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面向空间引力波探测的激光精密指向机构关键性能测试(特邀)
1
作者 李阳 刘彩云 +7 位作者 傅昌康 张鸿铭 郭弘扬 赵梦阳 高瑞弘 王强 贺东 黄永梅 《光子学报》 北大核心 2025年第2期3-14,共12页
针对超前指向机构的测试需求,采用外差干涉光学系统和差分波前传感技术,以实现角度和距离的高精度一体式测量,并且对系统中的四种主要噪声源进行了分析。实验结果表明在10 mHz~1 Hz的频段内,所研制的超前指向机构指向控制噪声优于10 nra... 针对超前指向机构的测试需求,采用外差干涉光学系统和差分波前传感技术,以实现角度和距离的高精度一体式测量,并且对系统中的四种主要噪声源进行了分析。实验结果表明在10 mHz~1 Hz的频段内,所研制的超前指向机构指向控制噪声优于10 nrad/Hz^(1/2);在20 mHz~1 Hz的频段内,寄生位移噪声优于10 pm/Hz^(1/2)。验证了超前指向机构的性能指标,为推进空间引力波探测的相关技术发展提供了一定的参考依据。 展开更多
关键词 引力波探测 超前指向机构 差分波前传感 寄生位移 精密指向 低频噪声
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“空间引力波探测精密光束指向”专题导读
2
作者 王晨 王轩 冯野 《光子学报》 北大核心 2025年第2期1-2,共2页
随着人类对宇宙探索的不断深入,引力波探测已成为揭示宇宙起源、物质结构及演化等基础科学问题的重要手段。引力波作为爱因斯坦广义相对论的重要预言,为人类提供了全新的观测宇宙的窗口。2016年,美国LIGO计划首次探测到高频引力波信号,... 随着人类对宇宙探索的不断深入,引力波探测已成为揭示宇宙起源、物质结构及演化等基础科学问题的重要手段。引力波作为爱因斯坦广义相对论的重要预言,为人类提供了全新的观测宇宙的窗口。2016年,美国LIGO计划首次探测到高频引力波信号,次年获得诺贝尔物理学奖开启了引力波天文学的新纪元。 展开更多
关键词 诺贝尔物理学奖 宇宙起源 引力波探测 宇宙探索 基础科学问题 光束指向
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空间引力波探测卫星无拖曳控制系统微扰动机理建模研究(特邀)
3
作者 杨政霖 李青 +4 位作者 邓少龙 王晨 张照国 刘磊 马彩文 《光子学报》 北大核心 2025年第2期15-31,共17页
以“天琴三号”概念卫星为研究对象,从力热控三个方面建立微扰动数学模型,并基于有限元方法建立卫星平台扰动传递函数模型,构建无拖曳系统微扰动集成仿真框架,仿真分析各微扰源对激光精密指向系统的影响。仿真结果表明,无拖曳系统微扰... 以“天琴三号”概念卫星为研究对象,从力热控三个方面建立微扰动数学模型,并基于有限元方法建立卫星平台扰动传递函数模型,构建无拖曳系统微扰动集成仿真框架,仿真分析各微扰源对激光精密指向系统的影响。仿真结果表明,无拖曳系统微扰动引起的精密指向系统开环角度响应在10^(-8)~10^(-7)rad量级,其中,微推力器扰动起主要作用。因此,在设计空间引力波探测卫星的控制系统时,需要考虑无拖曳系统扰动对激光精密指向系统的影响,并且对微推力器扰动进行抑制。 展开更多
关键词 引力波探测 无拖曳系统 微振动 激光指向抖动噪声 集成建模
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基于周期微小激励的引力波探测航天器质心辨识
4
作者 王子鸣 黎明 +3 位作者 姚金铭 齐超群 张慧博 张浩 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第3期120-130,共11页
