临近空间

摘要： 围绕临近空间大气化学过程数值模拟计算问题,以平流层大气4个典型光化学系统为例,运用化学动理学预处理(KPP)工具,对不同复杂度的光化学反应质量平衡方程体系进行预处理,快速建立各系统化学动理学方程组的代数表示;针对模型中的大刚性ODE方程组,选取6种不同的数值计算方案(rodas,ros3,ros4,rosenbrock,sdirk,seulex),实现ODE方程组的离散表示,并自动生成所需计算代码。在此基础上,开展平流层光化学过程数值模拟试验,重点考察了:各数值计算方案的计算效率和计算稳定性;各系统主要化学成分随着时间的演化规律;光化学系统复杂度对各模型主要成分变化的影响。模拟结果显示:KPP工具能有效应对临近空间大气化学反应系统复杂度的增长,缩短大气化学模型建模与检验周期,为临近空间大气化学过程研究提供有效技术支撑。

摘要： 气象火箭落球探测技术是临近空间大气环境探测的重要方法。在落球探测数据处理过程中,通常忽略科氏力项的影响。本文利用经验预报模式构建落球探测正演仿真模型,并根据落球探测原理建立参数反演模型,在此基础上仿真模拟了落球探测数据处理过程中忽略科氏力项对大气参数反演精度的影响。在95~100 km高度范围内,忽略科氏力项将引起温度、密度、纬向风和经向风等大气参数较大反演误差,其误差特性随探测点纬度、各方向初始速度等呈现不同的变化规律,之后反演误差将随高度下降而逐渐下降。当高度下降至约70 km时科氏力项带来的影响基本可以忽略不计。研究结果表明在临近空间大气环境落球探测数据处理过程中不能忽略科氏力项的影响。本文结果对提高落球探测大气参数反演精度具有重要的参考价值。

摘要： 研制数据中继卫星,需要攻克众多特有的关键技术,难度极大,故其发展相对缓慢。美国从提出中继卫星概念到发射第一代中继卫星首星,间隔约20年,再到第二代星座首星发射,又间隔了17年。总体而言,数据中继卫星技术发展路线是采用更先进的卫星平台,升级天线,采用新型无线电频段技术和链路调制体制等,提升卫星综合能力,向用户提供类型更多、功能更强的服务。与此同时,近地航天任务、深空探测任务以及临近空间、低空超高速飞行等不同应用场景都对中继卫星提出了不同的服务要求.

摘要： 采用航空返回工程中设计标称攻角的方法,将轨迹分成三段设计,第一阶段对热流率进行控制,第二段分别以指定目标函数设计,飞行末段采用最大升阻比。最后,将以单一目标作为结果优化规划得到的结果,同本文采用的方法得到的结果对比分析。表明,采用分段设计会在多个目标之间取得一个相对均衡的优化值。

摘要： 空天防御是在稠密大气层、临近空间和外层空间统一实施的防御行动,是指为维护国家安全或达成战略平衡,遏阻、抵御并消除来自和经由垂直空间兵器的威胁和袭击,以集中统一使用的航空、航天、导弹和信息力量为主体,综合运用预防抗击、反击、防护等措施遂行的一体化防空、反导、防天行动。

摘要： 针对临近空间高超声速滑翔飞行器机动模式复杂,单一运动学模型难以完成三维跟踪的问题,提出一种三维跟踪方法。将飞行器机动弹道分为纵向和横向弹道,根据飞行器机动特性,在纵向上将加速度建模为零均值的二阶时间自相关随机过程,在横向上采用Singer模型和匀加速模型进行交互多模型(interactive multiple model,IMM)滤波,引入无偏量测转换将球坐标系下的雷达观测模型转换为笛卡尔坐标系,避免了模型的非线性滤波。最后,在现有卡尔曼滤波基础上设计了一种基于多重渐消因子的自适应卡尔曼滤波方法,增强了模型对强机动的自适应跟踪能力。仿真实验表明,该算法在对高超声速滑翔飞行器进行三维跟踪时,能保持较好的稳定性和较高的跟踪精度。

