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基于神经网络的复杂前缘飞行器FADS系统冗余设计

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北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 757-764页

作者：周印佳万千徐艺哲齐玢石泳中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094

嵌入式大气数据传感(FADS)系统基于飞行器表面压力测量解算迎角、侧滑角、马赫数、来流动压与静压等飞行参数,能够有效解决探出机体的空速管前缘无法适应高超声速飞行器在巡航阶段所面临的严酷气动加热问题,同时满足飞行器对隐身性能的... 详细信息

嵌入式大气数据传感(FADS)系统基于飞行器表面压力测量解算迎角、侧滑角、马赫数、来流动压与静压等飞行参数,能够有效解决探出机体的空速管前缘无法适应高超声速飞行器在巡航阶段所面临的严酷气动加热问题,同时满足飞行器对隐身性能的需求。目前,关于神经网络方法及FADS系统用于复杂型面前缘飞行器的分析和研究工作较少。针对自主返回的高超声速飞行器在着陆阶段的亚/跨声速条件,考虑薄前缘和进气道部件等影响开展复杂前缘飞行器的头部FADS系统冗余设计和验证。在复杂前缘飞行器头部开设15个测压孔,通过大量精细化数值仿真建立飞行器在不同来流条件下的压力数据库,并利用风洞试验对典型工况进行验证。针对复杂型面前缘飞行器,基于压力数据建立4套神经网络算法并开展冗余设计研究,包括1套9孔算法与3套冗余算法。其中,9孔算法的精度较高,对迎角的解算误差在0.07°以内,对侧滑角的解算误差在0.3°以内,对马赫数的解算误差在0.0012以内,对来流动压与静压的解算相对误差均在1.5%以内。此外,建立具有一定容错性的系统解算流程,在任意单个测压孔失效的情况下能够继续保持来流参数的有效输出。

关键词：嵌入式大气数据传感系统复杂前缘神经网络数值模拟风洞试验

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准二维钙钛矿中结晶调控与低阈值微纳激光器

材料导报 2024年第12期38卷 22-26页

作者：高华兴张红旗李璇中国空间技术研究院北京100094

准二维(Q-2D)钙钛矿由于大的激子结合能和量子限域作用,是一种可以应用于光电器件构筑的有前途的材料。然而,Q-2D钙钛矿是具有丰富晶界和界面的多相结构,在能量传递过程中导致非辐射损耗。本工作通过操纵不同n相的结晶动力学过程,实现了... 详细信息

准二维(Q-2D)钙钛矿由于大的激子结合能和量子限域作用,是一种可以应用于光电器件构筑的有前途的材料。然而,Q-2D钙钛矿是具有丰富晶界和界面的多相结构,在能量传递过程中导致非辐射损耗。本工作通过操纵不同n相的结晶动力学过程,实现了Q-2D钙钛矿中更高效的能量传递。通过在Q-2D钙钛矿前驱体中引入钠离子来实现对Q-2D钙钛矿成核和生长过程的操控。研究表明,钠离子的掺入促进高n相的成核,使不同n相在空间上更均匀地分布,寿命的表征证实该操作促进了能量的转移。得益于这种高效的能量传递过程,与普通薄膜体系的光放大阈值(23.3μJ·cm^(-2))相比,掺杂薄膜的光放大阈值降低至14.3μJ·cm^(-2)。该研究提供了一种有效的优化Q-2D钙钛矿光子学性能的新方法,从而进一步拓宽Q-2D钙钛矿的光子学应用范围。

关键词：准二维钙钛矿 Na+掺杂结晶调控能量传递微纳激光器

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亚轨道载人飞行发展研究

航天返回与遥感 2024年第4期45卷 1-8页

作者：王硕包文龙贾贺刘康王臻高树义中国空间技术研究院北京100094 北京空间机电研究所北京100094

二十一世纪,商业航天是世界航天产业经济发展的重要引擎。亚轨道载人飞行作为载人航天的商业外延,体现出低成本、高可靠和便捷性好的特点,是商业航天追逐的热门赛道。文章对国际上亚轨道载人飞行的发展现状进行了调研,从可行性、用户需... 详细信息

