果验证了设计思想的正确性。

关键词：飞航导弹面向对象仿真建模数据库数学模型设计

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基于滑模干扰观测器的垂直攻击末制导律研究

兵工学报 2011年第12期32卷 1462-1467页

作者：朱凯齐乃明哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

针对导弹高精度、垂直打击地面目标的任务要求,将滑模干扰观测器和比例导引律相结合,提出了一种满足多约束条件的鲁棒性末制导方法。综合考虑落点、落角等约束条件,给出了纵向平面和侧向平面的比例导引系数的选取原则。为了弥补比例导... 详细信息

针对导弹高精度、垂直打击地面目标的任务要求,将滑模干扰观测器和比例导引律相结合,提出了一种满足多约束条件的鲁棒性末制导方法。综合考虑落点、落角等约束条件,给出了纵向平面和侧向平面的比例导引系数的选取原则。为了弥补比例导引的不足,提高制导系统的鲁棒性,基于滑模干扰观测器对不确定性进行了估计,确保了系统对导引指令的精确跟踪。该制导方法不需测距信息,也无需对剩余飞行时间进行估算。仿真结果表明,本文提出的制导方法具有较高的精度和较强的鲁棒性。

关键词：飞行器控制、导航技术导弹末制导比例导引垂直攻击滑模干扰观测器