摘要： 在获取冬季西北地区一次临近空间气象火箭探测数据后,将火箭探测温度、密度与MSIS00模式和TIMED/SABER卫星数据进行对比,并将火箭探测风场与HWM07模式和MERRA再分析资料进行对比,分析火箭探测温度误差组成,计算各项温度修正量。结果表明:火箭、卫星、MSIS00模式获取的温度和密度随高度整体变化趋势一致;相对于MSIS00模式,火箭和卫星实测数据能够反映出更多的变化细节,且二者在细节上具有较多一致性。火箭实测风场与MERRA的一致性较好,而与HWM07模式差异较大,在平流层中部火箭探测风场明显强于HWM07模式。相对于HWM07模式和MERRA,火箭探测风场能够体现更多细节,在22 km和45 km附近均探测到较强的风切变。在火箭探测温度的各项修正量中,气动加热、温度滞后、支撑结构热传导及测量电流焦耳效应带来的影响较大,该影响整体上随着高度降低而逐渐减小。分析表明,本次气象火箭获取的探测数据是有效可靠的,但在数据处理方法尤其是温度误差修正等方面还需不断迭代完善。

摘要： 准零风层(Quasi-zero Wind Layer)是指平流层下部风速较小的东西风转换层,是临近空间(20~100 km)开发利用的重要参考依据,也是当前临近空间飞行器浮空运行的研究热点。基于2010-2019年中国多个站点L波段探空资料,将中国分为5个区域(15°N-20°N,20°N-25°N,25°N-30°N,30°N-40°N,40°N-50°N),分析各区域准零风层的结构特点及其随纬度、季节的变化规律。根据实测风场分析发现平流层下部存在单层/双层准零风层,各区域的南北分布差异大致以25°N为界:单层准零风层主要出现在25°N以北的夏季;双层准零风层主要出现在25°N以南的10月至次年5月。单层/双层准零风层平均维持高度随纬度递增,且其厚度以双峰变化为主。此外,单层准零风层每月出现和维持天数均大于双层,30°N以北的单层准零风层在夏季的维持天数较其他区域长。

摘要： 临近空间作为“陆、海、空、天”之外的新型区域,虽是“空”与“天”的结合部或过渡区,但其独立于传统的航空与航天区域。临近空间的巨大商业潜力得到各国的关注和竞争,将是大国竞争的新制高点。临近空间的利用和开发在国际法中处于空白阶段,由此产生制度规则上的空缺。空间法是与海洋法具有密切联系的学科,临近空间的法律地位、法律背景和专属经济区均有共通之处,此外设立临近空间制度的法律目的和专属经济区类似,因此临近空间的法律制度构建借鉴专属经济区的法律制度具有深厚的理论基础。运用对比研究将临近空间的法律地位与专属经济区分析,并对专属经济区法律制度从经济和军事层面深入分析和完善,得出临近空间法律制度路径中的明示同意和通报制度以及禁止制度。随着人类命运共同体在空间领域逐步得到贯彻和实施,在制定临近空间国际制度时可把人类命运共同体理念作为制度的基本原则。

摘要： 柔性飞行器(Flexible Flying Wing Aircraft,FFWA)因具有高升力系数、低阻力系数等优点而受到广泛关注。受到结构动力学和刚体动力学的耦合作用,飞行器容易发生弹性形变,给柔性飞行器的建模造成困难,也给控制系统的设计带来挑战。为此,针对飞翼布局柔性飞行器模型,研究了一种自适应输出反馈控制方法,并在飞翼布局柔性飞行器上进行仿真验证。首先,搭建飞翼布局柔性飞行器纵向动力学模型,并进行配平;然后,对非线性纵向动力学模型线性化得到线性飞行器模型;然后,设计包括基于观测器的基线设计和基于修正闭环参考模型的参数自适应在内的自适应输出反馈控制器,总体上保证了存在不确定参数时的稳定性和跟踪性能;最后,验证了输出反馈控制器在加入修正闭环参考模型时的优越性能。仿真结果表明,运用输出反馈控制能够很好地处理飞行器模型存在不确定参数的问题,并且加入修正闭环参考模型能够提高控制器的参数自适应性能。

