摘要:为研究新兴集群航天器网络的发展现状及其亟需解决的关键技术难题，对目前该领域的文献进行了分析与总结.集群航天器是一种通过无线链路进行信息交互的，多航天器间协同工作的新型航天器构架，服务于未来日益复杂多样的空间探索任务.首先，结合卫星集群的定义，明晰了集群航天器网络的概念.然后，分析目前分布式协同工作的空间探索任务，阐述了集群航天器的发展历程，并从图论和轨道动力学角度描述了集群航天器网络的特征.最后，总结了集群航天器网络发展过程中亟需解决的关键技术难题，包括网络拓扑控制技术、路由技术、空间互联协议技术、协议跨层资源调配技术等，并结合其他领域研究热点提出了相应的发展建议.研究表明, 集群航天器网络的技术研究尚处于初始阶段，仍有许多技术难题亟需解决，同时，成熟的互联网、移动传感器网络等可作为关键技术难题突破的参考.

摘要:追踪航天器在对空间非合作目标进行近距离跟踪与监视时，需要接近非合作目标并从特定方位保持对目标的指向与观测.针对非合作目标存在姿态翻滚以及未知轨道机动时追踪航天器保持近距离跟踪与指向的问题，在视线坐标系和体坐标系下分别建立了相对轨道和姿态的动力学方程，并构建了对轨道与姿态同步控制的六自由度模型，利用RBF神经网络对系统不确定性及未知的目标运动参数进行自适应估计和补偿，采用反步法思想设计控制器使追踪航天器在有限时间内收敛到期望的相对轨道和姿态并维持保持状态.进一步考虑控制输入饱和、死区等非线性特性，对控制律进行改进.改进后的控制算法可以有效地提高控制精度, 仿真结果验证了控制对象模型和控制算法的有效性.

摘要:为研究高超声速滑翔飞行器规避禁飞区的轨迹设计问题，提出了一种基于拼接的机动规避轨迹优化方法.该方法通过引入拼接点将整条飞行轨迹分为若干段，然后利用能够处理分段优化问题和自动调整配点分布的自适应伪谱法，对高超声速滑翔飞行器的机动规避轨迹进行优化设计.仿真结果得到了不同禁飞区和拼接点分布下的机动规避轨迹，这些轨迹能够在满足各种约束条件的情况下有效规避禁飞区并到达指定点，且其中一种轨迹是全局优化方法无法得到的.仿真结果表明，该方法能够用于设计高超声速滑翔飞行器的横向大幅复杂机动轨迹，此外在该方法中拼接点位置还能够控制轨迹的形态.

摘要:为提高高分辨率天文图像的重构质量, 在传统压缩感知 (compressed sensing, CS) 迭代小波阈值算法的基础上, 提出了一种基于小波维纳滤波的压缩感知去噪重构算法.该算法的设计方法为：在每次迭代过程中, 使用设计的小波维纳滤波算子替代传统的小波阈值算子对获得的天文图像小波系数进行筛选, 从而对小波阈值去噪方法重建图像过程中出现的伪吉布斯现象进行有效地抑制；然后使用全变差方法对去噪重建后的天文图像进行调整, 以进一步提高重构图像的质量.仿真实验结果表明, 与传统的迭代小波阈值算法相比, 本算法可以获得较优的去噪重建性能, 并且能有效地保护高分辨率天文图像的细节特征信息.此外, 在压缩比较高的情况下, 该算法仍然可以获得相对较高的视觉质量和峰值信噪比.

摘要:为研究膜面应力导入方式及应力大小对太阳帆结构的影响，进行了有限元模拟分析.首先，阐述了此类太阳帆导入膜面应力的必要性及其合理范围，并介绍了膜面应力导入的3种方式；其次，利用有限元软件ABAQUS，以欧洲航天局和德国宇航中心研制的20 m×20 m太阳帆为目标建立模型，然后采用静力法并考虑非线性的影响，分别对3种方式导入膜面应力的太阳帆进行结构分析，模拟太阳帆完全展开时在光压作用下膜面的变形和支撑结构的静力响应，获得膜面应力与豆荚杆轴压之间的关系，确定了膜面应力的合理范围；最后，对比分析了不同导入方式对膜面应力分布以及不同膜面应力对帆面形态和结构刚度的影响.结果表明：不同的应力导入方式，太阳帆膜面角落处均会出现应力集中，但膜面褶皱分布不同；膜面导入应力越大，基频越大，同时利于结构整体运动的控制.

