深空探测磁动力技术研究进展 被引量：1

1

作者 王伟 马彦涵 +1 位作者 周易倩 方宝东 《深空探测学报》 2015年第3期203-207,共5页

开展深空探测对人类研究宇宙起源与发展、生命存在与进化等重大科学问题具有重要的意义。深空探测有很多关键技术有待突破,先进推进技术是其中最为重要的一个。而可用于深空探测的无需携带推进剂的磁动力推进技术,是利用太阳系和宇宙中... 开展深空探测对人类研究宇宙起源与发展、生命存在与进化等重大科学问题具有重要的意义。深空探测有很多关键技术有待突破,先进推进技术是其中最为重要的一个。而可用于深空探测的无需携带推进剂的磁动力推进技术,是利用太阳系和宇宙中广泛存在的等离子体流,使探测器所携带的低密度超导材料制作的线圈通电,在探测器周围形成一个磁场区域,通过该磁场与太阳风等离子流相互作用产生推动力的一种先进技术。文章介绍了磁动力技术的国内外发展现状、磁帆与等离子体流增强型磁帆的基本原理、技术特点以及在未来深空探测中的潜在应用,为我国未来深空探测任务的工程实施提供一种新的方法。 展开更多

关键词 深空探测 磁动力 磁帆 无工质损推进

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深空天文测速自主导航速度矢量合成误差传递分析 被引量：7

2

作者 尤伟 张伟 马广富 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期338-342,共5页

针对深空天文测速自主导航系统速度矢量合成过程中的误差传递问题,推导了视向速度测量误差与定速误差统计特性之间的映射关系,获得了当测量误差满足零均值高斯分布时的定速误差概率密度函数,给出了在特定条件下定速误差均值与方差的解... 针对深空天文测速自主导航系统速度矢量合成过程中的误差传递问题,推导了视向速度测量误差与定速误差统计特性之间的映射关系,获得了当测量误差满足零均值高斯分布时的定速误差概率密度函数,给出了在特定条件下定速误差均值与方差的解析表达式。理论与仿真分析均表明,当三个恒星视线方向两两正交时,测量误差对定速误差的影响达到最小,仿真结果还给出了目标恒星夹角对误差传递的影响,这些研究结果可为测速导航系统的目标选取提供理论依据。 展开更多

关键词 测速导航 误差传递 概率密度函数 恒星源选取

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工程光学监测技术在火星探测中的应用 被引量：2

3

作者 杜洋 于淼 +1 位作者 徐亮 张恒 《航天返回与遥感》 CSCD 2018年第2期34-44,共11页

在深空探测活动中,利用工程光学监测技术可以对探测器的工程状态进行直观、有效地监测,辅助地面系统确认探测器状态。利用监测相机对地球、月球、火星、小行星等天体进行成像,可有效提升公众对任务的认知度和参与度。结合国际深空探测任... 在深空探测活动中,利用工程光学监测技术可以对探测器的工程状态进行直观、有效地监测,辅助地面系统确认探测器状态。利用监测相机对地球、月球、火星、小行星等天体进行成像,可有效提升公众对任务的认知度和参与度。结合国际深空探测任务,文章对"火星快车"、"好奇号"等火星探测活动中的工程监测任务及相机进行了分析,并对以"嫦娥二号"卫星为代表的中国深空探测活动中的工程监测子系统进行了探讨。围绕中国首次火星探测任务,进行工程监测任务设计,利用固定安装式、可分离式两种监测相机实现各监测任务,并对监测效果进行分析。文章的工作可应用于中国首次火星探测任务。 展开更多

关键词 工程光学成像 监测 火星 深空探测

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某深空撞击器侵彻试验研究 被引量：1

4

作者 周成 袁渊 +2 位作者 于存贵 王燕 甘霖 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期354-358,378,共6页