摘要： 光学载荷具有应用范围广、信息直观丰富的特点,发展基于平流层飞艇平台的光学探测手段,对于临近空间应用具有重要意义.本文在分析平流层飞艇平台特点和光学载荷技术发展的基础上,论述了开展临近空间光学探测系统的优势.进而,重点针对临空高超声速目标监视领域的应用,从能量、速度、背景和重量四个方面讨论了系统发展面临的问题,并给出了应对措施.同时,还结合系统技术发展需求,探讨了临近空间发展光学探测技术的验证路线.本文的研究结果可为光学探测技术在临近空间的发展及应用提供参考.

摘要： 临近空间浮空器包括平流层飞艇和临近空间气球两种，前者有动力，可以实现定点悬停、区域驻留和机动巡航；而后者无动力，一般只能随风飘飞。叙述了临近空间浮空器所经历的对流层和平流层的环境特点,包括:大气热力参数、辐射环境、风场、臭氧、紫外线等.分析了环境因素对临近空间浮空器及其飞行过程的影响,包括“超热”、“超压”与“超冷”等现象:并提出了两种应对环境对于临近空间浮空器影响的策略与措施,分别是利用改变蒙皮热特性参数与飞行速度来进行平流层飞艇热力学控制、结合风场的分布特征利用高度控制来实现临近空间气球的区域驻留.针对这两种应对措施进行了计算分析,分析结果表明这两种措施能够较好的应对临近空间环境对于浮空器的影响.

摘要： 针对陆地偏远区域和海上蜂窝系统覆盖范围受限的问题,设计了一种应用于平临近空间的5G系统.首先分析了临近空间通信网络的需求场景,然后针对飞艇、气球和无人机三种平台的发展现状做了分析,选择平流层飞艇和太阳能无人机作为载体设计了宽带接入和物联接入两种网络架构,指出了天线阵列布设、自组织网络和空地协同接入是5G在临近空间应用的关键技术.

摘要： 针对临近空间高超声速飞行器表面缝隙的非规则变形问题,本文在热流梯度集中处构建了倾斜式形变边界,并采用非结构网格DSMC方法对其内部的流动和传热特性进行模拟,分析非规则形变对缝隙内部涡旋流动及传热特性所造成的影响.研究结果表明,倾斜式非规则变形会产生导流作用,提高缝隙内部的流动性,降低缝隙表面与流体介质的传热系数,从而为近空间高超声速飞行器表面缝隙的热防护设计提供了参考.

摘要： 临近空间大气环境信息对于飞行器的安全具有重要意义.临近空间数据同化技术和数值预报技术是提供这些信息的重要手段,目前处在发展阶段.本研究将三维变分同化方法应用于可准实时获取能提供10-96km高度范围全球覆盖的Aura/MLS卫星数据同化,根据观测数据和背景模式特性制定了独特的观测误差协方差、背景误差协方差和观测算子,实现了对该颗卫星数据的连续同化.在2016年3月23日-5月25日开展了连续同化实验,结果表明,同化效果显著,对背景温度的调整高达几十K.同化结果用于NSSC临近空间数值预报实验系统作初始场驱动数值模式向前预报3天.对预报结果与实况数据的统计比较结果表明,该同化场确实提高了20-100km高度范围的数值预报精度.定量评估结果显示,在96km高度上的预报精度(RMSE)从原来的30K减小到14～20K.

