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基于神经网络的散热兼容型红外隐身薄膜设计

工程热物理学报 2024年第2期45卷 514-519页

作者：张鲁豫胡兰芳高菲菲张文杰山东大学能源与动力工程学院济南250061 中科院微小卫星创新研究院上海201306

军事目标的红外辐射特征取决于红外大气窗口的发射率和目标温度水平。传统红外隐身涂层在全红外波段保持低发射率但并不能通过非大气窗口辐射散热。本文利用深度神经网络设计出一组由锗、铂、硅顺次排列,可用于兼容辐射散热的红外隐身... 详细信息

军事目标的红外辐射特征取决于红外大气窗口的发射率和目标温度水平。传统红外隐身涂层在全红外波段保持低发射率但并不能通过非大气窗口辐射散热。本文利用深度神经网络设计出一组由锗、铂、硅顺次排列,可用于兼容辐射散热的红外隐身多层薄膜结构。分析表明:该结构在3~5μm和8~14μm的红外大气窗口探测波段中具有0.20和0.23的低平均发射率,而在5~8μm的非大气窗口波段中具有0.87的高平均发射率,可兼容辐射散热,并且该兼容性对偏振和方向不敏感。该薄膜结构光谱选择性的微观机理可归因于锗层的选择性透过、铂–硅–钛合金形成的Fabry-Perot共振,以及铂层和钛合金基底的本征吸收。

关键词：辐射特性调控深度神经网络多层薄膜结构

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基于MBSE的卫星能源系统设计与验证

系统工程与电子技术 2024年

作者：朱景璐朱野李立郑轲上海微小卫星工程中心中国科学院微小卫星创新研究院

卫星的能源分系统设计和验证是卫星设计的关键环节。能源分系统具有高安全和高可靠的要求，其设计与卫星轨道、光照、工作模式等多重因素耦合，为实现系统最优设计需要通过仿真等手段完成多次设计迭代。能源分系统包含机构、热、供电、... 详细信息

卫星的能源分系统设计和验证是卫星设计的关键环节。能源分系统具有高安全和高可靠的要求，其设计与卫星轨道、光照、工作模式等多重因素耦合，为实现系统最优设计需要通过仿真等手段完成多次设计迭代。能源分系统包含机构、热、供电、储能、控制等多种组成部分，具有多学科交叉、设计优化复杂度高的特点，使用传统的方法难以实现能源分系统的多学科关联设计。为此，应用基于模型的系统工程（model-based system engineering，MBSE）方法，通过模型实现能源分系统多耦合、多产品、高安全系统的显式一体化表达，围绕需求展开多个功能、性能点的设计、验证与优化。结果表明，通过该方法构建的设计验证一体的能源设计模型可对系统需求做精细化分析，进而进行功能和结构设计，实现优化的系统性能指标设计，并完成对需求的闭环和验证，在工程中具有高效、明确的应用价值。

关键词： MBSE 卫星能源系统需求分析架构设计

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分布式星群中的协同计算卸载与资源分配

宇航学报 2024年第6期 970-982页

作者：刘津宇姜兴龙胡海鹰梁广中国科学院微小卫星创新研究院中国科学院大学上海微小卫星工程中心

在分布式星群在轨建造、维修的全天基场景中，星群动态性大，时延敏感类（A类）与时延容忍类（B类）任务由资源受限的终端卫星并发产生，而传统的天地协同卸载场景中不考虑卫星动态性和任务类型的多样性。针对全天基场景的需求，构建了... 详细信息

在分布式星群在轨建造、维修的全天基场景中，星群动态性大，时延敏感类（A类）与时延容忍类（B类）任务由资源受限的终端卫星并发产生，而传统的天地协同卸载场景中不考虑卫星动态性和任务类型的多样性。针对全天基场景的需求，构建了一种分布式星群边缘计算架构，提出了一种差分自适应奖励系统DDPG(DARSDDPG)算法。通过将差分自适应奖励系统引入传统DDPG算法，使算法在学习过程中能够区分出不同类型任务的重要性，并自适应调整两类任务的惩罚系数，使两类任务的完成率达到最高。仿真表明，DARS-DDPG学习出的策略相较于基线策略以及传统DDPG学习出的策略，在任务时延以及A、B类任务完成率上都有大幅提升。

