The Dynamics Characteristics of Flexible Spacecraft and its Closed-Loop Stability with Passive Control

Passive control is the most popular methodology for flexible spacecraft while it remains an open problem whether the closed-loop performance can be achieved only with passive control subject to the coupling modes of rigid and flexibility. Also, the closed-loop performance of passive PD control based on the dynamics of the Euler angle parameterization of spacecraft, which has been widely used in practice, is yet to be addressed. Towards these challenges, by introducing the input-output exact linearization theory and Lyapunov theory, the authors show that the closed-loop performance for flexible spacecraft with rigid and flexible modes can be achieved by adjusting the parameters of the passive controllers sufficiently large. This is done by firstly transforming the flexible spacecraft dynamics into an exact feedback linearization standard form, and then analyzing the closed-loop performance of flexible spacecraft.     

世界航天发射运输的发展趋势

 针对世界航天发射运输系统，梳理了国内外发展现状和发展特点，综合对比了国内外航天发射场、运载火箭、火箭发动机的发展现状，并提出了未来发展趋势和展望。提出了低成本进入空间将改变世界航天发展的基本格局，航天远程跨域运输将突破航空领域运输效率的极限，指出了天地往返运输将成为维系空间环境的必然选择，轨道的多样性将催生多样态全域发射能力，同时传统液氧/煤油、液氢/液氧、液氧/甲烷等推进体制的主力运用领域将会迎来重大变革。     

一种基于局部平均法向变形的网格参数化方法

针对有边界无边界的网格参数化问题, 提出一种局部平均法向变形的网格参数化方法, 以平均曲率流的方式为参考, 将顶点推向其邻居的平均位置, 使网格变形至平面或球面. 首先, 计算每个三角形邻居面的平均法向, 并以该法向为目标, 计算每个面法向变化的旋转矩阵; 其次, 基于Poisson方程将整个网格重新“缝合”, 通过优化拉伸能量, 计算顶点的新坐标. 交替迭代上述两个步骤, 将网格变形至常平均曲率曲面. 该算法与一般的基于能量优化的方法不同, 每次迭代只需求解稀疏线性方程, 因此可以快速处理大型数据集. 通过在形变过程中加入惩罚函数动态地调整全局平均法向量的权重, 避免了变形过程中三角形退化或翻转的问题. 实验结果表明, 与其他参数化方法相比, 该方法具有实用可靠、 计算效率高等优点, 并能在同一框架下计算低扭曲的平面参数化和球面参数化.     

作战管理系统研究

 分析了作战管理的概念内涵、主要特征及其与相关概念的相互关系，提出了作战管理系统发展历程的一种划分方法，介绍了典型的作战管理系统。通过阐述作战管理系统的发展动因和需求、设计相关体系结构，梳理了力量管理、资源管理、行动管理、战场管理、知识管理、能量管理、运维管理等概念、原理、方法和手段，论述了发展作战管理系统的主要关键技术。     

工程弹性系统与系统弹性理论研究综述

工程弹性系统(engineered resilient system,ERS)是美国国防部(department of defense,DOD)应对越来越不确定的任务和环境而提出的未来国防系统发展战略,对复杂系统的工程实践与系统弹性理论都带来新的挑战。首先,对ERS提出的背景和相关概念进行介绍,重点对美国国防领域对ERS的一些观点进行分析,包括ERS的关键属性、弹性工程与现役系统关系、ERS设计中考虑的因素和ERS与系统工程的关系等,并对美国DOD优先立项的ERS项目研究进展进行了的研究。其次,对弹性相关的学术研究进行了述评,包括不同领域中弹性的概念、系统弹性不同的评价方法以及系统弹性设计方法,以便于对ERS的发展有一个较为全面的了解和借鉴。最后,在ERS发展研究基础上,从理论和应用角度对ERS和系统弹性理论面临的挑战进行了讨论。     