受燃料消耗与结构热变形等因素的影响,空间引力波探测航天器的质量分布会发生变化,质心位置也会发生偏移,严重影响引力波探测精度。面向空间引力波探测航天器高精度质心测量的需求,提出一种基于周期性微小激励的航天器质心辨识方法。首... 受燃料消耗与结构热变形等因素的影响,空间引力波探测航天器的质量分布会发生变化,质心位置也会发生偏移,严重影响引力波探测精度。面向空间引力波探测航天器高精度质心测量的需求,提出一种基于周期性微小激励的航天器质心辨识方法。首先,构建了考虑空间非保守力、重力梯度力及推力器噪声影响的航天器动力学模型。然后,开展了基于空间惯性传感器与星敏感器测量数据的惯性张量辨识及基于推力器周期性微小激励输入方法研究,提出了基于周期微小激励与卡尔曼滤波理论的质心辨识方法。最后,进行了不同周期激励下的仿真模拟验证。仿真结果表明,在三角波形的力矩下,提出的方法能够在2.2×10^(-5)rad极小角度机动下实现2.14×10^(-6)m的高精度质心辨识,从而降低星间链路重建成本,为维持空间引力波探测精度提供了技术途径。 展开更多
关键词 质心辨识 引力波探测航天器 周期微小激励 空间非保守力 卡尔曼滤波
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空间引力波探测中超低附加相噪频综研究
5
作者 王雷刚 云恩学 +8 位作者 罗鑫 杨腾辉 王弼松 孙思宇 李程运 刘军良 高瑞弘 赵峰 张首刚 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期661-671,共11页
基于激光干涉的空间引力波探测对毫赫兹频段内的时钟噪声抑制水平提出了极高要求,通常通过边带倍频时钟噪声传递和导频音等技术来抑制时钟噪声。针对时钟噪声抑制技术需要的超低附加相噪的电光调制器(EOM)调制微波(2.4 GHz)和导频音射... 基于激光干涉的空间引力波探测对毫赫兹频段内的时钟噪声抑制水平提出了极高要求,通常通过边带倍频时钟噪声传递和导频音等技术来抑制时钟噪声。针对时钟噪声抑制技术需要的超低附加相噪的电光调制器(EOM)调制微波(2.4 GHz)和导频音射频信号(75 MHz),本文设计、搭建并比较了两种微波合成链路。通过低相噪锁相介质振荡器(PDRO)、分频等技术,实现了超低附加相噪频综。经测量,75 MHz导频信号在0.1 mHz、1 mHz、10 mHz、100 mHz、1 Hz处相对应的残余相噪分别为1.06×10^(-3)rad√Hz,8.18×10^(-5)rad√Hz,7.63×10^(-6)rad√Hz,1.30×10^(-6)rad√Hz,1.53×10^(-7)rad√Hz。该导频信号是经2.4 GHz微波分频产生的,后者的残余相噪更低,因而在20 mHz~1 Hz频段内,两者的残余相噪都满足“太极计划”需要。后期经过降低功分、频分等器件的附加相位噪声、减小关键器件的温度敏感度及增加温度控制、导频校正等技术,还可进一步降低该频综的本底噪声,有望在0.1 mHz-1 Hz的整个频段内都满足“太极计划”需求。本文对于频综的研究结果为我国空间引力波探测需要的时频系统研制奠定了坚实基础。 展开更多
关键词 空间引力波探测 太极计划 超低附加相位噪声 频率综合系统
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激光频率波动对空间引力波探测激光干涉测量的影响分析 被引量：1
6
作者 刘宇 张玉珠 +4 位作者 彭晓东 赵梦园 杨震 唐文林 强丽娥 《空间科学学报》 北大核心 2025年第1期179-188,共10页
空间引力波探测激光干涉测量系统噪声是决定探测任务成败的关键因素.激光频率噪声是最重要的噪声之一,有必要分析激光频率波动对测量结果的影响和各参数的变化对测量结果影响的百分比(重要程度).由于在地面难以模拟空间环境,仿真分析是... 空间引力波探测激光干涉测量系统噪声是决定探测任务成败的关键因素.激光频率噪声是最重要的噪声之一,有必要分析激光频率波动对测量结果的影响和各参数的变化对测量结果影响的百分比(重要程度).由于在地面难以模拟空间环境,仿真分析是理想的实验手段.基于空间引力波探测激光干涉测量仿真系统,分析了自由运行激光器激光频率波动对其中的科学干涉仪、参考干涉仪和TM干涉仪模型造成的测量误差,并运用直接求导法和Sobol法两种灵敏度分析方法对三种干涉仪模型输出的影响和重要程度进行灵敏度分析.结果表明自由运行激光器激光频率波动造成的干涉仪测量结果变化远大于皮米量级.在本文实验条件下,测量光频率波动对三种干涉仪输出的重要程度分别为100%,56%,54%,参考光频率波动对三种干涉仪输出的重要程度分别为0%,44%,46%. 展开更多