二十一世纪,商业航天是世界航天产业经济发展的重要引擎。亚轨道载人飞行作为载人航天的商业外延,体现出低成本、高可靠和便捷性好的特点,是商业航天追逐的热门赛道。文章对国际上亚轨道载人飞行的发展现状进行了调研,从可行性、用户需求和经济效益等方面,对三种亚轨道载人飞行形式进行了对比分析。结果表明,载人飞船方案是亚轨道载人飞行最合适的发展方向;载人飞船后续发展需重点突破可重复使用火箭技术、逃逸救生技术及无损回收技术。

关键词：亚轨道载人飞行高空气球空天飞机载人飞船分析规划

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地月空间天基时空基准的构建与传递

中国空间科学技术（中英文） 2024年第3期44卷 51-59页

作者：周会超郑晋军王海红毕少筠中国空间技术研究院北京100094

地月空间正在逐渐成为人类太空探索活动的热点区域。高精度时间、空间基准的构建和传递是确保地月空间任务规划与实施的重要基础,既是地球时空基准的体系化拓展,也是提升地月空间时空信息保障水平的重要手段。随着GNSS系统的发展和稳定... 详细信息

地月空间正在逐渐成为人类太空探索活动的热点区域。高精度时间、空间基准的构建和传递是确保地月空间任务规划与实施的重要基础,既是地球时空基准的体系化拓展,也是提升地月空间时空信息保障水平的重要手段。随着GNSS系统的发展和稳定服务,地球区域时空基准设施相对完备。月球区域的导航系统与地球类似,国内外也提出了多种方案,但地月空间还包括地球、月球区域以外的区域,其时空基准实施的构建需要充分考虑空域大、动力学特殊等因素,在高效益实现时空信息服务的同时,将地球和月球的时空基准进行有机衔接。立足当前发展需求,开展了地月空间时空基准架构的设计,并针对地球、月球区域之外地月区域特点,研究并提出基于地月平动点的天基时空基准构建、溯源和传递方案,可支持实现地月空间时空基准信息服务,为地月空间时空基准的一体化构建与发展提供参考。

关键词：地月空间平动点天基时空基准导航

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高开采价值小行星探测目标选择探讨

中国空间科学技术（中英文） 2024年第3期44卷 89-97页

作者：林亲王超姚伟中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094

随着全球金属消费量不断攀升和地球能源日渐紧缺,开发利用小行星资源已成为有效解决矿产资源和能源储备问题的主要探索途径之一。首先根据小行星自身价值、开采利润和成本效益等,从众多小行星中筛选出高开采价值的目标范围;再综合分析... 详细信息

随着全球金属消费量不断攀升和地球能源日渐紧缺,开发利用小行星资源已成为有效解决矿产资源和能源储备问题的主要探索途径之一。首先根据小行星自身价值、开采利润和成本效益等,从众多小行星中筛选出高开采价值的目标范围;再综合分析轨道特性、尺寸大小和自转周期等约束因素对小行星探测可行性的影响,从技术限制角度筛选出未来几十年能实现开采的目标范围;最后,融合高开采价值和特定时间下低技术限制的初选目标,并从发射窗口、目标资源、成本效益和最小速度增量等方面对各目标进行更为详细的比对分析,优选出适合不同时间段探测任务的空间探测对象,从而为未来几十年高开采价值小行星探测目标选择提供参考。

关键词：小行星探测近地小行星目标选择高开采价值成本效益

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载人驻月基地建造设想及关键技术展望

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第8期52卷 1-6页

作者：张笃周黄震王平赵毓中国空间技术研究院北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094

面向人类在月面实现中长期驻留需求,针对月面建造技术在载人驻月基地的应用问题,调研分析了国内外月壤成型、黏结等相关技术发展情况.以21世纪中叶为目标,分别从战略、工程、科学和经济层面提出了月球开发与利用的愿景.根据愿景给出了... 详细信息

面向人类在月面实现中长期驻留需求,针对月面建造技术在载人驻月基地的应用问题,调研分析了国内外月壤成型、黏结等相关技术发展情况.以21世纪中叶为目标,分别从战略、工程、科学和经济层面提出了月球开发与利用的愿景.根据愿景给出了载人驻月基地的总体部署规划和建设阶段划分,并分析了选址验证、统筹建设和长期驻留各阶段月面建造任务.从居住、能源、移动、生态、生产和着陆平台等功能设施的角度梳理了驻月基地建造对月面建造领域关键技术的需求,并详细列举了典型任务场景和指标.最后对驻月基地建造相关技术发展进行了展望.