基于载噪比模型加权的GNSS双频载波和差联合跟踪算法优化与分析

前期发展的全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)双频载波和差联合跟踪算法存在双频信号载噪比不一致情况下双频信号跟踪稳定度和跟踪精度较差问题,对此提出了优化改进的算法。针对实际应用中共星双频信号存在的信号载噪比不同情况,优化原有双频载波和差联合跟踪环路结构,基于载噪比模型计算GNSS双频信号在双频载波和差联合跟踪环路中的加权值,利用该加权值实现共星双频信号的载波和差联合跟踪。算法理论分析和仿真结果表明,优化后的基于载噪比模型加权的GNSS双频载波联合跟踪算法更加适用于实际应用条件,能够提高原有算法在双频信号载噪比不一致情况下共星双频信号跟踪稳定性和跟踪精度。     

载人航天器组合体CO2分压控制策略分析

随着载人航天技术的发展,载人航天器由单舱段构型逐渐发展成为多舱段组合体构型,其中一个或若干个舱段在舱间通风的支持下对组合体密封舱内空气环境进行集中控制。利用多学科建模工具Ecosimpro建立了载人航天器组合体CO2分压控制计算模型,对载人航天器组合体组建过程中,各舱CO2分压水平进行了分析。当舱段数达到3个以上,将会出现非主控舱CO2分压超标现象。针对CO2分压超标现象,提出了3种控制策略:提高全部舱间通风量、更改CO2控制系统位置、提高部分舱间通风量+更改CO2控制系统位置,并对3种控制策略的效果进行了仿真分析。结果表明,更改CO2控制系统位置并提高部分舱间通风量是最有效的载人航天器组合体CO2分压控制策略。     

基于亚米级遥感影像的辽河流域片枯水期河流干涸断流分布特征

“水十条”指出要维持河湖基本生态用水需求，重点保障枯水期生态基流. 为了掌握辽河流域片枯水期河流水资源状况，本文利用亚米级高分辨率遥感影像，获取了辽河流域片2018年枯水期河流干涸断流位置、干涸长度和干涸比等信息，并从空间分布、河流级别、国考断面、干涸原因等方面进行了分析. 结果表明:辽河流域片枯水期河流干涸断流情况较严重，区域上呈现自东向西逐渐加重的分布特点，中小河流干涸断流问题比较突出，部分国考断面处河流干涸断流；气候因素和人类活动共同作用导致河流干涸断流问题严重. 建议加强水资源调度管理，利用卫星遥感等先进科技手段开展监测监管，保障河流生态流量，维护水生态环境健康.      

A new microfiltration membrane with three-dimensional reticular architecture for Nano-pollutants removal from wastewater

This research provides a new insight into designing next-generation filtration materials for Nano-pollutants removal from wastewater, and potentially for gas/solid or liquid/solid separation in corrosive environment. Considering the high corrosion and oxidation resistance, Ti–40Al–10Nb–10Cr porous alloy was prepared by powder metallurgy and used as a mechanical support with a pore size of around 10 ?μm. Subsequently, metallic Zn nanoparticles was coated on the Ti–40Al–10Nb–10Cr porous framework by means of chemical vapor deposition, obtaining a novel microfiltration membrane with three-dimensional reticular architecture. Furthermore, the influence of Zn coating on surface morphology, pore feature, and filtration capability of Ti–40Al–10Nb–10Cr porous alloy was investigated. It is of note that the as-prepared microfiltration membrane exhibits an excellent Nano-pollutants filtration efficiency of greater than 99.989% from wastewater. Most importantly, such a three-dimensional reticular architecture provides excellent structural stability, allowing the reutilization of the microfiltration membrane for at least 200 filtration cycles of wastewater treatment.     

低轨回归轨道卫星轨迹漂移特性分析与控制

针对低轨回归轨道卫星,建立了星下点轨迹漂移的数学模型,研究了星下点轨迹保持控制的问题。首先,分析了回归轨道星下点轨迹的约束条件,给出了星下点轨迹漂移与卫星轨道根数偏差之间的关系。在此基础上,将星下点轨迹保持控制问题转化为基于平均轨道根数的相对轨道控制问题,其中参考卫星是虚拟的,仅受到地球引力影响,利用高斯摄动方程建立了包含J₂摄动和大气阻力摄动的相对运动方程,基于Lyapunov理论设计了星下点轨迹保持的相对平均轨道根数反馈控制律。仿真结果表明,所设计的星下点轨迹控制律能有效地实现星下点轨迹保持的要求。