摘要： 本文分析了临近空间平台及其组网通信的发展现状,结合临近空间环境的典型特点,提出了以二元超压气球为典型网络节点的临近空间骨干网络构想,设计了以激光通信为主的典型临近空间通信链路,并结合轨道交通部门在西部稀疏路网地区进行轨道运行安全监测的迫切需求,设计了一个典型的临近空间骨干网络应用案例,阐明了基于浮空器的临近空间骨干网络在空天信息网中的应用模式和显著优势,最后分析了基于浮空器的临近空间骨干网络建设的几项关键技术,为临近空间骨干信息网络的发展指明了方向.

摘要： 临近空间长航时浮空器是指运行在临近空间高度,依靠浮力长时驻空完成指定任务的浮空飞行器,是各国临近空间开发利用的首选方向.为了确保临近空间浮空器长航时飞行试验全包络均安全可控,研制并开发了临近空间长航时浮空器气象服务与保障系统.该系统可为临近空间浮空器试验提供全面的气象保障,试验前为发放场地的选取和发放窗口的选择提供决策支持,试验过程中提供临近空间环境预报数据供飞行规划参考,降落回收前提供大气垂直剖切数据,为吊舱及有效载荷的快速回收提供保障.该系统的研制对临近空间浮空器总体方案设计与优化、长时驻空飞行关键技术攻关等具有重要意义.

摘要： 临近空间是“陆海空天电网”六维一体化战场的一个重要环节,是国家空间安全的重要组成部分.在通信保障、导航定位、情报收集、电子对抗、侦察监视、远程预警、气象监测、反卫星、反弹道导弹、远程打击和快速突防以及进行全球兵力投送等方面,临近空间装备具有重要的军事应用价值.临近空间风场探测对保障航天和国防工程,临近空间装备运行安全和作战运用,特别是国家空间安全,具有十分重要的战略意义.

摘要： 临近空间风场是临近空间环境的一个重要参数,对研究临近空间复杂的动力学行为具有重要意义.临近空间风场地基探测是临近空间风场探测的最主要手段.第二部分简要介绍了临近空间风场地基探测设备.第三部分指出了目前临近空间风场地基探测存在的主要问题.最后给出临近空间风场地基联合组网探测的具体措施建议.

摘要： 高空平台多普勒激光雷达是测量临近空间风场的有效手段,它可以作为飞行器传感器获取所在区域风场数据服务于其飞行保障系统.本文模拟了飞行器飞行高度25km,俯角30°4方向扫描测量范围内的多普勒激光雷达测量性能,2km距离范围内风速测量误差不超过1m/s,4km范围内风速误差不超过1.65m/s,4km范围内风向测量误差不超过5°,5km距离范围内测量误差达到2m/s,风向误差不超过10°.

摘要： 本发明提供了一种用于临近空间飞艇的矢量推进装置，该矢量推进装置包括：执行机构模块、矢量平台模块、相对于临近空间飞艇固定的固定平台模块、限位校准模块以及驱动模块。本发明的矢量推进装置实现了临近空间飞艇推力方向和大小的调节，并保证了在轻质高强的结构基础上能产生较大推力，整套装置具有对矢量推力角度和大小的实时操纵性能，以根据控制要求实现实时控制推力矢量的角度和推力大小，整套装置具有响应快、可较大提高临近空间飞艇飞行时的飞行品质和操纵性能的作用。此外，此装置还具有校准、限位保护和定方向推力自锁功能，提高了系统工作时的稳定性和安全性，能够使平流层飞艇适用于平流层低温、低气压的飞行环境。本发明还提供了一种具有这种矢量推进装置的临近空间飞艇。