关键词 引力波探测 空间激光干涉 激光干涉仿真 激光频率噪声 灵敏度分析
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空间引力波探测中星间伪码测距建模与仿真分析
7
作者 孙晨颖 姚未来 +1 位作者 梁新栋 贾建军 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第6期1826-1836,共11页
为满足空间引力波探测中时延干涉算法(TDI)对米级精度星间距数据的需求,基于激光链路建立星间绝对距离测量系统。该文以空间引力波探测太极计划为背景,通过分析空间引力波探测中星间测距的实现原理,设计了基于伪随机码(PRN)低深度相位... 为满足空间引力波探测中时延干涉算法(TDI)对米级精度星间距数据的需求,基于激光链路建立星间绝对距离测量系统。该文以空间引力波探测太极计划为背景,通过分析空间引力波探测中星间测距的实现原理,设计了基于伪随机码(PRN)低深度相位调制的星间测距模型,分析了测距精度的主要影响因素,并基于直接数字合成器(DDS)模拟外差干涉信号,进行了伪码测距系统的FPGA仿真验证。仿真结果表明,采用该模型可获得的理论测距精度可达厘米量级,达到了空间引力波探测的米级精度需求。该激光测距方案对卫星导航和天基引力波探测的工程应用具有参考价值。 展开更多
关键词 空间引力波探测 星间测距 伪码测距
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空间引力波探测“太极计划”星间姿态-光程耦合噪声迭代拟合与高精度抑制方法
8
作者 叶磊巧 杜明辉 +1 位作者 徐鹏 高瑞弘 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期583-595,共13页
太极空间引力波探测任务采用激光干涉方法测量由引力波引起的皮米尺度距离变化。卫星和可移动光学组件(MOSA)的姿态抖动引起的星间姿态-光程耦合噪声(TTL),将显著降低对引力波信号的灵敏度。为此,需要在数据处理阶段拟合和扣除TTL噪声... 太极空间引力波探测任务采用激光干涉方法测量由引力波引起的皮米尺度距离变化。卫星和可移动光学组件(MOSA)的姿态抖动引起的星间姿态-光程耦合噪声(TTL),将显著降低对引力波信号的灵敏度。为此,需要在数据处理阶段拟合和扣除TTL噪声。本文针对卫星和MOSA的姿态抖动,提出了一种星间TTL噪声抑制算法。首先,对TTL噪声进行一阶线性近似建模,并引入时间延迟干涉(TDI)组合中,得到它在TDI输出中的表现形式;接着,通过比较TDI数据与TDI组合后的TTL噪声模型,建立似然函数;然后,通过极大似然法初步估计TTL耦合系数,从TDI数据中扣除初步拟合的TTL噪声,可估计出残余底噪的统计性质并重新代入似然函数,再次执行TTL耦合系数的极大似然估计;将上述步骤迭代10次,可获得精确的底噪模型;最后,通过马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法得到TTL系数的后验分布,完成TTL噪声的精确拟合,从而实现噪声的有效抑制。结果表明,80%以上的系数估计值都在3个标准差内,80%以上的系数估计与真值相差小于0.1 mm/rad。对于不同水平的TTL系数,抑制后的残余TTL噪声都比次级噪声低一个量级,具有一定鲁棒性,尤其适用于底噪模型未知的实际探测场景,满足空间引力波探测需求。 展开更多
关键词 空间引力波探测 姿态-光程耦合噪声 时间延迟干涉
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地面激光干涉引力波探测器的长度传感与控制
9