关键词：计算卸载资源分配卫星集群深度强化学习

基于参数化降阶模型的非线性气动弹性高效分析

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北京理工大学学报 2024年第1期44卷 28-38页

作者：陆召严肖天航常亮邓双厚付碧红高海云中国科学院微小卫星创新研究院上海201304 南京航空航天大学航空学院江苏南京210016

针对非线性气动弹性分析时需要在时域求解多个流场参数条件下结构运动方程而造成的计算消耗过大的问题,提出了一种适用于参数变化时非定常流场高效计算的参数化降阶模型,不仅可以应用于计算机翼等结构的总体气动力还可以得到每个时刻的... 详细信息

针对非线性气动弹性分析时需要在时域求解多个流场参数条件下结构运动方程而造成的计算消耗过大的问题,提出了一种适用于参数变化时非定常流场高效计算的参数化降阶模型,不仅可以应用于计算机翼等结构的总体气动力还可以得到每个时刻的结构表面的流场数据分布,并成功应用于典型机翼的跨声速颤振边界的计算,大大地提高了计算效率.结果显示,单流场条件时降阶模型的计算速度比直接使用时域分析方法提高了3倍;在计算多流场参数条件下,参数化降阶模型相比于使用单流场降阶模型计算速度提高了3.5倍,相较于时域分析方法提高了10倍.

关键词：非定常计算流体力学参数化降阶模型局部线性神经模糊模型非线性气动弹性 Grassmann流形插值

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空间引力波探测器自引力分析与建模方法

系统工程与电子技术 2024年

作者：汤宁标杨中光余贤圣何涛蔡志鸣余金培中国科学院微小卫星创新研究院中国科学院大学

航天器质量分布和检验质量间的自引力效应是影响空间引力波探测的一项重要噪声来源。针对该噪声，研究了空间引力波探测器自引力分析与动态模型构建方法，以实现引力波探测系统全链路噪声动态仿真。首先分析了空间引力波探测中自引力的... 详细信息

航天器质量分布和检验质量间的自引力效应是影响空间引力波探测的一项重要噪声来源。针对该噪声，研究了空间引力波探测器自引力分析与动态模型构建方法，以实现引力波探测系统全链路噪声动态仿真。首先分析了空间引力波探测中自引力的主要影响因素，推导了空间内任一质点对立方体检验质量的引力解析公式，构建了航天器有限元模型，并基于该模型分析了主要因素对自引力的影响。然后提出一种基于有限元分析和多项式回归的自引力数学模型构建方法，并与BP神经网络、支持向量回归等方法进行了比较与仿真验证。仿真结果表明该方法精度优于10-16m·s-2，且计算简单，可以有效应用于后续引力波科学探测任务中。

关键词：空间引力波探测有限元自引力多项式回归

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轻量化的端到端非合作目标位姿估计方法

激光与光电子学进展 2024年

作者：刘佳辉张永合张文秀中国科学院大学中国科学院微小卫星创新研究院

针对空间非合作目标六自由度位姿估计问题，本文基于卷积神经网络设计一种轻量化网络LSPENet，无需手动设计特征便可实现端到端的位姿估计。本文使用深度可分离卷积、高效通道注意力机制ECA构成基本模块，兼顾了网络的复杂度和准确度。... 详细信息

针对空间非合作目标六自由度位姿估计问题，本文基于卷积神经网络设计一种轻量化网络LSPENet，无需手动设计特征便可实现端到端的位姿估计。本文使用深度可分离卷积、高效通道注意力机制ECA构成基本模块，兼顾了网络的复杂度和准确度。设计两个分支分别用于估计位置和姿态，位置估计使用直接回归法，姿态估计引入软分配编码。在URSO数据集的实验结果表明姿态软分配编码相比直接回归姿态能够显著减小姿态误差；本文所提网络相比于其他端到端位姿估计网络，参数量减少3倍，单幅推理时间降低13.3%，同时平均位姿估计精度提高1倍。本文实现的轻量化端到端位姿估计网络，为星载单目视觉位姿估计提供了新思路。

