基于热电效应的高效环控系统

部分空间科学实验对环境温度有较高的要求，环境温度高于或低于空间科学系统能够提供的热沉温度，需要有可靠有效的加温降温处理措施。使用可靠性强的热电制冷片作为制冷制热方式和气液换热器二次换热来实现环境温度控制的需求，并对不同流体温度制冷制热效果进行分析，结果表明流体温度和目标温度差越小，热电制冷制热的效果越好。在环境温度制冷工况中，热电单元数量随电流增加先减少后增加，在制热工况中则单调递减，设计中需按照制冷工况进行热电单元数量的确定。当流体温度接近制冷制热的目标温度时，会出现整个系统总效率优于热电系统效率的区间。通过对热电单元和气液换热器的组合系统的性能计算，提供一种适于热电环控系统的计算方法和部件选型思路，对空间站环控系统的设计有重要参考意义。     

天宫二号紫外前向光谱仪大气临边高度计算

天宫二号紫外前向光谱仪是一种对全球中层大气进行大气痕量气体垂直分布探测的新型光谱仪,在对大气痕量气体进行反演中,需要高精度地计算观测大气的高度参数等几何位置参数。本文针对该光谱仪的几何成像特点,设计并提出了一种高精度的大气高度的计算方法。首先,计算传感器坐标系下的观测矢量;其次,利用平台的轨道参数、姿态及成像时间等成像几何参数,推导出传感器坐标系到地心固定坐标系的转换矩阵,同时将观测矢量转换到地心固定坐标系下;再次,以标准地球椭球体为基准,建立经过临边切点的虚拟椭球体模型,并计算切点的地理坐标;最后,依据切点坐标推导出切点的临边高度。与理论值对比分析,在相同地球临边高度对应的散射光谱幅亮度分布保持一致,并且与美国OMPS载荷反演的O3结果进行定位误差分析,高度误差小于1pixel,在2km范围内,从而验证了本文所提算法的可行性和正确性。     

基于振动信号分析的极端环境下循环泵可靠性评估

可靠性评估是保证机械设备安全正常运行的重要技术手段。 在航天设备中应用的循环泵需要经历火箭发射阶段以及 航天器在轨运行阶段的极端环境,为了研究火箭发射和航天器在轨等极端环境下循环泵的可靠性,在地面构建了一整套的可靠 性试验系统,并进行了数次模拟实验,采集了相关数据。 分别通过时域特征参数分析法和小波降噪-Hilbert 包络分析法来对模 拟实验过程中采集到的振动信号进行数据分析处理,根据分析结果对循环泵进行可靠性评估,结果表明循环泵的可靠性满足航 天设备在极端环境下的使用要求。     

翻滚目标安全走廊内的碰撞可能性判断方法

在接近空间带大附件翻滚目标过程中,由于目标章动运动,空间会被划分为目标扫过的危险区与不被扫过的安全区.追踪星在目标安全区内飞行过程中,为规避航天器间的碰撞,应判断追踪星与目标安全区之间是否存在碰撞可能性.为解决这一问题,参考区域判定法思想,将判断碰撞可能性的问题转化为目标安全区与追踪星轨迹的位置判定问题.通过分析目标安全区特征与追踪星轨迹特点,分别建立锥面状的目标星安全走廊和椭球状的追踪星位置误差曲面,从而进一步将问题转化为目标星安全走廊锥面与追踪星位置误差椭球的位置判定问题.经过射影变换和平面投影过程,原锥面与椭球在不改变位置关系的前提下分别被转化为平面上圆与椭圆.利用平面曲线位置判据,判定圆与椭圆的位置关系,反推出锥面与椭球的位置关系,从而判断追踪星在目标安全走廊内飞行有无碰撞可能性.数值仿真表明,该方法可以准确判断锥面与椭球的空间位置关系,并可用于目标安全走廊内的碰撞可能性判断.     

基于散射信息和元学习的SAR图像飞机目标识别

SAR图像由于数据获取难度大,样本标注难,目标覆盖率不足,导致包含地理空间目标的影像数量稀少。为了解决这些问题,该文开展了基于散射信息和元学习的SAR图像飞机目标识别方法研究。针对SAR图像中不同型号飞机空间结构离散分布差异较大的情况,设计散射关联分类器,对飞机目标的离散程度量化建模,通过不同目标离散分布的差异来动态调整样本对的权重,指导网络学习更具有区分性的类间特征表示。考虑到SAR目标成像易受背景噪声的影响,设计了自适应特征细化模块,促使网络更加关注飞机的关键部件区域,减少背景噪声干扰。该文方法有效地将目标散射分布特性与网络的自动学习过程相结合。实验结果表明,在5-way 1-shot的极少样本新类别识别任务上,该方法识别精度为59.90%,相比于基础方法提升了3.85%。减少一半训练数据量后,该方法在新类别的极少样本识别任务上仍然表现优异。      