通过地面试验模拟了某深空撞击器侵彻天体过程,并得到侵彻过程有关数据。试验采用125 mm口径滑膛炮作为撞击器发射平台,浇筑C20圆柱形素混凝土靶标,发射撞击器撞击靶标,得到了撞击器在不同速度下的侵彻深度、受损情况及过载数据。试验... 通过地面试验模拟了某深空撞击器侵彻天体过程,并得到侵彻过程有关数据。试验采用125 mm口径滑膛炮作为撞击器发射平台,浇筑C20圆柱形素混凝土靶标,发射撞击器撞击靶标,得到了撞击器在不同速度下的侵彻深度、受损情况及过载数据。试验结果表明:以125 mm口径滑膛炮作为发射平台合理有效;撞击器在着靶速度662 m/s以上时能达到1 m以上侵彻深度,同时满足强度要求。 展开更多

关键词 撞击器 侵彻试验 天体 滑膛炮 混凝土靶标

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深空测角测速组合导航系统时间配准方法研究 被引量：3

5

作者 张恒 张伟 陈晓 《深空探测学报》 2017年第4期373-378,共6页

深空测角测速组合导航系统通过测角信息与测速信息融合,获取探测器位置、速度等参数,具有连续、自主、实时、高精度的优点。在深空测角测速组合导航系统多源信息融合过程中,要求各敏感器数据必须是统一时间基准。基于天文测角测速组合... 深空测角测速组合导航系统通过测角信息与测速信息融合,获取探测器位置、速度等参数,具有连续、自主、实时、高精度的优点。在深空测角测速组合导航系统多源信息融合过程中,要求各敏感器数据必须是统一时间基准。基于天文测角测速组合导航系统基本原理,阐述了在实际系统中,测角敏感器、测速敏感器由于时间基准误差、采样周期不一致、数据传输时延等都会造成时间不同步,而时间误差对位置和速度测量信息会带来很大的影响。本文分析时间误差在深空测角测速组合导航系统位置估计和速度估计中的作用机理,研究基于内插外推方法的时间配准方法,实现了测角敏感器与测速敏感器量测信息的同步。数学仿真结果表明,内插外推时间配准算法可有效抑制时间误差,提高深空测角测速组合导航系统导航精度。 展开更多

关键词 深空测角测速 组合导航 时间配准 内插外推法

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深空撞击器结构设计与试验

6

作者 徐亮 王伟 +2 位作者 彭玉明 王燕 周成 《机械设计》 CSCD 北大核心 2020年第9期67-70,共4页

深空撞击器可侵入目标天体表面以下一定深度进行有关探测。文中根据动能侵彻弹相关设计理论,设计了一种深空撞击器结构。采用滑膛炮作为发射平台,对其侵彻混凝土过程进行了试验。试验结果表明,所设计撞击器在初速度为662~819 m/s之间时... 深空撞击器可侵入目标天体表面以下一定深度进行有关探测。文中根据动能侵彻弹相关设计理论,设计了一种深空撞击器结构。采用滑膛炮作为发射平台,对其侵彻混凝土过程进行了试验。试验结果表明,所设计撞击器在初速度为662~819 m/s之间时,均能达到侵彻深度1 m以上,且结构强度满足性能要求,最后通过数值仿真与试验结果进行了互证。试验所得过载数据为撞击器内部有效载荷设计提供了参考。 展开更多

关键词 深空撞击器 结构设计 地面试验

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深空高速撞击的变系数末制导律设计方法

7

作者 郑惠欣 彭玉明 +4 位作者 王伟 谢攀 陆希 李海洋 陈晓 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第5期511-518,共8页

具有潜在撞击地球危险的近地小行星将对人类生存构成重大威胁,通过直接撞击的方式改变危险小行星的轨道是一种可行且有效的方法。以对地球威胁程度较大的近地小行星Bennu为预设对象,进行深空高速撞击末制导律设计。针对高速撞击任务相... 具有潜在撞击地球危险的近地小行星将对人类生存构成重大威胁,通过直接撞击的方式改变危险小行星的轨道是一种可行且有效的方法。以对地球威胁程度较大的近地小行星Bennu为预设对象,进行深空高速撞击末制导律设计。针对高速撞击任务相对速度大、撞击精度要求高、燃料有限的特点,考虑目标的运动加速度,基于增广比例制导律推导加速度指令:综合考虑机动时刻与燃料消耗、撞击精度的关系,将原常值比例系数设计为相对距离的归一化幂函数,在满足制导精度要求的前提下使机动时间更少、更靠前,节省燃料消耗;同时设计点火策略,将连续指令转化为脉冲发动机指令,无需预先给定机动时刻,且脉冲指令可直接应用于深空探测器。仿真结果表明,撞击器在本文算法的加速度指令下能在初始距目标9.36×10^(5)、较大相对速度10.2km/s场景下准确撞击目标,且相比定系数算法,本文的变系数算法在所需的点火次数、机动速度增量及燃料消耗方面性能更优,更具有效性与实用性。 展开更多

