双月旁转向周期轨道的机理分析与设计仿真

双月旁转向周期轨道是日-地-月空间系统的大尺度轨道,在深空探测中应用潜力巨大。首先,给出了双月旁转向周期轨道的形成机理,分析了航天器地心椭圆轨道拱线在惯性空间中旋转的原因。其次,基于圆锥曲线拼接法进行了双月转向周期轨道初步设计,并给出了基于圆型限制性三体模型的轨道修正方法,形成了一套有效的轨道设计流程,为其在深空探测中的应用提供了一定的参考。最后,选择了典型轨道进行仿真验算,并对设计结果进行了对比分析,结果表明"圆锥曲线拼接法"与"数值积分修正"相结合的轨道设计思路是可行的。     

基于改进多圆锥截线的月地返回轨道快速设计方法

针对返回近地空间站的月地转移轨道优化问题,提出一种基于改进多圆锥截线的高精度轨道设计方法。该类问题与再入大气月地轨道设计不同,需要考虑空间站轨道面约束。首先分析飞行任务过程,基于逆步长积分策略建立优化模型;然后根据地月位置关系,提出近月点窗口和轨道设计参数的初值估计方法;最后对多圆锥截线法进行改进,并与高精度轨道模型相结合,精确快速求解月地转移轨道。仿真算例验证提出的轨道优化策略具有较好的收敛特性和计算效率,并揭示了返回窗口、近月点出发域和速度增量的变化特性和规律。     

嫦娥二号平动点间转移轨道方案研究

针对我国嫦娥二号卫星拓展任务需求,研究了卫星由日地L2点向L1点的转移轨道方案。基于卫星真实星历,考虑各种摄动因素,借助不变流形理论和微分修正方法,设计了嫦娥二号在日地平动点L1和L2之间的转移轨道,提出了便于理解和工程应用的平动点间直接转移方式,研究了真实力模型下平动点Lissajous轨道的不变流形转移方式,对比了两种转移方式的出发速度增量、转移时间与出发时刻的关系。研究表明,嫦娥二号可以通过直接转移方式或者借助不变流形进入日地L1点Lissajous轨道,直接转移方式下有42天出发机会,基于不变流形方式下最短转移时间为210天,对应速度增量5.776 m/s,最小速度增量可达0.024 m/s。研究结果可直接应用于我国嫦娥二号拓展任务的轨道设计与控制,并为我国后续平动点等深空探测任务提供有益借鉴.     

窄带雷达频谱混叠微动信号的平动补偿

针对存在频谱混叠的窄带雷达微动信号平动补偿问题,从高阶和低阶频谱混叠两种情况出发,给出了一种平动补偿方法。在对两种频谱混叠情况分析的基础上,针对高阶混叠将混叠的瞬时频率近似为线性调频锯齿波信号,通过对频率以及调频率的估计,实现信号混叠程度的快速降阶。对于低阶混叠,首先将时频图在频率维周期扩展,再基于形态学图像处理方法提取出无模糊的瞬时频率曲线,最后对其进行多项式的最小二乘拟合完成平动补偿。仿真实验验证了所提方法的有效性以及对不同的信号形式和噪声的鲁棒性。     

基于平动点轨道的绳系卫星编队重构仿真

针对位于日地系统共线平动点附近三维周期轨道上的旋转绳系卫星编队,利用数值仿真研究其重构阶段的动力学稳定性问题。编队系统为一个母卫星和n个子卫星通过长度可变系绳连接的轮辐状结构,基于Hill限制性三体问题建立姿态与轨道耦合的动力学模型,分别针对留位以及包含展开和回收的编队重构阶段,利用非线性数值仿真研究其姿态稳定性。研究表明系统留位姿态稳定,展开不稳定,回收稳定,较小的母卫星轨道高度及绳长变化速度更有利于姿态稳定。     

进动锥体目标平动补偿及微多普勒提取

针对平动调制下的进动锥体锥顶及锥底滑动型散射源微多普勒提取问题,提出一种利用微多普勒曲线交叉点频移信息完成平动补偿并利用正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit, OMP)提取微多普勒的方法。根据进动锥体散射源微多普勒变化规律建立回波模型,引入二次型平动速度调制项,发现微多普勒曲线交叉点处的瞬时频移是由剩余平动引起的。利用Harris-Laplace角点检测获取时频图中微多普勒曲线交叉点信息,通过最小二乘参数辨识得到剩余平动参数;针对平动补偿后锥体散射源微动特性构建回波信号原子集,利用OMP稀疏分解提取各散射源的微动信息。仿真验证了所提方法的有效性。     

