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GEO卫星相机外遮光罩的设计方法

中国空间科学技术（中英文） 2024年第2期44卷 136-144页

作者：刘飞赵艳彬宋效正陆国平唐琪佳张红英上海卫星工程研究所上海201109

针对太阳规避模式下相机最小太阳规避角及相机视场大导致遮光罩尺寸超出火箭整流罩可用包络的问题,研究了基于非成像时长和偏航姿态调整方案的相机遮光罩最小太阳规避角算法,提出了三块挡光板构型和圆形外遮光罩构型的方程建模及上沿优... 详细信息

针对太阳规避模式下相机最小太阳规避角及相机视场大导致遮光罩尺寸超出火箭整流罩可用包络的问题,研究了基于非成像时长和偏航姿态调整方案的相机遮光罩最小太阳规避角算法,提出了三块挡光板构型和圆形外遮光罩构型的方程建模及上沿优化方法,并针对典型工况仿真设计出了具有同等太阳规避效果的多种斜切外遮光罩构型。经Pro/E软件建模及阴影分析表明,在各工况下,外遮光罩与内遮光罩对内遮光罩底部的遮挡比例达到100%,也即太阳无法直射内遮光罩底部,验证了外遮光罩方程建模及上沿优化方法的正确性,并实现了以传统圆筒外遮光罩1/3的面积规避太阳直射相机内部的效果。

关键词：太阳规避非成像时长偏航姿态斜切外遮光罩阴影分析

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应用变速控制力矩陀螺的航天器姿态自适应控制

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哈尔滨工业大学学报 2024年第4期56卷 1-11页

作者：林子杰陆国平吕旺吴宝林李化义哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001 上海卫星工程研究所上海201109

为提高敏捷挠性航天器在轨连续机动的快速性和高稳定性,应用变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyroscopes,VSCMGs)作为姿态控制执行机构,提出了一种将观测器与自适应控制结合的姿态控制律与VSCMGs复合操纵律。考虑到机... 详细信息

为提高敏捷挠性航天器在轨连续机动的快速性和高稳定性,应用变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyroscopes,VSCMGs)作为姿态控制执行机构,提出了一种将观测器与自适应控制结合的姿态控制律与VSCMGs复合操纵律。考虑到机动过程中挠性模态及精确惯量不可知,采用模态观测器和转动惯量估计器对不可测的状态或参数进行辨识,辨识结果用于精确估计前馈补偿力矩,利用Lyapunov分析方法证明了闭环控制系统的稳定性。鉴于VSCMGs实际使用的力矩分配能力、避奇异能力、轮速平衡能力与末态框架角定位能力,分别设计了加权伪逆操纵律与3种对应的零运动。基于雅可比矩阵条件数提出了末态框架角的优选方法,给出了VSCMGs零运动在机动过程不同阶段的部署方案。结果表明:通过连续姿态机动数值仿真验证了所提算法的有效性;VSCMGs在连续机动过程中平滑切换模式,在不同的机动阶段实现了相应功能。模态观测值和惯量估计值在多次机动后收敛至真值附近,经过参数辨识后的控制器使航天器在机动末端更快更稳地达到指向精度要求。

关键词：变速控制力矩陀螺姿态机动挠性航天器自适应控制模态观测

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基于迁移学习的齿轮箱开放集跨工况故障诊断

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1753-1760页

作者：马翔许庶尚芃超马剑周汝志北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 北京航空航天大学可靠性与环境工程技术重点实验室北京100191 北京航空航天大学可靠性工程研究所北京100191 北京航空航天大学国际创新研究院杭州311115 上海卫星工程研究所上海201109

随着工业与航空航天技术的不断发展,齿轮箱等旋转机械的工况与故障模式逐渐趋于多样化、复杂化,可靠性与安全性问题日益突出,大量工况数据缺乏故障标签,且不同工况间故障模式不对称,迫切需要研究有效的故障诊断方法。以齿轮箱为案例验... 详细信息