摘要:为识别结构中的多处损伤，提出了一种采用有效Lamb波信号段自提取算法计算结构损伤指标的多损伤识别成像方法.该方法将结构的待检测区域划分为数个子区域，并根据Lamb波的传播时间和波速从传感器接收到的信号中自动提取出包含结构信息的有效信号.以该有效信号作为输入，计算每个子区域中基于信号相关系数所获得的损伤指标，最后采用RAPID算法对全部识别区域内的损伤位置进行识别和成像.以航空铝板为研究对象进行了实验验证研究，结果表明，该方法能快速有效地识别出多个损伤，并较为准确地实现损伤成像以描述损伤的位置.

摘要:为研究筋条截面形式和多部位损伤对整体加筋板裂纹偏转行为和断裂特性的影响，采用断裂力学和有限元方法对其进行分析.首先建立整体加筋板疲劳裂纹扩展模型，通过与裂纹扩展速率试验进行比较验证模型可靠性；在此基础上讨论筋条截面形式对裂纹断裂参量和转折行为的影响；最后对多裂纹问题进行研究.结果表明：筋条截面形式对断裂参量的影响并不显著，裂纹偏转行为在远离筋条区域扩展时发生的可能性最大；多裂纹情况下裂纹并不会转折，而是笔直扩展进而连通成一条大裂纹，同时由于相邻裂尖的强烈干涉，造成应力强度因子剧增，加速裂纹扩展，进而严重缩短了扩展寿命，因此需采用有效的修补手段来提高结构的剩余强度和使用寿命.

摘要:为研究襟翼偏转对翼伞气动性能的影响，对不同襟翼偏转情况分别建立CFD模型，通过有限体积法进行空间离散并求解RANS方程，模拟翼伞在转向与雀降阶段的气动性能，进而结合最小二乘法进行参数辨识，实现翼伞气动模型的修正.模拟结果表明:襟翼偏转会引起翼伞压强分布改变，失速迎角减小，升阻力系数突增，对翼伞气动性能造成复杂的影响; 修正的翼伞气动模型可以较好描述翼伞气动性能与襟翼偏转的变化规律，相比传统气动模型有效地提高了计算精度，为翼伞在转向与雀降阶段的精确建模提供参考.

摘要:为提高星地覆盖计算精度和效率，研究了星座对地覆盖问题.首先，分析了星座对地覆盖几何特性，着重研究了基于Delaunay三角网和Voronoi图的星座空间几何构形划分方法; 其次，通过定义卫星的所属覆盖区域，将星座对地覆盖问题简化为单星覆盖问题.并在此基础上提出了星座对任意类型地面目标覆盖能力的精确、快速计算方法; 最后，比较不同覆盖目标下，所提出的方法和经典的网格点划分方法的计算精度和计算效率.实验结果表明，所提出方法具有正确性和高效性，且该方法可以有效应用于卫星星座优化设计和性能分析中.

摘要:为缓解传统存储器单元尺寸设计方法在亚阈值区引入的面积和外围电路开销问题，采用晶体管的反短沟效应和反窄沟效应改进传统方法，不仅解决了亚阈值电压下单元面积和外围辅助电路开销过大的问题，还进一步提升了单元的噪声容限和读写速度.以10管静态随机存储器单元为研究对象，基于中芯国际130 nm工艺进行物理实现，测试结果表明，相比于传统方法，所提出的尺寸设计方法节省单元面积开销76%，提升静态噪声容限30.5%，使静态随机存储器能稳定地在0.32 V的电压下工作.