关键词：载人月球探测驻月基地月面建造任务规划需求分析

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海洋激光雷达漫射衰减系数反演方法研究

激光技术 2024年第3期48卷 425-431页

作者：雷子昂杨颂沈振民孙倩张景豪郑永超中国空间技术研究院北京空间机电研究所北京100094 中国空间技术研究院空间激光信息感知技术核心专业实验室北京100094

为了解决漫射衰减系数K d的反演依赖于原位测量数据的问题,提出了一种基于Klett和Fernald法反演K d的融合算法。该融合算法以Klett法反演结果为基准,计算出激光雷达比作为Fernald法迭代时的先验信息,再用Fernald法反演出更加精确的水体... 详细信息

为了解决漫射衰减系数K d的反演依赖于原位测量数据的问题,提出了一种基于Klett和Fernald法反演K d的融合算法。该融合算法以Klett法反演结果为基准,计算出激光雷达比作为Fernald法迭代时的先验信息,再用Fernald法反演出更加精确的水体漫射衰减系数K d;并运用数学解析模型作为融合算法的仿真数据源,解决了实测信号数据量不足的问题,最后基于自研的双频激光雷达系统,利用海试数据对融合算法进行了实验验证。结果表明,融合算法反演得到K d值的均方根误差值为0.74 m-1,精度优于传统的Klett法和Fernald法;所提出的融合算法能够满足近岸浅海水体漫射衰减系数K d反演的收敛和精度要求,且能在没有原位现场环境先验信息的条件下快速计算激光雷达比。该研究对浅海水域的深度测量以及海洋剖面光学参数的测量是有帮助的。

关键词：海洋光学海洋激光雷达激光雷达比水体漫射衰减系数 Klett算法 Fernald算法

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智能航天器技术发展分析

航天返回与遥感 2024年第3期45卷 1-6页

作者：张耀欣潘晓沛张京波中国空间技术研究院北京100094 北京空间科技信息研究所北京100094

人工智能技术自20世纪50年代诞生以来,日渐发展和成熟,目前已在社会的不同领域中得到了广泛应用,世界主要航天机构也逐渐将其应用到航天领域。随着智能技术的发展和应用,航天器也具有了近似人类的感知、识别、规划、决策、控制、执行、... 详细信息

人工智能技术自20世纪50年代诞生以来,日渐发展和成熟,目前已在社会的不同领域中得到了广泛应用,世界主要航天机构也逐渐将其应用到航天领域。随着智能技术的发展和应用,航天器也具有了近似人类的感知、识别、规划、决策、控制、执行、管理、运行等行为特征,部分航天器甚至具有群体协同的社会特征,航天器应对复杂环境的能力得到了显著提升。文章从航天器与运行环境相互作用的角度探讨了智能航天器的内涵,通过研究智能航天器的发展历程和主要应用案例,分析了智能航天器技术的发展特点,并对中国智能航天器技术的发展提出了建议。

关键词：人工智能发展历程发展特点航天器

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光学成像卫星实景三维技术应用及启示

航天器工程 2024年第3期33卷 95-100页

作者：张耀欣张京波刘韬中国空间技术研究院北京100094 北京空间科技信息研究所北京100094

文章归纳总结了具有实景三维应用能力的光学成像卫星的发展,调研了目前国外卫星实景三维技术应用产品,梳理了近年国外卫星实景三维产品在高精度三维基础数据开发、目标指示等方面的应用,研究了实景三维产品在遥感领域的市场潜力,提出光... 详细信息

文章归纳总结了具有实景三维应用能力的光学成像卫星的发展,调研了目前国外卫星实景三维技术应用产品,梳理了近年国外卫星实景三维产品在高精度三维基础数据开发、目标指示等方面的应用,研究了实景三维产品在遥感领域的市场潜力,提出光学成像卫星实景三维技术应用已成为国家的重要数据资源和生产要素,在民商用领域,卫星实景三维技术应用是引领遥感产业跨越式发展的途径之一。

关键词：实景三维光学成像卫星数字表面模型

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