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Efficient high-accuracy north-south station-keeping strategy for geostationary satellites

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Science China(Technological Sciences) 2021年第11期64卷 2415-2426页

作者： huang xuxing YANG Bin LI Shuang WANG ZhenBo College of Astronautics Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsNanjing 210016China Department of Mechanical Aerospaceand Biomedical EngineeringUniversity of TennesseeKnoxvilleTN 37996USA

Station-keeping(SK) is indispensable in actual geostationary(GEO) satellite missions. Due to the luni-solar gravity perturbations, the inclination of a GEO satellite suffers the issues of secular drift and long-period oscillation. Current north-south(NS)SK strategies maintain the GEO satellite’s orbit with high accuracy but low fuel efficiency. In this work, an efficient highaccuracy NS-SK strategy is developed for the GEO satellites. First, an averaging method is employed to decrease the accumulation of the secular drift within a one-solar-day SK cycle, while the long-period oscillation caused by the solar gravity is damped to further improve the orbital accuracy using the impulse and finite-thrust propulsions. Second, we contribute a fueloptimal cycle that reduces the fuel consumption and a fixed-interval cycle that executes SK control in fixed time interval every day to further enhance the proposed NS-SK strategy. Numerical simulations show that the improved strategy can achieve highaccuracy NS-SK with little fuel consumption. Moreover, results also demonstrate that the fixed-interval cycle can reach higher NS-SK accuracy while consuming less fuel.

关键词： geostationary orbit north-south station-keeping long-period oscillation fuel-optimal fixed-interval

10th China Trajectory Optimization Competition:Problem description and summary of the results

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Astrodynamics 2021年第1期5卷 1-11页

作者： xuxing huang Bin Yang Pan Sun Shuang Li Hongwei Yang College of Astronautics Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsNanjing 210016China

From March 20,2019 to April 30,2019,the 10th China Trajectory Optimization Competition(CTOC10)was jointly held by the Chinese Society of Theoretical and Applied Mechanics and Nanjing University of Aeronautics and Astronautics.The CTOC10 focused on trajectory optimization for Jovian exploration.The team from Harbin Institute of Technology won the first prize.In this paper,first,the history of the CTOC is presented.Subsequently,the mission of the CTOC10 is introduced,and an account of the final rankings of the competition is given.Finally,trajectory optimization methods are discussed,and suggestions for practical missions are provided.

关键词： China Trajectory Optimization Competition(CTOC) mission design trajectory optimization Jovian exploration

面向GEO空间碎片清除任务的智能轨迹制导算法

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宇航学报 2023年第5期44卷 719-730页

作者：黄旭辰黄旭星杨彬李爽南京航空航天大学航天学院南京211106

针对复杂动力学环境下GEO空间碎片清除任务的高精度交会问题,提出了基于深度学习技术的GEO卫星轨迹制导算法。首先,以经典预测校正技术为基础,建立通用的GEO卫星转移轨迹制导算法架构,现有制导技术以及人工智能技术都适用于该架构。然后... 详细信息

针对复杂动力学环境下GEO空间碎片清除任务的高精度交会问题,提出了基于深度学习技术的GEO卫星轨迹制导算法。首先,以经典预测校正技术为基础,建立通用的GEO卫星转移轨迹制导算法架构,现有制导技术以及人工智能技术都适用于该架构。然后,基于深度学习技术对GEO卫星动力学模型参数进行拟合,利用一个深度神经网络同时输出高阶非球形引力加速度以及高精度日月星历,从而提高GEO卫星动力学模型参数的预测效率。最后,利用微分修正算法进行高精度轨迹修正,在此基础上提出结合深度神经网络以及高精度动力学模型的混合修正策略以同时保证转移轨迹修正精度和制导效率。仿真表明所提方法与传统基于高精度动力学模型的制导技术相比可有效提高转移轨迹制导效率。

关键词：空间碎片清除高精度轨迹修正预测校正制导深度神经网络微分修正算法

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钟山县两安瑶族乡厚朴仿野生栽培技术浅析

南方农业 2023年第8期17卷 27-29,36页

作者：黄旭兴钟山县农业农村局广西钟山542699

厚朴是我国特有的常用中药材,也是国内外市场需求量较大的药材之一。随着国内外市场需求量增加,野生资源逐年减少,药用成分含量不如野生资源的人工栽培厚朴逐渐增加。为保障厚朴质量和产量满足市场的需求,助推厚朴产业高质量发展,以广... 详细信息