摘要:为利用观测数据对执行追踪任务的非合作目标飞行器进行制导律识别，采用一种通用的隐式制导函数对制导行为进行统一描述，并且给出了一种采用时变制导系数的模型来逼进隐式制导函数.在此模型基础上，利用低通滤波与卡尔曼滤波相结合的频域分离自适应卡尔曼滤波方法对观测数据进行实时处理分析，最终得到目标飞行器的制导律识别结果.仿真结果表明，在目标飞行器采用比例导引律或Bang-Bang变结构制导律的情况下，识别算法能够从观测数据出发，对目标飞行器的制导律完成有效和快速识别.

摘要:为获得带有襟翼的机翼尾涡的合并动力学过程，在验证数值方法的基础上，数值模拟带有襟翼的机翼绕流尾流场，根据涡合并特征将合并过程划分为诱导共转阶段、合并阶段和轴对称化阶段.采用涡间距量纲—化尾流区域描述二涡诱导合并.变换弦长雷诺数、襟翼翼梢与机翼翼梢的间距、襟翼角度，改变襟翼翼梢涡与机翼翼梢涡的强度比，得到尾涡合并差异的特征.计算结果表明：随着雷诺数的增加涡的强度增加，涡量的扩散程度减低，涡合并过程被推迟，空间诱导运动过程得到延长，涡系空间诱导运动增强，涡合并的雷诺数效应随着雷诺数增加而减弱, 缩短涡间距，加速涡合并过程，但合并后的远场涡尺寸和形态没有显著改变; 襟翼涡随着襟翼角的减小而减弱，强度逐渐减弱的襟翼涡逐步被翼梢涡拉伸卷吸，微弱的襟翼涡系在近场中的合并过程完全改变，翼梢涡的运动轨迹并未受到诱导运动.翼梢涡合并的雷诺数效应表现为诱导运动过程的增强，尾流中强度小的涡系起不到明显的诱导作用.

摘要:为减少探月返回飞船再入数值预测校正制导方法在跳跃段倾侧角的偏转频率、实现过载的有效抑制，采用搜索跳跃段的倾侧角偏转能量点和末段阻力加速度反馈补偿的方法，提出了改进的数值预测校正制导方法.首先，用割线法搜索倾侧角偏转能量点，使得飞船在跳跃段只进行一次偏转即可实现落点精度要求; 然后，根据指数大气假设，得到阻力加速度的导数，并根据过载约束定义参考阻力加速度；最后，采用阻力加速度及其导数与参考阻力加速度及其导数的误差对倾侧角的大小进行反馈补偿，抑制末段轨迹的过载.实验结果表明，该方法倾侧角偏转次数少，过载抑制能力强，鲁棒性好，能够有效解决现有方法存在的跳跃段倾侧角偏转频率高，末段过载抑制能力差的问题.

摘要:为提高惯性/天文/卫星 (INS/CNS/GNSS) 组合导航系统长期工作时的精度，推导了基于四元数误差描述的组合导航系统误差状态方程和量测方程，利用分段定常系统 (PWCS) 定理，分析了不同输入条件下系统状态变量的可观测性和可观测度.结合可观测性和可观测度分析结果, 提出了利用星敏感器及卫星导航系统提供的姿态、位置矢量在线标定陀螺仪、加速度计和星敏感器误差参数的方法.可观测性分析和仿真试验结果表明, 该方法可以精确在线估计出陀螺仪、加速度计、星敏感器的标度因数、零偏和安装误差，提高惯性/天文/卫星组合导航系统长期在轨工作的精度.

摘要:为验证扇翼飞行器超短距起飞特性及大载荷特性.以某型6 kg级扇翼飞行器为研究对象，在分析其结构特点和飞行原理的基础上，根据该飞行器在地面与空中的受力情况，建立了扇翼飞行器的纵向模型，使地面滑跑段与空中段有效衔接，并通过数值仿真，对比分析了升降舵偏转量、重心位置、扇翼转速以及载荷量对扇翼飞行器起飞滑跑距离的影响.仿真结果表明：空载时起飞滑跑距离最短；在起飞过程中需要保持升降舵上偏最大角度；重心位置越靠近扇翼力作用点，起飞滑跑距离越短；在这些因素固定的情况下配合适当扇翼转速，最终获得该样机不到9 m的最短起飞滑跑距离.通过对比分析，良好的起飞性能需要几个因素的配合设置.

