空间碎片天基主动清除技术发展现状及趋势

随着国内外航天发射任务逐年增多,大量在轨滞留的失效航天器将成为未来空间资源有效利用所面临的一个严峻挑战。空间碎片天基主动清除技术是从根源上对空间资源化利用与安全处置的措施,将提升和加强近地空间的可持续循环利用。本文明晰了空间碎片天基主动清除的概念,分析了空间碎片天基主动清除技术的发展历程,提出了其发展过程中面临的非合作目标相对导航、协调控制和捕获方式及装置等主要问题,为我国空间碎片天基主动清除技术的发展提出了有益参考。     

一种抗云雾散射干扰的激光引信信号检测方法

激光引信在云雾环境中工作时,云雾的后向散射信号对其正常的目标信号检测产生干扰,严重时有可能引起虚警。研究了云雾产生的后向散射信号与目标回波信号的不同特点,并由此提出了双门限检测方法,即同时对信号幅度与信号幅度的增速进行检测,从而有效识别云雾干扰信号以避免产生虚警。通过分析实际的试验数据,对回波信号的特点进行了验证,实际应用双门限检测方法,验证了其可行性。     

基于快速点特征直方图的特征点云迭代插值配准算法

为提高三维激光扫描点云数据的配准精度,提出了一种基于快速点特征直方图特征的迭代插值配准方法。配准过程中,点云数据获取时受扫描仪分辨率影响,点云局部或整体密度偏小,两次测量点云数据的相同位置不存在完全相同的点,以致对应点之间存在误差。为减小误差对配准精度影响,引入迭代插值方法,增加点云整体密度。通过计算关键点的快速点特征直方图的特征寻找对应关系,使用随机采样一致算法去除错误对应关系,对对应点协方差矩阵进行奇异值分解求得粗配准旋转平移矩阵,再使用迭代最近点算法进行点云的精确配准。实验结果表明,改进的配准方法简单、稳定可靠、计算速度有所增加,有效地提高了配准精度。     

空间碎片碰撞预警系统设计

为评估航天遭遇空间碎片碰撞的概率,设计了空间碎片碰撞预警系统的总体结构,建立了空间碎片数据库。针对航天器和空间碎片最接近时刻的确定及航天器位置误差协方差矩阵计算问题,基于成熟的SGP4和HPOP程序模块,提出了一种新的工程实现方法。在分析现有碰撞概率计算方法的基础上,先利用多种筛选方法剔除无威胁碎片以提高计算速度,再精确计算碰撞概率。充分利用现有程序集,结合多种编程技术,缩短了系统开发周期,并实现了系统的可视化。     

基于云重心理论的单舰防空作战能力评估

单舰防空是水面舰艇编队防空的基础.从水面舰艇单舰防空作战能力的基本内涵出发,按照水面舰艇单舰防空作战能力所包含的3个要素,即防空导弹作战能力、防空火炮作战能力和电子干扰装置作战能力,构建了水面舰艇单舰防空作战能力评估指标体系,针对评估指标的定性定量特性,引入云重心评估法对某水面舰艇单舰防空作战能力进行了评估.结果表明,该模型计算简便、通用性强,为解决军事领域类似问题提供了思路和方法.     

SPH算法在超高速碰撞数值模拟中的应用

采用大型动力学软件Ls-dyna中的SPH求解器,对球形弹丸超高速碰撞靶板的过程进行数值模拟。给出由于碰撞速度不同,而引起的不同的碎片云图像,以及不同的靶板破碎孔的尺寸。同时模拟了入射角度不同,而得到不同的超高速碰撞物理过程。初步分析结果表明数值模拟结果是合理的,较清晰地模拟了超高速碰撞下碎片云的生成、膨胀过程。另外,通过数值模拟结果与实验结果的比较分析,表明SPH方法得到的结果能描述相应的超高速碰撞现象。所以采用SPH算法针对超高速碰撞物理过程进行数值模拟是可行的。     

超声磨粒监测传感器设计研究

针对用超声监测磨粒的难点和关键之一———超声传感器设计的问题 ,从理论上分析了聚焦超声波声场特性 ,并进行了聚焦传感器声场的计算机模拟仿真 ,最后提出了一种聚焦超声传感器设计准则     

Analysis of the stress wave and rarefaction wave produced by hypervelocity impact of sphere onto thin plate

Shock wave is emitted into the plate and sphere when a sphere hypervelocity impacts onto a thin plate. The fragmentation and phase change of the material caused by the propagation and unloading of shock wave could result in the formation of debris cloud eventually. Propagation models are deduced based on one-dimensional shock wave theory and the geometry of sphere, which uses elliptic equations (corresponding to ellipsoid equations in physical space) to describe the propagation of shock wave and the rarefaction wave. The “Effective thickness” is defined as the critical plate thickness that ensures the rarefaction wave overtake the shock wave at the back of the sphere. The “Effective thickness” is directly related to the form of the debris cloud. The relation of the “Effective thickness” and the “Optimum thickness” is also discussed. The impacts of Al spheres onto Al plates are simulated within SPH to verify the propagation models and associated theories. The results show that the wave fronts predicted by the propagation models are closer to the simulation result at higher impact velocity. The curvatures of the wave fronts decrease with the increase of impact velocities. The predicted “Effective thickness” is consistent with the simulation results. The analysis about the shock wave propagation and unloading in this paper can provide a new sight and inspiration for the quantitative study of hypervelocity impact and space debris protection.     

天基信息支援指挥控制体系运行机制及复杂网络建模?

天基信息支援是当前联合作战的主要样式之一，指挥控制体系是天基信息支援联合作战的核心和神经中枢，构建天基信息支援指挥控制体系运行机制和网络结构模型有助于提升天基信息支援乃至联合作战体系效能。探讨了天基信息支援云作战的基本概念和主要特点、天基信息支援云作战体系的构成和运行机制、以及天基信息支援云作战指挥控制体系的构成和流程，勾画了天基信息支援云作战指挥控制的理论框架，并结合示例构建了天基信息支援云作战指挥控制体系结构的复杂网络模型，并进行了主要参量分析，对开展天基信息支援指挥控制体系建设，指导天基信息支援以及联合作战体系需求论证、结构设计、评估优化等具有积极而现实的参考价值。     

基于云遗传算法的防空导弹目标分配问题

针对传统遗传算法在防空导弹目标优化分配中存在的缺陷，提出了一种更为有效的云遗传算法。通过该算法对防空导弹目标分配模型进行仿真求解，得出防空导弹射击目标的最优目标分配方案。通过算例分析，云遗传算法相比传统遗传算法收敛速度快，搜索效率高出一倍左右，对产生局部最优解情况进行了合理有效的控制，可操作性、优越性更强。