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基于模型操作系统的航天器数字孪生体模型定义初探

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空间控制技术与应用 2024年第4期50卷 1-8页

作者：张笃周范松涛中国空间技术研究院北京100094

在“数字中国”的宏伟目标下,当前我国航天器的研制模式正在从文档驱动的研制模式向模型驱动的研制模式升级转换,基于模型的系统工程(model-based systems engineering,MBSE)是指导这次研制模型升级的核心方法.其中,MBSE的核心内容之一... 详细信息

在“数字中国”的宏伟目标下,当前我国航天器的研制模式正在从文档驱动的研制模式向模型驱动的研制模式升级转换,基于模型的系统工程(model-based systems engineering,MBSE)是指导这次研制模型升级的核心方法.其中,MBSE的核心内容之一是数字孪生体模型的构建与运行问题.航天器数字孪生体模型由多尺度模型构成,例如航天器系统级数字孪生体模型、子系统级数字孪生体模型以及部件级数字孪生体模型.同时航天器数字孪生体模型还由多维度模型构成,例如结构模型、软件模型和电路模型等.如何将多尺度的模型与多维度的模型按照一定的规范综合链接为一个整体的数字孪生体模型已成为MBSE领域关键研究的内容.本文提出一种具有普适性的航天器数字孪生体模型的构建方法,同时针对航天器数字孪生体模型的通用运行平台的设计架构与原理,提出一种基于操作系统原理的实践方案.

关键词：航天器 MBSE 操作系统数字孪生体

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星载光子计数激光测距雷达的实时去噪方法

红外与毫米波学报 2024年第2期43卷 242-253页

作者：谭崇涛于文博向雨琰李少辉余婧王倩莹李松武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 中国空间技术研究院北京100098 武汉量子技术研究院湖北武汉430010

星载光子计数体制激光测距雷达系统具有高重频、高精度等显著优势,但也面临原始数据量大且噪声数据占比过高的问题。为适应星上数据通道的传输能力,需压缩原始数据量并保障信号光子的查全率,因此必须发展以硬件为主体的实时去噪算法。... 详细信息

星载光子计数体制激光测距雷达系统具有高重频、高精度等显著优势,但也面临原始数据量大且噪声数据占比过高的问题。为适应星上数据通道的传输能力,需压缩原始数据量并保障信号光子的查全率,因此必须发展以硬件为主体的实时去噪算法。本文提出一种粗精结合的快速去噪算法,首先基于激光器发射脉宽、系统噪声率、目标特性以及接收光子事件的局部密度信息进行粗去噪,剔除部分噪声光子;再利用直方图统计,对保留的光子事件进行精去噪,确定信号光子区间及最终的信号光子及其时间信息。通过蒙特卡洛仿真和ICESat-2实测数据对算法进行验证,测试结果表明,本算法查全率大于94%、查准率大于93%、调和平均值大于94%,运行效率提高了10%。算法可以实现光子事件的快速实时去噪,为星上硬件实时去噪处理提供了理论基础。

关键词：光子计数激光测距粗精去噪数据密度直方图统计

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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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星载单光子激光雷达海洋噪声模型

红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 391-396页

作者：杨坚马跃于文博李少辉余婧王倩莹李松武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 中国空间技术研究院北京100098 武汉量子技术研究院湖北武汉430206

星载单光子激光雷达以超高灵敏度和超高重频的优势,在海洋探测领域展现了广泛的应用前景。雷达系统中的单光子探测器件具有极高的灵敏度,可以探测光子量级的回波信号,同时也极易受太阳背景光噪声影响。由于背景噪声直接影响激光雷达的... 详细信息

星载单光子激光雷达以超高灵敏度和超高重频的优势,在海洋探测领域展现了广泛的应用前景。雷达系统中的单光子探测器件具有极高的灵敏度,可以探测光子量级的回波信号,同时也极易受太阳背景光噪声影响。由于背景噪声直接影响激光雷达的工作性能,还会对星上原始的数据量产生影响,在卫星系统设计阶段,对噪声强度的准确估计至关重要。本文综合考虑大气后向散射、水面反射及水体后向散射的贡献,建立了一个星载单光子激光雷达海洋噪声的估计模型。以全球首个对地观测星载激光雷达ATLAS为例,在输入系统参数和环境参数后,模型估计的噪声与ATLAS实测噪声误差在15%以内,证实了该噪声模型的正确性。

关键词：光子计数激光雷达海洋探测噪声模型

面向地月空间开发的频率轨道国际规则与申报使用态势

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中国空间科学技术（中英文） 2024年第3期44卷 80-88页

作者：孙茜刘慧梁王冀莲中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 国家航天局卫星通信系统创新中心北京100094 中国空间技术研究院北京100094 中国空间技术研究院空间政策与法律研究中心北京100094