摘要:全球卫星导航系统 (global navigation satellite system，GNSS) 在交通领域应用广泛，其服务性能的可靠性受到交通用户日益增长的关注.但是，由于系统故障、电离层闪烁、多路径效应、电磁干扰等脆弱性因素的存在，GNSS存在固有脆弱性，它影响GNSS的服务性能，甚至给用户带来巨大风险.当GNSS服务性能受到脆弱性因素干扰时，评估GNSS脆弱性，并且为用户提供及时的脆弱性告警，可以有效降低脆弱性因素对用户服务性能的影响.为评估不同城市道路环境下的GNSS脆弱性，在现有GNSS脆弱性评估算法的基础上，针对城市道路环境的特点，提出了相应的GNSS交通应用脆弱性评估指标；并采用基于信息熵权的数据融合算法，计算导航场景距正负理想场景的距离，实现了多个导航场景的脆弱性评估.路测实验表明，隧道、城市峡谷、林荫道和开阔路段的脆弱性依次降低，该方法所选取的脆弱性评估指标和采用的脆弱性评估算法可满足城市道路GNSS脆弱性评估需求.

摘要:为解决执行器发生未知故障情况下不确定非线性系统的控制问题，采用一种自适应Backstepping变结构控制方法，建立了包括滞回非线性和失效、卡死等故障类型的非线性执行器模型.通过径向基函数 (radial basis function, RBF) 神经网络逼近系统中的未知非线性函数项，神经网络参数根据自适应律实时调整，保证了逼近效果.结合动态面控制，避免了Backstepping控制中的计算复杂性问题.引入的自适应补偿项消除了系统建模误差和不确定干扰的影响，理论分析证明了闭环系统半全局一致最终有界，仿真结果验证了该方法的有效性.

摘要:针对姿态估计系统在量测不确定和四元数约束下存在发散及估计精度差的缺陷，提出了一种基于不确定量测的四元数约束容积卡尔曼滤波算法 (quaternion constrained cubature Kalman filter based on uncertain measurements, UCCKF).该算法克服了约束容积卡尔曼滤波算法的局限性，采用独立的伯努利随机变量来描述量测的不确定性，利用三阶球面-相径容积规则近似计算非线性函数的后验均值和协方差.并针对四元数规范化问题，采用两步投影理论来解决四元数约束限制.仿真结果表明，相比较于约束容积卡尔曼滤波 (constrained cubature Kalman filter, CCKF) 和无迹混合滤波 (unscented mixture filter, UMF)，提出的UCCKF算法在量测不确定情况下具有更好的收敛性和更高的估计精度，说明该算法对量测不确定下的非线性姿态估计系统是有效、可行的.

摘要:为解决黏弹性层状介质中瑞雷波本征值求解中的漏根问题，提出了一种新的求解方法.通过分析以往方法中漏根和多根的原因，提出采用一系列初值虚部进行搜根后将结果合并，并去掉虚部大于实部的根.由此给出了本征值求解的流程图，在实例计算中采用此方法成功求解了黏弹性层状介质中瑞雷波的本征值.结果表明，在利用该方法在求解过程中不存在漏根和多根问题.在黏弹性层状介质中瑞雷波的本征值求解时采用搜根初值加密并剔除虚部大于实部的根的方法可以有效避免漏根和多根问题.