作者 刘芳菲 王梦瑶 张帆 《天文学进展》 北大核心 2025年第2期338-353,共16页
地面激光干涉引力波探测器在运行过程中,其内部的光学系统会受到各种噪声的干扰而产生不可控的位移。为了提高探测器的灵敏度,使其能够探测到微弱的引力波信号,必须通过长度传感与控制系统,确保探测器中的多个光学谐振腔保持在共振状态... 地面激光干涉引力波探测器在运行过程中,其内部的光学系统会受到各种噪声的干扰而产生不可控的位移。为了提高探测器的灵敏度,使其能够探测到微弱的引力波信号,必须通过长度传感与控制系统,确保探测器中的多个光学谐振腔保持在共振状态,并在此基础之上设计引力波信号的读出方案。从激光干涉引力波探测器的构型出发,介绍了长度反馈控制的基本原理以及参数设计原则,结合目前正在运行的Advanced LIGO、Advanced Virgo和KAGRA控制系统的具体参数,详细分析了长度传感与控制系统在引力波探测器中的工作原理和应用。 展开更多
关键词 反馈控制系统 长度传感与控制 激光干涉仪 引力波探测器
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空间引力波探测器中的锁臂控制器设计
10
作者 张祎 李明哲 +3 位作者 王童 沈玉霖 杨杰 辛明 《光子学报》 北大核心 2025年第2期71-84,共14页
由于引力波信号非常微弱,需要对引力波探测器中激光系统的频率噪声及强度噪声等进行抑制才能满足引力波探测要求,激光锁臂则是抑制激光频率噪声的关键技术之一。将逆向设计思想引入到激光锁臂控制器的优化设计中,具体采用分层式结构,利... 由于引力波信号非常微弱,需要对引力波探测器中激光系统的频率噪声及强度噪声等进行抑制才能满足引力波探测要求,激光锁臂则是抑制激光频率噪声的关键技术之一。将逆向设计思想引入到激光锁臂控制器的优化设计中,具体采用分层式结构,利用多参数协同优化方式,对科学频段内(0.1 mHz~1 Hz)不同频率处的激光频率噪声抑制比进行协同优化。理论建模分析结果表明:优化后的控制器不仅可以提升激光频率噪声抑制效果,还能大幅度提高引力波信号相对于激光频率噪声及其他技术噪声的信噪比。相关研究成果可推广应用到其他架构的噪声耦合锁臂控制器的优化设计中。 展开更多
关键词 引力波探测 锁臂 激光频率噪声抑制 逆向设计 反馈控制
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空间引力波探测航天器光学测距噪声链路指标优化
11
作者 方子若 朱振才 +4 位作者 蔡志鸣 李华旺 刘野 汤宁标 侍行剑 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期568-582,共15页
为满足空间引力波探测皮米级测距精度的需求,本文提出了一种星间光学测距噪声链路指标优化方法。该方法通过对设计参数进行优化,在确保星间测距精度的同时提高航天器设计方案的技术可行性。首先,明确优化问题的设计参数及目标函数,结合S... 为满足空间引力波探测皮米级测距精度的需求,本文提出了一种星间光学测距噪声链路指标优化方法。该方法通过对设计参数进行优化,在确保星间测距精度的同时提高航天器设计方案的技术可行性。首先,明确优化问题的设计参数及目标函数,结合Sobol敏感性分析有效识别出关键参数。随后,采用非支配排序遗传算法(NSGAII)对优化问题进行求解,从帕累托解集中筛选出符合需求的最优方案。在此基础上,确定各参数的设计指标并初步构建指标树。通过仿真实验验证了方法的可行性。结果表明:采用本文方法优化噪声链路指标,能够在满足8 pm√Hz光学测距噪声要求的同时,获得技术可行性最高的设计方案。本研究为后续航天器设计阶段指标体系的构建提供了有效的参考思路与框架,具有良好的适用性,为未来的引力波探测任务奠定了基础。 展开更多
关键词 引力波探测 噪声模型 敏感性分析 参数优化 指标体系
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引力波探测中激光干涉量子噪声计算
12