厚朴是我国特有的常用中药材,也是国内外市场需求量较大的药材之一。随着国内外市场需求量增加,野生资源逐年减少,药用成分含量不如野生资源的人工栽培厚朴逐渐增加。为保障厚朴质量和产量满足市场的需求,助推厚朴产业高质量发展,以广西壮族自治区贺州市钟山县两安瑶族乡厚朴仿野生栽培为例,在介绍厚朴生物学特性的基础上,从苗木培育、栽植技术、抚育管理、病虫害防治、厚朴皮的适时收割及科学留种等6个方面介绍厚朴仿野生栽培技术。

关键词：厚朴仿野生栽培广西贺州市钟山县两安瑶族乡

FY-3D中分辨率成像仪图像地理定位误差来源分析

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中国空间科学技术 2022年第4期42卷 8-18页

作者：黄旭星杨勇佘宇琛景振华胡秀清高旭东李爽南京航空航天大学航天学院南京210016 上海卫星工程研究所上海201109 国家卫星气象中心北京100081

以风云三号D星(FY-3D)中分辨率成像仪(MERSI)的图像地理定位为背景,针对现阶段FY-3D图像与海岸线匹配时误差表现为周期性振荡的现象,从卫星轨道和姿态控制的角度出发,分析了当前卫星运行策略对图像地理定位精度的影响。首先,建立了当前F... 详细信息

以风云三号D星(FY-3D)中分辨率成像仪(MERSI)的图像地理定位为背景,针对现阶段FY-3D图像与海岸线匹配时误差表现为周期性振荡的现象,从卫星轨道和姿态控制的角度出发,分析了当前卫星运行策略对图像地理定位精度的影响。首先,建立了当前FY-3D卫星动力学模型和成像模型;然后,以FY-3D/MERSI真实遥感图像为基础,分析姿轨控分系统对遥感图像周期性定位造成的误差;最后,通过对比数值仿真结果与真实图像数据,对来自姿轨控分系统的图像定位误差来源进行了验证。研究表明,姿轨控分系统的轨道、姿态预报误差以及载荷安装误差都会导致成像基准产生偏差,进而使图像的地理定位误差呈现周期性振荡现象。

关键词：风云三号D卫星地理定位周期性误差姿轨控系统误差分析载荷安装误差

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高精度火星大气制动轨迹智能高效优化方法

中国科学：技术科学 2020年第9期50卷 1185-1199页

作者：杨彬李爽刘旭黄旭星黄翔宇南京航空航天大学航天学院南京210016 南京航空航天大学航天新技术实验室南京210016 北京控制工程研究所北京100190

大气制动技术是减少深空探测任务燃耗的重要手段.本文面向火星大气制动轨迹优化问题,提出了一种高精度火星大气制动轨迹快速优化方法.首先,构建了全维度非球形引力摄动动力学方程,并基于此完成了火星大气制动轨迹参数的敏感性分析,结果... 详细信息

大气制动技术是减少深空探测任务燃耗的重要手段.本文面向火星大气制动轨迹优化问题,提出了一种高精度火星大气制动轨迹快速优化方法.首先,构建了全维度非球形引力摄动动力学方程,并基于此完成了火星大气制动轨迹参数的敏感性分析,结果表明近火点高度在高精度模型下存在波动现象.然后,应用深度神经网络发展了大气制动轨迹参数快速估算方法,提出了受控火星大气制动轨迹优化模型,并采用遗传算法进行优化.数值仿真结果表明,本文所提方法较传统简化动力学方法在计算效率和精度方面优势明显.