摘要:为通过齿轮箱的振动信号进行故障诊断，应用正交匹配追踪算法对振动信号进行处理.齿轮箱的振动信号包含了齿轮箱运行状态特征，但同时也掺杂了大量噪声信号，总体呈现出非平稳性.齿轮箱故障诊断的关键是从齿轮箱的振动信号中剔除冗余信息，用少量特征信息准确的表达信号，完成对信号中故障特征的提取.传统的频域分析法，只能从频域图上定性的判断故障，无法做到定量判断.正交匹配追踪算法是一种定量提取特征的方法，在傅里叶正交基下对振动信号进行时域向频域的映射，在频域上定量的得到主要特征，再根据主成分分析思想，提取出3组主要特征点，将已知故障分类的信号特征与待检测信号的特征进行对比, 通过频域的位置和幅值的两次比较，判断故障状态，实验证明该方法可以准确的判断出齿轮箱从正常状态到100%磨损的5个不同形态的特征，完成对齿轮箱的故障诊断和分类.

摘要:为深入了解高速射弹入水运动情况，基于入水弹道学和超空泡流体动力理论，建立了弹体纵向运动的动力学模型，对弹体模型以不同扰动角速度入水的过程进行了弹道仿真，得到了弹体入水轨迹、速度、俯仰角和俯仰角速度的变化规律，并分析扰动角速度对其影响.研究结果表明，随着尾拍次数的增加，弹体尾部浸入水中的深度逐渐增大，尾拍所持续的时间也逐渐增长，尾拍后的俯仰角速度随尾拍次数的增加先变大，然后增幅逐渐减小，或者俯仰角速度随尾拍次数的增加变大后略微减小，扰动角速度越大，相同时间内弹体发生尾拍的次数就越多，尾拍发生的就越早，弹体在空泡腔内运行的时间就越短.

摘要:为减小水下航行体的阻力，研究通活性剂溶液的水下航行体湍流减阻的流动特性.通过从航行体头部向航行体边界通活性剂溶液的方法，分别对不同质量浓度和不同速度情况进行减阻实验研究，并分析了不同攻角下活性剂溶液对阻力和升力的影响.实验中活性剂溶液质量浓度分别为200、400、600、800和1 000 mg/L，流速为4~10 m/s，对比分析了阻力系数.实验结果表明：在活性剂溶液质量浓度为200 mg/L时航行体减阻效果较弱，当活性剂溶液质量浓度增加到1 000 mg/L时，减阻百分比高达40.8%；在活性剂质量浓度为1 000 mg/L时，当水流速度从4 m/s逐渐增大到10 m/s，减阻百分比在12.5%和40.8%之间变化；活性剂对有攻角的航行体仍然有减阻效果并且对升力产生较小影响.

摘要:为准确预报在非线性波浪中航行船舶的大幅运动，基于CIP方法建立了波浪中船舶强非线性运动响应的时域分析模型.该模型基于粘性流理论，对N-S方程进行求解，可以考虑船舶的运动响应和自由面变形过程中的粘性效应和强非线性效应.首先，通过模拟船舶的强制垂荡运动，对该数值模型的收敛性展开了研究；然后，基于该模型计算了不同入射波幅和不同入射波长对S175船模的垂荡和纵摇运动响应的影响；最后，模拟了S175船模在大幅波浪中的强非线性运动响应现象.模拟结果表明：基于自编程建立的船舶强非线性运动响应模型具有较好的收敛性和精确性，与其他数值计算结果吻合较好；尤其擅长模拟水花飞溅、甲板上浪、底部砰击等强非线性问题.

摘要:为提高导管螺旋桨的推进效率，改善水下潜器的续航力，采用数值方法对19A/Ka4系列导管螺旋桨在不同长径比、直径比、螺距比和盘面比下的流场进行了模拟.对不同参数下导管螺旋桨的推力、扭矩和效率进行了分析，得出了导管长径比对性能几乎没有影响，但从流场观察来看，长径比增大使梢涡涡核压力提升，增大了空泡数；减小导管内外壁直径比和螺旋桨盘面比，都会使导管桨的效率提高，而推力系数和扭矩系数略有减小.螺距比对导管螺旋桨效率的影响与传统桨类似，随着螺距比的增大，其最高点效率逐渐增大，而后几乎不变.在限定了盘面比和直径比范围的前提下，对该系列导管螺旋桨的极限效率进行了探索.结果表明，该系列导管螺旋桨的最高效率出现在最小盘面比和较小直径比的情况下.