关键词 小行星撞击器 变系数制导律 深空高速撞击 增广比例制导

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火星资源赋存状况及其原位利用技术研究进展与展望 被引量：2

8

作者 赵健楠 张诗琪 +4 位作者 耿志卿 肖龙 王江 史语桐 陆希 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期611-622,共12页

太空资源的勘探及利用是深空探测的重要目的之一。火星是人类最容易到达和资源利用最为迫切的行星,对火星资源进行勘查和原位利用是未来火星载人探测及基地建设需要解决的重要问题。本文对火星大气资源、水资源、土壤与岩石矿物资源、... 太空资源的勘探及利用是深空探测的重要目的之一。火星是人类最容易到达和资源利用最为迫切的行星,对火星资源进行勘查和原位利用是未来火星载人探测及基地建设需要解决的重要问题。本文对火星大气资源、水资源、土壤与岩石矿物资源、风能与太阳能资源等可利用资源的类型及赋存状况进行了分析,制作了火星资源的全球分布图,并从资源分布的角度提出了未来火星资源探测及火星基地建设的首选区域。同时,本文也总结了火星原位资源利用技术的研究进展及问题,认为未来需要从以下几个方面开展进一步研究:加强火星资源的针对性勘查与评估;开发新的资源利用模式与技术;建立资源利用成本的综合评估模型;完善资源开发与利用相关的法律法规。 展开更多

关键词 火星 太空资源 原位资源利用 火星基地建设 备选着陆区

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载人小行星探测的总体方案设想 被引量：1

9

作者 周必磊 陆希 尤伟 《深空探测学报》 2015年第1期43-47,共5页

载人探测近地小行星的工程规模和技术难度介于载人探月和载人火星探测之间,是人类开展载人火星探测和飞向更遥远深空的跳板,对于航天技术的发展和科学问题的探索有着极其重要的意义。在调研国外载人小行星探测方案设想的基础上,结合我... 载人探测近地小行星的工程规模和技术难度介于载人探月和载人火星探测之间,是人类开展载人火星探测和飞向更遥远深空的跳板,对于航天技术的发展和科学问题的探索有着极其重要的意义。在调研国外载人小行星探测方案设想的基础上,结合我国航天技术现状和发展趋势,提出了一种载人小行星探测的总体方案设想,并梳理了载人小行星探测的关键技术。研究成果可以作为我国载人小行星探测任务论证和设计的有益参考。 展开更多

关键词 载人航天 小行星探测 总体方案 关键技术

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火星探测器器箭分离冲击响应影响分析与评价

10

作者 申智春 林小艳 +1 位作者 程坤 王海鹏 《深空探测学报》 2018年第5期483-487,共5页

针对火星探测器器箭分离冲击过大问题,对单机开展了试验与分析研究。针对完成冲击试验考核的单机可靠性是否受到影响问题,提出采用强度/应力方法进行判断,将厂家给出的单机内部器件的冲击条件视为强度,将单机的冲击响应谱转化后的半正... 针对火星探测器器箭分离冲击过大问题,对单机开展了试验与分析研究。针对完成冲击试验考核的单机可靠性是否受到影响问题,提出采用强度/应力方法进行判断,将厂家给出的单机内部器件的冲击条件视为强度,将单机的冲击响应谱转化后的半正弦波视为应力,将二者相比,从试验和分析两方面表明正样单机的可靠性满足要求,经受过冲击考核的单机可靠性没有下降。此方法可作为判定完成冲击试验考核的单机可靠性是否受影响的依据,也可作为单机冲击试验前抗冲击能力的判断准则。 展开更多