随着工业与航空航天技术的不断发展,齿轮箱等旋转机械的工况与故障模式逐渐趋于多样化、复杂化,可靠性与安全性问题日益突出,大量工况数据缺乏故障标签,且不同工况间故障模式不对称,迫切需要研究有效的故障诊断方法。以齿轮箱为案例验证对象,设置跨工况和开放集故障诊断场景,针对目标工况故障标签匮乏的问题,提出利用迁移学习将源工况的知识迁移到目标工况,利用交叉熵分类损失函数对已知故障类型进行识别的方法;针对跨工况条件下故障模式不对称的开放集问题,提出利用卷积神经网络提取工况间的相似数据特征,利用二分类损失函数对目标工况的已知类与未知类进行分类的方法。提出联合损失函数,训练诊断模型,实现故障特征从源域到目标域的联合迁移。案例分析结果表明:所提方法能够实现开放集情况下的跨工况故障诊断,且平均诊断准确度在90%以上。

关键词：旋转机械数据驱动开放集迁移学习故障诊断

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广域空间感知敏感器光学系统设计

光子学报 2024年第3期53卷 219-231页

作者：杜伟峰王燕清郑循江孙少勇毛晓楠曲耀斌吴泽鹏上海航天控制技术研究所上海201109 上海卫星工程研究所上海201109

根据空间感知任务的特殊应用需求,开展了光电系统技术指标论证,完成了光学系统设计和性能测试。光学系统全视场设计值为60°,F数为3.0,主光线在像面的入射角为8°。光学系统采用低灵敏公差优化设计方案,并在公差分析时提出以离焦方式补... 详细信息

根据空间感知任务的特殊应用需求,开展了光电系统技术指标论证,完成了光学系统设计和性能测试。光学系统全视场设计值为60°,F数为3.0,主光线在像面的入射角为8°。光学系统采用低灵敏公差优化设计方案,并在公差分析时提出以离焦方式补偿点目标与面目标的MTF,使之在50 lp/mm处不小于0.4。采用传函仪对装配后的镜头进行指标检测:13.5μm弥散斑直径内星点能量集中度达到90%以上;点目标MTF在50 lp/mm处不小于0.55,15 m处的面目标在同样的分辨率处MTF不小于0.48;视场边缘相对中心的照度达到72%;全视场的畸变小于-0.58%;倍率色差绝对值为1.53μm。外场观星测试表明,光机系统测试灵敏度为6.4 Mv,单独头部测角精度均值为0.7″,3σ置信区间为2″~3″。

关键词：电子轰击有源像素传感器光学设计低灵敏度公差优化镜头检测

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天基光学监测空间碎片初始轨道确定

光学学报 2024年

作者：郭玲玲汪少林代海山吴泽鹏刘波周军桑峰上海卫星工程研究所

天基光学监测可以有效弥补地基设备在监测空间碎片时的观测频次，为了提升天基光学监测下初始轨道确定的收敛性与计算效率，本文构建了一种扩展目标函数模型，提出了一种在距离——距离差解空间内利用Adam优化算法进行最优求解的初始轨... 详细信息

天基光学监测可以有效弥补地基设备在监测空间碎片时的观测频次，为了提升天基光学监测下初始轨道确定的收敛性与计算效率，本文构建了一种扩展目标函数模型，提出了一种在距离——距离差解空间内利用Adam优化算法进行最优求解的初始轨道确定算法。分别对不同轨道类型的目标适应性、初值适应性、算法时效、收敛性与精度进行了测试。结果表明，所提方法对Geo、Meo、Leo空间碎片均能适用，在恶劣初值设置下也能够收敛至合理位置，但迭代次数增加。所提方法初值设置下算法时效较高，所有测试弧段均收敛，对2.5～3.5min分钟的Geo空间碎片初始轨道确定结果中间观测时刻位置均方根误差在十公里量级，轨道半长轴均方根误差在百公里量级。

关键词：光学监测初始轨道确定天基空间碎片

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卫星电缆网数字化安全设计及应用

航天器工程 2024年第1期33卷 49-55页

作者：朱效杰李庆孟宪超顾永坤周静上海卫星工程研究所上海200240

针对目前卫星上存在的电缆网静电、带电插拔、操作安全等安全问题,文章从设计安全性、工艺安全性、操作安全性、数据安全性4个方面,提出了电缆网数字化安全设计方法。经试验验证,结果表明:该方法可以解决电缆网存在的安全问题,可为电缆... 详细信息