作者 曾晓强 李磐 +1 位作者 董鹏 杨然 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期698-703,共6页
量子噪声是影响激光干涉引力波探测能力的主要噪声之一。为应对量子噪声,进一步提高探测灵敏度,本文应用量子传递函数方法对传统迈克尔逊干涉仪的量子噪声源头进行了重新推导。结果表明,对于辐射压噪声和散粒噪声这两类量子噪声,前者可... 量子噪声是影响激光干涉引力波探测能力的主要噪声之一。为应对量子噪声,进一步提高探测灵敏度,本文应用量子传递函数方法对传统迈克尔逊干涉仪的量子噪声源头进行了重新推导。结果表明,对于辐射压噪声和散粒噪声这两类量子噪声,前者可直接归因于干涉仪暗口处真空涨落的正交振幅涨落,后者则仅在一定条件下可完全归因于暗口处的正交相位涨落。在明确量子噪声的源头归属前提下,压缩光技术可提高探测器的灵敏度,但当采取不等臂干涉探测方案时,必须注意两不等臂臂长之间的长度差异。 展开更多
关键词 引力波探测 量子噪声 真空涨落 压缩光
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空间引力波探测无拖曳卫星非光滑非线性控制
13
作者 李秋明 曹广雨 +1 位作者 孟范伟 庞爱平 《载人航天》 北大核心 2025年第4期472-479,共8页
针对复杂空间环境中引力波探测无拖曳控制系统面临的非保守力的干扰及高精度控制要求,在位移模式下沿敏感轴方向建立了单质量块无拖曳卫星的动力学模型。为具有双积分特性的无拖曳系统设计了连续时不变非光滑非线性状态反馈控制律,且基... 针对复杂空间环境中引力波探测无拖曳控制系统面临的非保守力的干扰及高精度控制要求,在位移模式下沿敏感轴方向建立了单质量块无拖曳卫星的动力学模型。为具有双积分特性的无拖曳系统设计了连续时不变非光滑非线性状态反馈控制律,且基于Lyaponuv理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明:当采用类似于PD控制的非光滑非线性控制策略时,可以满足空间引力波探测任务提出的超低带宽要求,同时达到无拖曳卫星平台的相对位移和残余扰动加速度的高精度控制指标要求。 展开更多
关键词 空间引力波探测 无拖曳卫星 非光滑非线性控制 高精度控制
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空间引力波探测干涉仪探测模式比较研究 被引量：1
14
作者 吴金贵 王小勇 +5 位作者 白绍竣 吴铠岚 郭忠凯 郑永超 王芸 林栩凌 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期34-45,共12页
为了实现毫赫兹频段的引力波信号测量,基于激光干涉体制的空间引力波探测计划要求干涉系统硬件本底噪声低于星间散粒噪声极限,这对光机设计及相应干涉载荷提出了严苛的工程指标。本文从探测模式选择的角度出发,推导了在单探测器模式和... 为了实现毫赫兹频段的引力波信号测量,基于激光干涉体制的空间引力波探测计划要求干涉系统硬件本底噪声低于星间散粒噪声极限,这对光机设计及相应干涉载荷提出了严苛的工程指标。本文从探测模式选择的角度出发,推导了在单探测器模式和平衡模式下读出噪声和杂散光噪声在干涉信号中的表达形式,并就科学干涉仪的弱光干涉过程进行了详细讨论。结果表明,平衡模式可以跨量级的抑制激光功率涨落和后向杂散光引起的干涉相位噪声,但其抑制能力受限于合束器的不等比分光性质。为此引入相对增益因子来补偿合束器的不等比分光特性,进一步的分析表明,电子学手段的增益补偿只能消除不等比分光对两者之一的影响,不能同时兼顾,需要在激光功率涨落噪声和杂散光噪声的抑制之间平衡选择增益补偿。即便如此,平衡模式下的跨量级的噪声抑制能力,仍然可望降低对激光功率涨落和望远镜杂散光的工程指标要求。 展开更多
关键词 引力波探测 平衡探测模式 读出噪声 杂散光分析
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引力波探测中惯性传感器的残余气体动力学特性机理研究 被引量：1
15