关键词 火星探测 星箭分离 冲击响应谱 半正响脉冲

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非对称空间外差光谱仪自适应频率跟踪处理方法 被引量：1

11

作者 彭翔 张嵬 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期157-164,共8页

非对称空间外差光谱技术是一种新型的超高分辨率遥感探测技术,要求后期的数据处理技术也具有相应的超高准确度.从数字信号处理的角度,提出了一种自适应的频率跟踪处理方法,根据信号的空间频率来插值补偿信号的相位偏移,并且递归迭代出... 非对称空间外差光谱技术是一种新型的超高分辨率遥感探测技术,要求后期的数据处理技术也具有相应的超高准确度.从数字信号处理的角度,提出了一种自适应的频率跟踪处理方法,根据信号的空间频率来插值补偿信号的相位偏移,并且递归迭代出最接近真实值的相位信息.经仿真实验对比验证表明,在噪声干扰强度不大的条件下,相较于传统傅里叶变换方法,本文算法对信号频率和相位提取的准确度提高了约100倍以上,能够有效降低非对称空间外差光谱技术的系统误差. 展开更多

关键词 非对称空间外差光谱仪 数字信号处理 频率跟踪算法 迭代补偿 相位准确度

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基于动态罚函数的火星探测器多学科协同优化 被引量：3

12

作者 柳明星 张伟 +1 位作者 张恒 刘华清 《深空探测学报》 2017年第3期276-280,292,共6页

针对火星探测器飞行距离遥远和飞行环境复杂带来总体设计参数难以优化的问题,建立以遥感性能和总重为综合优化目标的优化模型,考虑探测器的轨道、载荷、电源等分学科,基于协同优化方法建立火星探测器的系统级和学科级优化函数,采用自适... 针对火星探测器飞行距离遥远和飞行环境复杂带来总体设计参数难以优化的问题,建立以遥感性能和总重为综合优化目标的优化模型,考虑探测器的轨道、载荷、电源等分学科,基于协同优化方法建立火星探测器的系统级和学科级优化函数,采用自适应动态罚函数加快优化的收敛速度,最终获得协同一致的优化结果。仿真结果表明:协同优化方法应用于火星探测器总体参数优化的可行性和有效性,可为探测器的总体设计提供技术参考。 展开更多

关键词 火星探测器 总体设计 建模 协同优化 动态罚函数

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火星环绕器火卫一抵近探测拓展任务设想轨道设计与分析

13

作者 郑惠欣 谢攀 +1 位作者 李海洋 朱新波 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第1期58-65,共8页

针对“天问一号”火星环绕器火卫一抵近探测拓展任务设想开展了任务轨道设计与分析,将主任务结束后的状态作为拓展任务的输入,对拓展任务轨道、变轨策略及燃料代价进行设计。通过分析得出,可利用火星摄动力调整近火点幅角使得环绕器轨... 针对“天问一号”火星环绕器火卫一抵近探测拓展任务设想开展了任务轨道设计与分析,将主任务结束后的状态作为拓展任务的输入,对拓展任务轨道、变轨策略及燃料代价进行设计。通过分析得出,可利用火星摄动力调整近火点幅角使得环绕器轨道与火卫一轨道相交,且相交频率与半长轴和偏心率相关。为提高相交次数需进行降轨,进一步分析了利用火星大气辅助降轨以降低燃料消耗、提高轨道相交次数的可能性,最后通过调相机动的方式使环绕器完成火卫一抵近探测任务。仿真结果表明:所设计的拓展任务轨道及变轨策略的速度增量代价合理可行,可为后续火星环绕探测任务轨道设计提供参考。 展开更多

关键词 火卫一抵近探测 轨道设计 “天问一号”火星环绕器

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面向小推力变轨的天文组合自主导航方法 被引量：11

14

作者 马广富 王伟 +3 位作者 张伟 黄庆龙 彭玉明 张晓 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1166-1174,共9页