关键词：火星探测大气制动轨迹优化神经网络非球形引力摄动

基于FTA-AHP-可拓学的作业触电事故安全分析与评价

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安全与环境学报 2023年第10期23卷 3483-3490页

作者：李学锋段善达李和群蒋夏施黄绪兴广西大学资源环境与材料学院南宁530004

由于我国作业场所触电事故频发且潜伏危险因素多、安全管理不足等问题造成大量人员伤亡,为改善这一问题,提出了事故树分析法(Fault Tree Analysis,FTA)-层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)-可拓学综合分析与评价法。运用FTA分... 详细信息

由于我国作业场所触电事故频发且潜伏危险因素多、安全管理不足等问题造成大量人员伤亡,为改善这一问题,提出了事故树分析法(Fault Tree Analysis,FTA)-层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)-可拓学综合分析与评价法。运用FTA分析造成触电事故的原因,确定危险因素的结构重要度顺序并将其作为AHP判断矩阵构造打分参考;运用AHP确定危险因素权重排序,按此顺序分别采取治理措施;基于AHP分析结果运用可拓学确定各危险因素安全等级与某矿山发生触电事故的安全等级,便于有针对性地找出导致触电事故发生的薄弱环节。结果表明,安全等级符合工程实际情况,验证了该方法的可行性,为事故的分析与评价提供了一种新的综合方法。

关键词：安全工程触电事故可拓学危险因素安全等级

基于组合赋权-云模型的非煤矿山双重预防建设评价

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矿业安全与环保 2023年第5期50卷 149-155页

作者：蒋夏施李学锋段善达黄绪兴杨一豪肖武宁广西大学资源环境与材料学院广西南宁530000

为了提高非煤矿山双重预防机制建设成效评价的准确性和有效性,提出了结合组合赋权法和云模型来评估双重预防机制建设程度的评价模型:先通过建立双重评价指标体系,采用组合赋权法确定指标权重;随后引入云模型理论,利用MATLAB构建评价指... 详细信息

为了提高非煤矿山双重预防机制建设成效评价的准确性和有效性,提出了结合组合赋权法和云模型来评估双重预防机制建设程度的评价模型:先通过建立双重评价指标体系,采用组合赋权法确定指标权重;随后引入云模型理论,利用MATLAB构建评价指标隶属函数,构建非煤矿山双重预防建设成效评价模型。选取桂平市锡基坑铅锌矿的双重预防机制建设成果进行实例应用,并与模糊综合评价方法进行对比验证。结果表明:采用基于组合赋权—云模型的非煤矿山双重预防建设评价模型具有科学性和实用性,可解决传统评价方法存在的主观性与随机性等问题,提高了对非煤矿山双重预防机制建设评价结果的精确性。

关键词：非煤矿山双重预防机制建设成效云模型组合赋权法

基于深度神经网络的航天器姿态控制系统故障诊断与容错控制研究

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中国空间科学技术 2020年第6期40卷 1-12页

作者：耿飞龙李爽黄旭星杨彬常建松林波南京航空航天大学航天学院南京210016 北京控制工程研究所北京100190

针对传统航天姿控系统故障诊断与容错控制诊断精度及控制分配效率较低的问题,提出了一种基于深度神经网络的航天器姿态控制系统故障诊断与容错控制方法。以控制力矩陀螺为执行机构的航天器发生执行机构故障工况时,所提出的方法可保证鲁... 详细信息

针对传统航天姿控系统故障诊断与容错控制诊断精度及控制分配效率较低的问题,提出了一种基于深度神经网络的航天器姿态控制系统故障诊断与容错控制方法。以控制力矩陀螺为执行机构的航天器发生执行机构故障工况时,所提出的方法可保证鲁棒的姿态控制。首先,利用三个异构深度神经网络实现传统容错控制器的故障诊断、姿态控制和力矩分配等功能,建立了全神经网络的智能自适应容错控制器架构。然后,对三个神经网络的网络层数、神经元数目和激活函数等参数进行优化调整,对比分析了神经网络参数对控制器性能的影响。最后,对所提出的新型控制器在控制力矩陀螺发生故障时的控制精度和鲁棒性进行了仿真验证。仿真结果表明,对于具有冗余控制力矩陀螺的航天器,提出的方法不仅能在单一陀螺故障下实现高精度的容错控制,也能在发生多陀螺故障时保证一定的姿态稳定控制。

关键词：人工智能深度神经网络姿态控制故障诊断容错控制