载人飞船月地返回轨道优化设计与特性分析

针对载人飞船月地返回飞行任务,提出一种基于双重优化算法的两层串行求解策略。轨道初步设计阶段,在改进的双二体模型下采用差分进化算法与序列二次规划算法相互补的双重优化算法进行轨道初值的求解。高精度修正阶段,在高精度模型下利用序列二次规划算法修正了初步设计的结果。仿真算例的结果验证了该策略的有效性和可行性,并显示出求解精度高、收敛性好的特点。最后,利用该方法进行了大量的仿真计算,对月地返回轨道可达域、速度增量等轨道特性展开了分析。     

三维数字化牙模的牙弓线探测

提出了一种在三维数字化牙颌模型上直接探测牙弓线的方法.首先,根据给定的顶点法向和咬合面的夹角阈值过滤出初始特征点,并拟和得到初始牙弓线;其次,对初始特征点集进行等分并找出对应的局部最高顶点,对局部最高顶点进行拟和得到最终的牙弓线.通过对多副牙颌模型的实验表明,所提方法稳定、有效.     

基于微多普勒的弹道多目标分离方法

弹道多目标分离对弹道导弹早期预警和识别具有重大意义。目前弹道目标微动提取与识别的研究都是基于“单目标多散射点”和“多目标单散射点”的假设,而对实际中弹道“多目标多散射点”的情况缺乏考虑。针对这一问题,首先分析了进动锥体弹头和摆动锥体诱饵的微多普勒形式,得到了同一目标不同散射点的微多普勒具有相同的周期性。对于多目标分离问题,首先利用Radon变换估计平动参数实现了多目标平动补偿;之后通过分析多目标时频图循环平稳性,发现弹道多目标分离本质上是多个二维一阶循环平稳(first order cyclostationary,FOCS)分量的分离问题;其次,提出了一种基于二维FOCS处理的多目标分离方法;最后,通过仿真验证了该方法的有效性和在强噪声下的稳定性。     

地空导弹与空中目标遭遇点预测模型和算法

导弹与目标的遭遇点坐标是地空导弹指挥控制系统进行射击指挥决策的关键依据之一,必须建立精准快速的预测模型或算法.‘针对非机动空气动力目标,研究了遭遇点预测的解析模型和迭代算法.解析模型中,将导弹引导过程近似为平行接近法,导弹匀速飞向瞬时遭遇点;迭代算法中,根据导弹常用的视线法和比例导引法解算导弹的运动学弹道,来预测瞬时遭遇点坐标.仿真分析表明,解析模型和迭代算法设计合理有效,前者简捷快速,适用于作战单元指挥控制系统;后者较为精准,实时性好,适用于火力单元指挥控制系统.两种方法都具有较强的工程应用价值,为指挥控制系统研制提供实用的模型技术支持.     

同构双基地雷达星座优化设计

通过对卫星的轨道特性、星座中卫星间的相对运动规律以及对地覆盖特性的研究,推导了星载单基地和双基地雷达探测区域计算公式,分析了双基地角和目标前向散射区域与卫星相对位置的关系。基于星座固有的空间约束条件,讨论了由于平台运动引起的地杂波多普勒频率扩展与卫星飞行的几何关系。最后,分析了系统性能与星座构型参数和卫星轨道根数的关系,提出了利用逆向运行极轨道同构星座作为多基地雷达星座的基本构型,并针对该构型星座提出了一套优化设计方法并给出了设计实例。     

区域覆盖星座结构与参数同时优化的进化算法

针对区域覆盖卫星星座的优化设计问题,设计了一种能同时优化星座结构和参数的进化算法。算法采用固定长度的染色体编码,由星座可能的最多轨道面数和各轨道面内最多卫星数目确定的最多变量个数决定染色体编码长度。根据个体星座的轨道面数和各轨道面卫星数的实际值确定染色体中哪些基因是冗余的,并将这些冗余的基因设为隐性,达到可变维数优化的目的,从而实现星座结构的优化。染色体采用二进制/实数混合编码的方式处理同时具有整数/连续变量的星座优化问题,二进制编码部分采用二进制的进化算子,实数编码部分采用一组星座设计专用的进化算子。在一个虚拟的区域海洋监视卫星星座优化设计中的应用显示了该算法的有效性。     