摘要:为研究传统H型立轴水轮机的一种改进形式即双机组十字叉型立轴潮流能水轮机这种新型水轮机的水动力性能，采用ANSYS-CFX模拟水轮机不同的运行工况，对比分析双机组十字叉型水轮机和单机组H型水轮机的水动力性能.结果表明:双机组水轮机比单机组水轮机效率提高将近10%；对于涨潮和落潮两种不同运行工况，双机组水轮机的效率变化不大；十字叉型水轮机的推力、侧向力和力矩平均值和H型水轮机相等，但其波动幅值远小于H型水轮机的波动幅值，这对水轮机的结构安全、疲劳寿命会产生有益的影响.因此双机组十字叉型水轮机比H型单机组水轮机有明显优势，既能提高水轮机发电效率，又能保证水轮机运行寿命.

摘要:保压取芯技术是天然气水合物调查研究必备的关键技术.为了克服现有保压取芯器在应用中保压成功率低的问题，提出了采用天然气水合物钻井液在原位生成冰阀代替机械阀门实现对水合物岩芯保压的冰阀式保压取芯器.采用设计的冰阀实验系统在实验室内对天然气水合物钻井液原位形成冰阀的过程与冰阀的密封承压能力进行了研究分析，并结合计算流体动力学技术对冰阀形成过程进行了仿真模拟.承压试验结果表明：冰阀的承压能力随冰阀长度的增长而增大；模拟结果与试验结果均表明随着冰阀长度的增长，冰阀形成所需时间也有所增长.因此，在满足地层保压取芯要求的前提下，应尽量采用较短的冰阀，以缩短冰阀式保压取芯器内冰阀的形成时间.

摘要:为科学辨识土地自然和社会经济属性，综合评定其适建水平、质量高低及其限制状况，立足于损益分析视角以五大连池为例，借助RS与GIS技术，从空间区位、自然地理、社会经济、生态保护4个方面构建17个因子的用地扩低张阻力赋值体系，应用最小累积阻力模型模拟村镇建设用地扩张与生态用地覆盖过程，探讨空间土地利用动态演变的潜在趋势，据此通过损益模型划定镇域空间适建类型，进行土地适宜性评价.结果表明，五大连池镇Ⅰ类 (高适宜建设区)、Ⅱ类 (较为适宜建设区)、Ⅲ类 (较为不适宜建设区)、Ⅳ类 (不适宜建设区) 用地面积为41.01、138.97、387.85、492.26 km²，分别占镇域面积的3.86%、13.11%、36.59%、46.44%，划分结果可为镇域土地适宜性评价及空间管制规划提供辅助判别的技术方法.

摘要:为构建适合中国的日常户外休闲体育空间评价体系，从分析国外日常户外休闲体育空间评价体系入手，以哈尔滨为例，通过焦点小组讨论建立初始指标集并设计调查问卷，用主成分分析法对初始指标集进行分类和修正，在此基础上确定各指标权重计算方法、计算权重并给出评价公式，从而构建了日常户外休闲体育空间评价体系，该评价体系包括5个一级指标和43个二级指标.结果表明, 通过对8处目标空间的试评结果分析并给出设计对策，验证了该评价体系具有较好的可操作性.

摘要:为使严寒城市公共空间具有高活力度，根据对严寒城市典型公共空间进行的现场勘察与访问，确定28项活力影响因子.通过问卷调研获得了影响因子对人们活动影响程度的相关数据，利用因子分析对该数据进行计算，保留其中26项影响因子，并将其归类为5项活力因子，分别为自然活力因子、区位活力因子、空间活力因子、设施活力因子和文化活力因子.基于该分类，针对26项影响因子，制定了优、良、中、合格和不合格五级评价标准.分析结果表明，提升26项影响因子的活力度评价等级，有助于提高严寒城市公共空间的活力程度.