针对目前卫星上存在的电缆网静电、带电插拔、操作安全等安全问题,文章从设计安全性、工艺安全性、操作安全性、数据安全性4个方面,提出了电缆网数字化安全设计方法。经试验验证,结果表明:该方法可以解决电缆网存在的安全问题,可为电缆网数字化安全设计提供参考。

关键词：电缆网数字化设计安全设计

采用基础激励下力反作用的大挠性结构动力学建模研究

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动力学与控制学报 2024年第6期22卷 33-41页

作者：李威杜冬周徐斌冯彦军上海卫星工程研究所上海201109

以中心刚体和挠性梁为例,针对缺乏占质量和惯量强势成分中心刚体的刚柔耦合系统进行动力学建模研究.建立了基于基础激励输入和力反作用输出的离散动力学模型,以仿真计算对本文提出的模型进行验证,仿真结果表明,建立的模型解释了动力学... 详细信息

以中心刚体和挠性梁为例,针对缺乏占质量和惯量强势成分中心刚体的刚柔耦合系统进行动力学建模研究.建立了基于基础激励输入和力反作用输出的离散动力学模型,以仿真计算对本文提出的模型进行验证,仿真结果表明,建立的模型解释了动力学刚化现象产生的原因并计算出不同转速下的系统频率,能够准确地解释刚柔耦合系统的动力刚化现象.同时考虑了中心刚体的运动,发现刚体质量和惯量对系统机动后姿态角振动频率有影响.

关键词：挠性航天器动力刚化中心刚体挠性梁刚体运动

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微振动对空间光学成像影响定量分析研究

光学学报 2024年

作者：王纪元周徐斌汪自军张智冠上海卫星工程研究所气象环境卫星总体部

随着遥感技术的迅速发展，光学成像系统的空间分辨率和光谱分辨率等指标不断提升，微振动对空间光学成像的影响不可忽视。本文对空间光学系统受微振动影响导致的性能退化进行定量研究，建立了基于调制传递函数（MTF）的定量分析模型，... 详细信息

随着遥感技术的迅速发展，光学成像系统的空间分辨率和光谱分辨率等指标不断提升，微振动对空间光学成像的影响不可忽视。本文对空间光学系统受微振动影响导致的性能退化进行定量研究，建立了基于调制传递函数（MTF）的定量分析模型，提出了振动影响边界和光学结构影响边界假设，使用光线追踪法、空间采样法、快速傅里叶变换（FFT）计算MTF。模型可应用于分析光学系统对扰振参数的敏感特性，为卫星总体光学系统和结构系统设计提供技术依据。仿真结果表明：1）振动影响边界和光学结构影响边界具有极值性；2）光学表面沿某轴的平移振动较旋转振动对该轴方向MTF值影响更大；3）光学系统主光学表面在仿真工况下敏感振动频率位于74.8Hz附近；4）两边界Nyquist频率处的MTF值大小关系与曝光时间有关。

关键词：空间光学系统像质退化微振动光线追踪调制传递函数定量分析模型

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天基信息支援体系离散事件仿真与效能评估

系统工程与电子技术 2024年第3期46卷 906-913页

作者：马力师鹏陈宇李文龙北京航空航天大学宇航学院北京100191 上海卫星工程研究所上海201109

针对天基信息支援体系效能评估中存在的准确性与实时性无法兼顾的问题,以体系仿真为基础,提出一种基于离散事件仿真的效能评估模型构建方法。首先,基于仿真工具建立离散事件仿真模型,对体系的结构与运作流程进行模拟,并基于仿真模型构... 详细信息

针对天基信息支援体系效能评估中存在的准确性与实时性无法兼顾的问题,以体系仿真为基础,提出一种基于离散事件仿真的效能评估模型构建方法。首先,基于仿真工具建立离散事件仿真模型,对体系的结构与运作流程进行模拟,并基于仿真模型构建评估指标体系,生成效能评估数据样本。之后,利用深度学习对复杂映射的强大表现能力基于深度置信网络构建效能评估代理模型,结合无监督预训练和有监督调优实现网络的训练和参数优化。最后,对仿真生成的测试集样本进行评估模型验证实验。结果表明,所提方法在计算快速的同时对原评估模型有很高的还原度。

关键词：天基信息支援体系离散事件仿真效能评估代理模型

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