关键词：图像处理卷积神经网络位姿估计非合作目标软分配编码

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多基高比定位精度影响因素仿真与分析

航天返回与遥感 2024年第2期45卷 74-82页

作者：赵彦斌刘洋高爽刘国华尹泓昳万志强田龙飞胡登辉中国科学院微小卫星创新研究院上海201203 中国科学院大学北京100049

文章针对遥感立体测绘卫星体制选择与设计方案,结合目前测绘能力的现状,通过分析传统大基高比、小基高比以及双基高比测绘模式的优势和瓶颈,提出多基高比航天测绘模式,来适应山地建筑等不同地形条件的测绘任务。根据立体成像模型分析定... 详细信息

文章针对遥感立体测绘卫星体制选择与设计方案,结合目前测绘能力的现状,通过分析传统大基高比、小基高比以及双基高比测绘模式的优势和瓶颈,提出多基高比航天测绘模式,来适应山地建筑等不同地形条件的测绘任务。根据立体成像模型分析定位精度影响因素,构建数值模拟场景,结合解析空中三角测量方法,得到不同匹配误差与平面精度和高程精度的关系。仿真结果表明:对于不同程度的匹配误差,0.15至0.6左右的较小基高比参数适用于对平面精度要求高的地形特点,0.8左右至1.2的较大基高比适用于对高程精度要求高的地形特点,根据相应地形准确选取基高比参数能够提升定位精度。文章研究成果为指导设计提升卫星测绘能力的方案提供参考依据。

关键词：立体测绘卫星基高比立体成像模型匹配误差解析空中三角测量

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VDE-SAT下行链路信道建模方法

中国科学院大学学报（中英文） 2024年第2期41卷 249-256页

作者：丁港辉李宗旺谢卓辰梁旭文中国科学院微小卫星创新研究院中国科学院微小卫星重点实验室上海201203 中国科学院大学北京100049

海面的散射特性导致VDES海上通信信道模型复杂多变,在VDE-SAT下行链路中,低仰角通信导致海浪反射带来的多径效应更加严重。针对此问题,提出一种基于球坐标系的VDE-SAT下行链路信道建模方法,根据不同海情级分析海浪反射对于信号接收特性... 详细信息

海面的散射特性导致VDES海上通信信道模型复杂多变,在VDE-SAT下行链路中,低仰角通信导致海浪反射带来的多径效应更加严重。针对此问题,提出一种基于球坐标系的VDE-SAT下行链路信道建模方法,根据不同海情级分析海浪反射对于信号接收特性的影响。首先,将海面散射特性的统计结果参数化,结合地球曲率的影响,建立基于球坐标系的星船通信几何模型,基于此,得到海面有效漫反射区。其次,建立星船通信链路的信号多径传播模型,基于G1139协议,根据各个路径的信道参数分析接收信号的功率分布,以及不同海情级下信号的接收特性。仿真结果表明:在海况较好时,该多径信道以镜面反射为主;海况较差时,以漫反射为主。相比于卷积码,Turbo码的抗多径性能更优。

关键词： VDE-SAT 信道模型卫星通信多径效应

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十载创新路,扬帆新征程EP卫星研制随笔

中国国家天文 2024年第4期18卷 26-31页

作者：张永合(文/图) 朱振才(文/图) 蔡志鸣(文/图) 刘华秋(文/图) 中国科学院微小卫星创新研究院

卫星研制期间,团队解决了6项关键技术,策划并完成26项专项试验。历经方案、初样、正样三个阶段的验证与试验,确定EP卫星最终飞行的技术状态。每一步进展都凝聚了卫星研制团队的心血和汗水。

关键词：卫星研制 EP 新征程专项试验团队关键技术