地月空间频率轨道等战略资源的开发与利用已成为主要航天大国间角力的焦点,但以地球为中心的国际规则体系无法满足日益增长的地月空间频率轨道使用需求。国际政策法规的模糊性加剧了资源的竞争态势,造成航天器之间潜在的频率干扰风险,... 详细信息

地月空间频率轨道等战略资源的开发与利用已成为主要航天大国间角力的焦点,但以地球为中心的国际规则体系无法满足日益增长的地月空间频率轨道使用需求。国际政策法规的模糊性加剧了资源的竞争态势,造成航天器之间潜在的频率干扰风险,国际规则制定正处于非常关键的机遇期、窗口期。针对国际政策与地月空间开发需求不匹配的问题,对地月空间频率轨道资源申报与使用的国际规则现状进行了研究,给出国际电联、空间频率协调工作组等政府间或非政府间组织关于地月空间活动频率使用的现行规定。以美国阿尔忒弥斯探月计划为例,分析了典型探月系统实践过程中对国际频轨政策法规的合规情况。此外,详细分析了全球探月系统频率轨道资源的申报与使用特点及未来发展态势。最后,结合国际月球科研站与载人登月的建设目标,提出了现行规则下合规申报与高价值资源论证储备策略,以及与工程建设相匹配的资源国际合作建议。

关键词：地月空间国际电联空间频率协调阿尔忒弥斯计划频率轨道

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火星气动捕获能观性分析与自主导航算法

空间控制技术与应用 2024年第3期50卷 23-32页

作者：崔世航李勇中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094

研究火星气动捕获过程中探测器的能观性与导航滤波算法设计问题.采用基于李导数的方法对气动捕获过程进行了能观性分析,在考虑大气密度不确定性的条件下进行了能观度计算.针对系统模型的非线性和大气密度的不确定性,给出参数时变条件下... 详细信息

研究火星气动捕获过程中探测器的能观性与导航滤波算法设计问题.采用基于李导数的方法对气动捕获过程进行了能观性分析,在考虑大气密度不确定性的条件下进行了能观度计算.针对系统模型的非线性和大气密度的不确定性,给出参数时变条件下施密特-卡尔曼滤波的无偏性证明,提出了扩展施密特-卡尔曼滤波(extended Schmidt-Kalman filter, ESKF)算法,有效提升了气动捕获期间的状态估计精度.通过仿真验证,ESKF算法与传统方法相比显示出更优的估计效果,为火星气动捕获任务的实施提供了坚实的理论与方法支持.

关键词：气动捕获能观性分析参数不确定施密特-卡尔曼滤波

手机卫星通信的保障——天通一号卫星载荷中的无源互调关键技术

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宇航学报 2024年第2期45卷 325-331页

作者：崔万照陈翔李军马小飞中国空间技术研究院西安分院

天通一号卫星系统的成功建设，填补了我国民商用自主卫星移动通信服务的空白，伴随华为Mate60系列手机的问世，卫星通信逐渐迈向大众化时代。无源互调干扰问题的解决，是天通一号卫星系统成功研制和稳定运行的关键保障。本文介绍了天通... 详细信息

天通一号卫星系统的成功建设，填补了我国民商用自主卫星移动通信服务的空白，伴随华为Mate60系列手机的问世，卫星通信逐渐迈向大众化时代。无源互调干扰问题的解决，是天通一号卫星系统成功研制和稳定运行的关键保障。本文介绍了天通一号载荷研制中所面临的无源互调问题及取得的相关技术突破，并进行了同类技术先进性对比，旨在为航天工程研制和地面移动通信提供一定的参考和启示。

关键词：天通一号卫星移动通信无源互调华为Mate60

基于技术与经济同步控制的航天器项目管理实践

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航天器工程 2024年第3期33卷 111-114页

作者：王小岛李晓亮中国空间技术研究院北京100094

为适应新时期航天器研制高质量发展需求,针对项目研制技术方案与经济方案不匹配问题,文章提出在研制流程中全面实施技术与经济同步控制方法,建立技术与经济双审查机制,实现以技术基线与经济基线为核心的双向管理和迭代控制。经实践应用... 详细信息

为适应新时期航天器研制高质量发展需求,针对项目研制技术方案与经济方案不匹配问题,文章提出在研制流程中全面实施技术与经济同步控制方法,建立技术与经济双审查机制,实现以技术基线与经济基线为核心的双向管理和迭代控制。经实践应用,通过实施同步控制,在保证项目功能性能的前提下,优化资源配置,提升研制效益,可为航天器项目管理提供参考。

关键词：航天器技术与经济同步控制项目管理

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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