针对小行星探测任务对导航系统自主性强、实时性高的需求,研究了一种面向小推力变轨的天文组合自主导航方法。根据工程实践分析并建立了电推进变轨过程中的动力学模型,给出了天文测角测速组合的小行星探测自主导航方案。为克服小行星探... 针对小行星探测任务对导航系统自主性强、实时性高的需求,研究了一种面向小推力变轨的天文组合自主导航方法。根据工程实践分析并建立了电推进变轨过程中的动力学模型,给出了天文测角测速组合的小行星探测自主导航方案。为克服小行星探测器推力的不确定性,提出了采用自适应交互式多模型无迹卡尔曼滤波(AIMM-UKF)算法,以较少的模型个数实现对导航系统状态的覆盖,克服了模型集合先验信息不准确对导航精度的影响,提高了组合导航系统的鲁棒性和抗干扰能力。最后,通过数学仿真对组合导航算法的性能进行了验证,结果表明本文提出的组合导航方法估计精度更高、计算消耗更小,可满足小行星探测工程任务对导航系统自主性、实时性和高精度的需求。 展开更多

关键词 小行星探测 天文导航 小推力变轨 无迹卡尔曼滤波 测角测速

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一种基于天文测速的火星捕获段天地联合导航方法 被引量：3

15

作者 尤伟 马广富 张伟 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期695-703,共9页

为提高火星捕获段探测器的导航精度,提出一种基于天文测速的天地联合导航方法。该方法在地面无线电测距、测速的基础上,引入探测器与恒星的视向速度作为新增观测量,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对探测器状态进行估计。理论分析与仿真结果均... 为提高火星捕获段探测器的导航精度,提出一种基于天文测速的天地联合导航方法。该方法在地面无线电测距、测速的基础上,引入探测器与恒星的视向速度作为新增观测量,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对探测器状态进行估计。理论分析与仿真结果均表明,与仅依靠地面无线电导航相比,采用基于天文测速的天地联合观测导航方法能有效提高探测器的位置与速度估计精度,且导航精度的提升效果与马尔柯夫最优估计理论的预测值有较好的吻合度。当天文测速精度与地面测速精度相当时,位置估计精度较地面无线电导航提高了近一倍。 展开更多

关键词 深空导航 火星捕获段 天文测速 扩展卡尔曼滤波

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基于STK/Matlab接口的卫星通信链路研究 被引量：11

16

作者 李博 叶晖 +3 位作者 张宏伟 顾桂华 魏致坤 王金华 《无线电通信技术》 2016年第6期37-40,共4页

以星地通信链路为例阐述了利用STK/Matlab接口与Matlab程序进行动态链路数据交互的联合仿真方法,通过大气吸收模型和雨衰模型等逼真星地信道的衰落情况,适当选择链路的约束参数,从而计算确定满足链路约束的卫星天线增益等关键参数的设... 以星地通信链路为例阐述了利用STK/Matlab接口与Matlab程序进行动态链路数据交互的联合仿真方法,通过大气吸收模型和雨衰模型等逼真星地信道的衰落情况,适当选择链路的约束参数,从而计算确定满足链路约束的卫星天线增益等关键参数的设计门限,可用于指导星上通信系统的设计,解决了传统链路计算只能用于通信系统设计结果验证的局限,为卫星通信系统设计提供了一个高效的辅助手段。 展开更多

关键词 星地通信链路 动态链路 STK与Matlab联合仿真 通信系统设计

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“天问一号”环绕器测控数传通信系统设计与验证 被引量：2

17

作者 王民建 朱新波 +4 位作者 何春黎 李金岳 牛俊坡 印兴峰 刘玲亚 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第1期28-36,共9页

针对“天问一号”火星环绕器最远距离4亿km下的超远距离大动态通信难题,“天问一号”火星环绕器测控数传通信系统通过多天线波束赋形的测控数传一体化技术、多码率自适应收发处理技术、高灵敏度信号捕获技术、超高灵敏度下的电磁干扰抑... 针对“天问一号”火星环绕器最远距离4亿km下的超远距离大动态通信难题,“天问一号”火星环绕器测控数传通信系统通过多天线波束赋形的测控数传一体化技术、多码率自适应收发处理技术、高灵敏度信号捕获技术、超高灵敏度下的电磁干扰抑制技术以及极低温下大口径天线高精度稳定指向技术,实现了对–156 dBm微弱信号的高灵敏度捕获以及大动态下的数据自适应收发,除天体遮挡外全过程100%对地通信链路覆盖和波束覆盖,最远4亿km处对地数传速率达1 Mbps。该项技术已经在“天问一号”火星探测任务中得到了考核和验证,可以为后续深空探测任务中测控数传通信系统的设计与在轨工作提供参考。 展开更多