作者 徐峰 王玉青 +1 位作者 张俊 王旭迪 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期35-41,共7页
作为空间引力波探测的核心系统,惯性传感器在轨运行时的噪声干扰诱发机制解析是迫切需要解决的关键科学问题。惯性传感器中检验质量(TM)的残余加速度噪声是限制探测器灵敏度的最大噪声源。作为残余气体噪声的直接表征手段,惯性传感器复... 作为空间引力波探测的核心系统,惯性传感器在轨运行时的噪声干扰诱发机制解析是迫切需要解决的关键科学问题。惯性传感器中检验质量(TM)的残余加速度噪声是限制探测器灵敏度的最大噪声源。作为残余气体噪声的直接表征手段,惯性传感器复杂拓扑构型下气体分子逃逸时间动态特性解析亟待解决。文章首先考虑了狭小空间下检验质量块与周围壁面间的材料属性、放气特性等差异性,建立了异质空间复杂拓扑结构下的惯性传感器数理模型;其次解析出残余气体噪声与气体分子逃逸时间之间的定量约束关系,提取了逃逸时间核心影响因素;随后以蒙特卡洛模拟技术为切入点,得到约束条件下气体分子从板间扩散出去所需的逃逸时间及碰撞次数的模拟解。文章研究发现:不同气体成分、壁面性质对残余气体噪声有较大影响;考虑气体分子在壁面的滞留时间会大幅增加逃逸时间、降低碰撞频率。 展开更多
关键词 空间引力波探测 惯性传感器板间异质性 残余气体噪声 逃逸时间 表面碰撞次数
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空间引力波探测星载望远镜专题导读(二)
16
作者 顾乃庭 王小勇 +3 位作者 汶德胜 饶长辉 周泽兵 叶贤基 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-4,共4页
探测空间引力波有望揭开更多的宇宙奥秘。在国家重点研发计划项目的支持下,《光电工程》组织了“空间引力波探测星载望远镜专题(二)”。专题围绕空间引力波探测星载望远镜设计与分析、建造与装调、测试与评估等几个方面介绍了近期的主... 探测空间引力波有望揭开更多的宇宙奥秘。在国家重点研发计划项目的支持下,《光电工程》组织了“空间引力波探测星载望远镜专题(二)”。专题围绕空间引力波探测星载望远镜设计与分析、建造与装调、测试与评估等几个方面介绍了近期的主要研究进展,将为相关领域学者和专家提供技术研究的参考和合作交流的平台,并将积极推动我国空间引力波探测计划的研究进程。 展开更多
关键词 星载望远镜 空间引力波 引力波探测 天琴计划 专题出版
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空间引力波探测望远镜多自由度形变测量方法解耦研究与噪声分析 被引量：1
17
作者 罗健 宋婕 +2 位作者 房思俊 孔繁乐 闫勇 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期81-94,共14页
空间引力波探测望远镜是引力波探测卫星的核心载荷之一,它同时对传输光束进行扩束和缩束。光程稳定性是望远镜的核心指标之一,其与望远镜结构稳定性密切相关。为了满足引力波探测任务对望远镜提出的超高光程稳定性和结构稳定性要求,必... 空间引力波探测望远镜是引力波探测卫星的核心载荷之一,它同时对传输光束进行扩束和缩束。光程稳定性是望远镜的核心指标之一,其与望远镜结构稳定性密切相关。为了满足引力波探测任务对望远镜提出的超高光程稳定性和结构稳定性要求,必须对望远镜结构形变测量进行研究。本文开展了对空间引力波探测望远镜多自由度形变测量的研究,重点解决多自由度测量的耦合问题,并对误差来源进行详细分析。在空间引力波探测望远镜的研制阶段,该测量方法的研究有望满足望远镜多自由度形变测量的需求,为望远镜设计提供多自由度形变的数据反馈,为望远镜光程稳定性研究提供指导。 展开更多
关键词 空间引力波探测望远镜 形变测量 多自由度 解耦研究 噪声分析
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地心轨道引力波探测无拖曳系统平动控制策略 被引量：1
18
