多场耦合作用下天然土质边坡安全性数值仿真研究

山体滑坡等边坡失稳问题易造成人员和财产的损失,多场耦合作用下边坡的安全性分析对于边坡灾害的防治意义重大.运用COMSOL Multiphysics 5.5数值软件,构建了二维有限元模型,并引入安全学原理,对降雨-渗流-应力耦合作用下天然土质边坡的稳定性进行了研究.研究结果表明:在降雨渗流前1.4 h,天然土质边坡的变形呈直线上升,此时为低风险状态,即处于事故孕育阶段,较为安全;在1.4 h至24 h为缓慢变形阶段,24 h后变形程度又逐渐加大,其中以坡角处变形最为明显,此时为高风险状态,处于事故生长阶段,即较为不安全;在持续作用直至失稳破坏后,转变为事故损失阶段,此时事故已产生,由不安全逐渐转变为趋于安全状态,即逐渐向低风险状态过渡,形成新的平衡状态;基于强度折减法,边坡潜在破坏面为滑动破坏,其主要表现特征为边坡土体内部朝向坡面,由坡角延伸至坡顶处形成滑动弧面,最小位移为0.04 m,最大位移为1.45 m,安全系数为1.283.研究成果可为边坡安全防护提供参考.     

飞行器GNC试验子系统新技术及验证

飞行器GNC试验子系统是月地高速再入返回飞行器制导导航与控制(GNC)分系统的3个子系统之一,由中心控制单元、小型星敏感器、星敏防尘机构3台新研产品组成.同时,飞行器GNC试验子系统也是探月三期着陆上升组合体GNC子系统的一个产品子集.为满足探月三期的重量与功能需求,中心控制单元采用了可编程片上系统(So PC)技术进行集成化设计以减轻重量,并为适应空间辐射环境进行了多重防护设计;小型星敏感器采用非球面光学系统及高速处理电路等技术有效地减少了产品重量;星敏防尘机构以微型步进电机为核心,优化了结构、阻尼等细节设计,在满足功能要求的同时做到了重量的优化.为了更为真实地利用飞行器任务对上述产品进行在轨验证,设计了一种"虚拟卫星控制系统"的在轨验证方法,在试验子系统没有执行机构和真实受控的航天器对象的条件下,构造了被试验产品的在轨闭环验证环境.本文详细介绍了上述新研产品的关键技术和系统验证方法,并结合在轨验证情况给出了新研产品的验证结论.     

星敏感器星点聚类提取方法

星敏感器现有的星点提取方法运算时间长、存储需求大,从而限制星敏感器姿态初始捕获时间、轻小化等性能指标的提高.针对以上问题,提出了一种星敏感器星点聚类提取方法.首先,介绍和分析了星点聚类提取方法中的预处理滤波算法和聚类算法;然后,给出了该方法在北京控制工程研究所新研小型星敏感器中的实现方式和实现效果,该星敏感器在探月三期月地高速再入返回飞行器中成功实现了首次在轨飞行实验;最后,通过星敏感器观星实验对星点传统提取方法和星点聚类提取方法进行了比对验证,并通过小型星敏感器在轨飞行实验对星点聚类提取方法进行了在轨验证.实验显示,该方法提取星点所需时间最大约为传统方法的16%,星图存储需求不到传统方法的1%,且星点提取正确,在轨表现良好.结果表明,星敏感器星点聚类提取方法能有效减小星点提取所需时间,不需大容量星图存储器件,且逻辑简单、移植性好,适用于各类光学成像敏感器.