关键词 火星环绕器 测控数传系统 高增益天线 高灵敏度接收 多码率自适应

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小行星登陆器星体表面附着锚固方案研究 被引量：1

18

作者 张军 方宝东 +4 位作者 陆希 宋爱国 李松 周必磊 徐亮 《载人航天》 CSCD 2015年第3期270-277,共8页

小行星表面微重力环境对于登陆器星体表面附着、运动和作业提出了艰巨的挑战,登陆器锚固在小行星表面又是这些任务中首先要解决的难题。为此,分析了不同表面情况下附着的约束条件,提出了几种可能的登陆器附着锚固方案,对其工作原理、适... 小行星表面微重力环境对于登陆器星体表面附着、运动和作业提出了艰巨的挑战,登陆器锚固在小行星表面又是这些任务中首先要解决的难题。为此,分析了不同表面情况下附着的约束条件,提出了几种可能的登陆器附着锚固方案,对其工作原理、适用条件、优缺点、可否重复利用等方面进行了研究,并分析了在实际应用中所要考虑的因素和采取的可靠方案。继而通过对比研究提出一种基于切割的锚固方法,并设计实现了样机系统对该方法的可行性和有效性进行了试验验证,结果表明该系统切割花岗岩石板大约180 s时的切割深度达15 mm。 展开更多

关键词 小行星探测 微重力 表面附着 锚固方案 切割锚固 3R机械臂

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天文导航在航天工程应用中的若干问题及进展 被引量：13

19

作者 张伟 张恒 《深空探测学报》 2016年第3期204-213,共10页

导航作为航天器核心技术之一,是确保航天任务成败的关键。天文导航以其连续性好、自主性强、实时性优、导航精度高等优点,逐渐成为航天器导航的有效手段。基于国内外天文导航理论及应用的现状,结合近地卫星、深空探测任务特点,探讨了天... 导航作为航天器核心技术之一,是确保航天任务成败的关键。天文导航以其连续性好、自主性强、实时性优、导航精度高等优点,逐渐成为航天器导航的有效手段。基于国内外天文导航理论及应用的现状,结合近地卫星、深空探测任务特点,探讨了天文导航在航天工程应用中的理论问题与技术问题,如导航目标源观测量精确建模问题、高精度感知与检测问题等,并对新型天文导航技术进行了展望,指出了未来天文导航理论与技术的发展方向,为解决航天工程中的连续自主、实时高精度导航问题提供了有效途径,为学术与工程界进一步深入开展航天器天文导航理论与技术研究提供参考。 展开更多

关键词 天文测速导航 组合导航 天文测速导航仪

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热载荷蜂窝夹层板作用下固有频率预测与分析 被引量：3

20

作者 黄帆 陈昌亚 《深空探测学报》 2015年第4期371-375,共5页

针对热载荷作用下蜂窝夹层板固有频率变化的问题,分析了蜂窝夹层板在热载荷作用下的应力分布及固有频率,并根据应力分布预测了夹层板的固有频率变化,与仿真得到的频率变化一致。仿真结果表明:碳纤维蒙皮蜂窝夹层板在热载荷作用下的固有... 针对热载荷作用下蜂窝夹层板固有频率变化的问题,分析了蜂窝夹层板在热载荷作用下的应力分布及固有频率,并根据应力分布预测了夹层板的固有频率变化,与仿真得到的频率变化一致。仿真结果表明:碳纤维蒙皮蜂窝夹层板在热载荷作用下的固有频率基本不变,且约束形式对频率变化的影响很小;铝合金蒙皮蜂窝夹层板在热载荷作用下时,约束形式对频率变化影响很大,当约束较少时频率基本保持不变,当约束较多时将引起结构固有频率大幅下降。 展开更多

关键词 蜂窝夹层板 热载荷 固有频率 应力分布

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