作者 郝立维 张锦绣 +2 位作者 王继河 张谕 孙玥 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期36-48,共13页
探讨了一种针对空间引力波探测任务的在轨无拖曳控制技术,基于未来可行的地心轨道探测任务背景进行分析设计,并对搭载两颗检验质量的在轨无拖曳系统进行航天器与质量块间相对运动动力学及耦合特性建模。同时,初步分析了任务中无拖曳系... 探讨了一种针对空间引力波探测任务的在轨无拖曳控制技术,基于未来可行的地心轨道探测任务背景进行分析设计,并对搭载两颗检验质量的在轨无拖曳系统进行航天器与质量块间相对运动动力学及耦合特性建模。同时,初步分析了任务中无拖曳系统指标和摄动,并设计了基于频域H_(∞)最优控制理论的系统相对平动控制律。数值仿真结果表明,当双检验质量在轨无拖曳系统各检验质量按激光测距呼吸角排列时,采用无固定追踪点策略且在非敏感轴无悬浮控制输入的情况下,可以实现航天器对基准点的追踪,并满足系统频域性能指标的要求。同时,每颗检验质量的时域偏移量可以控制在微米级别,从而获得任务所需的纯引力基准。 展开更多
关键词 空间引力波探测 无拖曳控制 双检验质量 H_(∞)控制
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空间引力波探测无拖曳技术现状与趋势 被引量：1
19
作者 张锦绣 陶文舰 +3 位作者 连晓斌 王继河 孟云鹤 刘源 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-17,共17页
航天器无拖曳控制是实现引力波空间探测科学平台超静超稳运行的核心关键技术之一。目前,国内外各研究机构对航天器系统的动力学与控制进行了深入研究,并针对不同的探测频段需求提出了不同的探测任务。根据探测任务进行了航天器编队设计... 航天器无拖曳控制是实现引力波空间探测科学平台超静超稳运行的核心关键技术之一。目前,国内外各研究机构对航天器系统的动力学与控制进行了深入研究,并针对不同的探测频段需求提出了不同的探测任务。根据探测任务进行了航天器编队设计与控制的详细介绍和分析,对涉及的无拖曳与姿态控制、高精度惯性传感器与执行机构等原理和理论方法进行了深入的剖析。针对现已开展的空间引力波探测无拖曳航天器在轨飞行的演示验证整体情况进行详述和分析。在此基础上,提出后续开展相关研究中亟待解决的关键问题,指出未来无拖曳航天器系统动力学与控制的研究热点和趋势。 展开更多
关键词 无拖曳航天器 空间引力波探测 轨道设计与控制 无拖曳与姿态控制 惯性传感器与执行机构 飞行演示验证
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空间引力波探测器自引力分析与建模方法
20
作者 汤宁标 杨中光 +3 位作者 余贤圣 何涛 蔡志鸣 余金培 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4083-4090,共8页
航天器质量分布和检验质量间的自引力效应是影响空间引力波探测的一项重要噪声来源。针对该噪声,研究空间引力波探测器自引力分析与动态模型构建方法,以实现引力波探测系统全链路噪声动态仿真。首先,分析空间引力波探测中自引力的主要... 航天器质量分布和检验质量间的自引力效应是影响空间引力波探测的一项重要噪声来源。针对该噪声,研究空间引力波探测器自引力分析与动态模型构建方法,以实现引力波探测系统全链路噪声动态仿真。首先,分析空间引力波探测中自引力的主要影响因素,推导空间内任一质点对立方体检验质量的引力解析公式,构建航天器有限元模型,并基于该模型分析主要因素对自引力的影响。然后,提出一种基于有限元分析和多项式回归的自引力数学模型构建方法,并与反向传播神经网络、支持向量回归等方法进行比较与仿真验证。仿真结果表明,所提方法精度优于10^(-16) m·s^(-2),且计算简单,可被有效应用于后续引力波科学探测任务。 展开更多
关键词 空间引力波探测 有限元 自引力 多项式回归
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