空间应用流体回路旁路控制算法仿真研究

针对复杂流体回路流量控制问题,设计了一种适应多种工况的改进型模糊PID控制器。应用集总参数法,使用液阻系数和热交换分别推导了空间应用流体回路流量和温度变化模型,同时建立了回路中离心泵、步进电动阀、液液热交换器等重要组件的数学模型。以此仿真模型为基础,基于模糊控制理论设计了一种结合阀门状态信号的改进型自整定模糊PID控制器,解决下游负载变化对主路影响的问题。文中对包括改进型模糊PID在内的4种控制算法效果进行了对比。仿真结果表明,改进型自整定控制方法控制效果最好,具有良好的非线性适应性,相比传统PID减少了实验柜阀门关闭前后50%超调量和75%响应时间。     

基于三维地球的多源空间科学数据可视化管理系统的设计与实现

如何高效地组织和管理日益增长的多源海量空间科学数据、提高数据的可用性和易用性,是空间科学目前需要重点解决的技术问题。在充分分析现有空间科学数据管理技术和数据特点的基础上,提出了一种有效的系统架构,研究并利用空间关系数据库及分布式数据库技术,实现了海量异构数据的高效存储、检索与定位;研究基于三维数字地球的多层次细节展示方法、三维数据剪裁、多线程并行加载等关键技术,提高了空间科学数据的集成可视化显示与应用效率。最后设计并集成了多源空间科学数据可视化组织与管理系统,在实际工程应用中验证了设计的合理性与有效性。     

风云四号A星干涉式大气垂直探测仪在轨定标及性能评价

干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)是风云四号A星(FY-4A)的三大主载荷之一,其主要功能是实现大气温度和湿度参数的垂直结构观测.为了满足卫星数据定量化应用的要求,FY-4A星成功发射之后,围绕GIIRS开展了一系列的在轨定标和性能评价工作.评价结果表明:除部分通道受到有机挥发物的影响,85%的通道灵敏度优于设计指标;利用大气辐射传输模式,通过比较观测光谱与模拟光谱的均方根误差来确定激光有效采样频率,实现了GIIRS在轨光谱定标,精度达到10 ppm;利用星上面源黑体,考虑到非理想干涉图的相位影响,采用改进后的两点式外黑体定标法,实现了星上在轨辐射定标,长波和中波的平均亮温偏差均小于1 K,优于设计指标.     

卫星视频中目标的快速检测算法研究

随着视频卫星的不断发展,如何在卫星视频数据中准确和快速地进行目标检测逐渐成为一个研究热点.本文从两个方面改进了单阶段的目标检测网络.针对卫星图像中目标尺寸小、分辨率低的特点,利用反卷积操作丰富目标的上下文信息,同时将对应尺度的卷积特征组合成超参特征,丰富目标的细节特征;并提出图像特征多级网格化,将不同网格化的结果进行融合,提高模型的检测准确率.根据视频卫星对地凝视成像、场景移动缓慢的特点,设计出内容一致性判别网络,通过判别结果可以省略一些冗余的检测步骤,提升整体的检测效率.本实验使用"吉林一号"卫星视频数据,通过具体的实验结果分析,得出该系统对于对地凝视卫星视频中目标检测的准确率和速度都达到了较好的效果.     

可用于大幅值激励的永磁式非线性隔振器

大加速度激励可极大影响结构的性能,甚至造成其破坏,如火箭发射时产生的强烈振动。提出了一种新型永磁式非线性隔振器,利用永磁力构建等效负刚度,并基于非线性软弹簧实现大加速度激励下的高性能隔振。永磁装置由一个轴向布置的永磁体和三个沿圆周均布的环形永磁体构成,所有永磁体均沿轴向磁化。分析并建立了隔振系统理论模型,基于谐波平衡法推导并得到了非线性隔振器的传递率表达式。设计了非线性隔振器的试验系统,分别研究了隔振器在0.2g、0.3g、5g及7g加速度激励下的隔振性能。结果表明,非线性隔振器在大幅值加速度激励(7g)下具有良好的隔振效果,其峰值频率降低47%,最大传递率降低70%。此外,也研究了永磁装置沿圆周不对称时的隔振特性,在该情况下,峰值频率降低51%,最大传递率降低86%。