Selection of the best initial orbital elements of satellite based on fuzzy integration evaluation method

1 .FOREWORDAt present ,the data sources to be used by the sat-ellite TT&C ( Tracking, Telemetry and Control)center of Chinain determininginitial orbits includethe telemetry data and tracking data of rockets andsatellites .In the telemetry data ,there are data atseconds nodes and shutdown nodes of rockets ,andthe onboard GPS data of rockets and satellites .InTT&C missions , many TT&C stations with dif-ferent TT&C equipment are often utilized duringinjection phases . Therefore ,there …     

New chaos-based encryption scheme for digital sequence

To enhance the anti-breaking performance of privacy information, this article proposes a new encryption method utilizing the leaping peculiarity of the periodic orbits of chaos systems. This method maps the secret sequence to several chaos periodic orbits, and a short sequence obtained by evolving the system parameters of the periodic orbits in another nonlinear system will be the key to reconstruct these periodic orbits. In the decryption end, the shadowing method of chaos trajectory based on the modified Newton-Raphson algorithm is adopted to restore these system parameters. Through deciding which orbit each pair coordinate falls on, the original digital sequence can be decrypted.     

单个天基对地飞行器停泊轨道的优化设计

为了解决单个天基对地飞行器的停泊轨道优化设计中优化变量搜索范围大、初值敏感的问题,提出了基于模糊自适应粒子群（fuzzy adaptive particle swarm optimization,FAPSO）算法的停泊轨道优化设计方法。首先建立了给定变轨时刻下天基对地飞行器的落点范围求解模型,为求解停泊轨道优化设计的评价指标打下基础;其次提出了以覆盖预定落点数和覆盖不同预定落点数的平均时间为评价指标,建立了基于FAPSO算法的停泊轨道优化设计模型;最后仿真结果表明FAPSO算法能够获得收敛精度更高的结果,该方法能够更有效地解决单个天基对地飞行器的停泊轨道设计问题。     

小偏心率空间碎片天基短弧定轨方法和实验

低轨空间碎片数量巨大, 对航天器在轨安全运行造成严重影响。天基光学是空间碎片观测的重要发展方向。低轨天基光学观测平台观测低地球轨道空间厘米级碎片的观测弧段相对较短, 由单个观测弧段难以确定目标的初始轨道, 初始轨道的误差也不容易评估。本文基于可行域方法, 建立了初始轨道确定和误差估计算法。针对天基短弧光学观测数据的初始轨道不易确定的问题, 本文提出了圆轨道辅助可行域方法。通过与商业遥感卫星合作, 利用遥感视频星开展了低轨空间碎片观测实验, 并利用天基实测数据对所提出的计算方法进行了验证, 为后续利用初始轨道进行弧段间关联奠定了基础。     

基于云平台的Starlink星座高性能仿真技术研究

面向星链星座的网络仿真是未来低轨卫星星座设计与建设验证和评估的重要工具。针对星链网络规模庞大,结构复杂的特性,设计了一种高性能卫星网络仿真体系。该体系基于云平台的分布式网络仿真架构,通过系统仿真工具包(system kit tool,STK) Engine底层接口开发、卫星模型库存储优化和消息异步传输等技术,实现对星链星座的快速部署,具有良好的可扩展性。实验表明：所提方法实现了400颗卫星规模的复杂卫星网络的自动化建模,在部署效率上相对于传统方法提升了39.07%,可为大规模低轨卫星建设提供仿真技术支持。     

考虑面内外摆角对电动绳系离轨过程的参数影响分析

利用电动绳系实现空间碎片自主离轨有广阔的应用前景。受洛伦兹力矩和重力梯度力矩作用,绳系姿态将在当地垂线附近振荡。首先采用拉格朗日法建立电动绳系面内外姿态动力学模型;随后结合国际地磁场模型,给出洛伦兹力和洛伦兹力矩的计算方法;最后结合姿态动力学模型和高斯摄动方程,建立了电动绳系离轨数值仿真模型,在考虑无摆角、仅有面内摆角、有面内外摆角的条件下,对电动绳系离轨过程进行仿真对比。仿真结果说明,电动绳系姿态振荡对离轨有明显影响,只有考虑绳系姿态,才能精确预测轨道参数的变化。