摘要： 本发明属于无线电传输技术领域，公开了一种临近空间高空平台空间‑极化分集MIMO信道建模方法，利用马尔科夫状态转移模型确定Loo信道参数；利用信道测量数据和理论模型计算极化和空间相关系数，代入由Loo模型模拟的大/小尺度衰落模型产生相关性；联合每条子信道的大尺度衰落和小尺度衰落部分得到高空平台空间‑极化分集MIMO信道模型。与现有高空平台MIMO信道模型相比，综合考虑了理论模型和基于实测的散射模型的优劣性，全面评估了极化相关性和空间相关性对信道模型的影响，能够准确描述高空平台环境下大尺度和小尺度衰落特性，以及子信道之间的相关性。

摘要： 本发明公开了一种沿临近空间大范围机动弹道空间包络的扰动引力逼近方法，包括以下步骤：建立弹道包络侧向宽度与纵程的数学模型；建立换极坐标系；建立换极坐标系中飞行器动力学模型；计算换极坐标系弹道三维包络；换极坐标系全域空域剖分；建立一般坐标系空间包络扰动引力重构模型；当前弹道位置所在网格判断；建立计算网格内局域坐标系；网格内部扰动引力网函数逼近计算。本发明涉及的弹道空间包络计算方法可覆盖任意情况下的临近空间大范围机动弹道，根据本发明方法进行沿弹道的扰动引力计算，具有计算规模小、计算速度快、计算精度高的特征，能满足弹道规划、制导计算等对计算量和计算速度的要求。

摘要： 本发明提供了一种用于临近空间飞艇的矢量推进装置，该矢量推进装置包括：执行机构模块、矢量平台模块、相对于临近空间飞艇固定的固定平台模块、限位校准模块以及驱动模块。本发明的矢量推进装置实现了临近空间飞艇推力方向和大小的调节，并保证了在轻质高强的结构基础上能产生较大推力，整套装置具有对矢量推力角度和大小的实时操纵性能，以根据控制要求实现实时控制推力矢量的角度和推力大小，整套装置具有响应快、可较大提高临近空间飞艇飞行时的飞行品质和操纵性能的作用。此外，此装置还具有校准、限位保护和定方向推力自锁功能，提高了系统工作时的稳定性和安全性，能够使平流层飞艇适用于平流层低温、低气压的飞行环境。本发明还提供了一种具有这种矢量推进装置的临近空间飞艇。

摘要： 本发明属于光电对抗研究领域，具体涉及一种基于临近空间平台的空间光电对抗方法及装备，该方法及装备首先开启被动高精度跟瞄，实施对高轨道卫星的被动跟踪任务；接收到地面指令，发射激光对高轨道卫星实施对抗攻击；而后使用激光进行连续攻击，直至接收地面指令停止命令。该方法及装备采用小型化固体光源，配合高精度跟瞄单元，能够用来对36000km地球同步轨道卫星的大面积饱和压制干扰，实现对本方重要军事目标及军事行动的掩护。

摘要： 本发明属于无线电传输技术领域，公开了一种临近空间高空平台空间‑极化分集MIMO信道建模方法，利用马尔科夫状态转移模型确定Loo信道参数；利用信道测量数据和理论模型计算极化和空间相关系数，代入由Loo模型模拟的大/小尺度衰落模型产生相关性；联合每条子信道的大尺度衰落和小尺度衰落部分得到高空平台空间‑极化分集MIMO信道模型。与现有高空平台MIMO信道模型相比，综合考虑了理论模型和基于实测的散射模型的优劣性，全面评估了极化相关性和空间相关性对信道模型的影响，能够准确描述高空平台环境下大尺度和小尺度衰落特性，以及子信道之间的相关性。

摘要： 本发明公开一种并行子空间优化的临近空间飞艇多学科优化设计方法，包括步骤一、规划临近空间飞艇总体设计流程，明确优化变量、约束和目标以及气动、结构和能源子系统耦合关系；步骤二、分别对所述气动、结构和能源子系统进行参数化建模及其分析；步骤三：训练样本点建立样本空间，搭建代理模型；步骤四：根据优化策略，在ISIGHT平台上构建基于气动、结构和能量的并行子空间的优化框架，执行优化进程。该方法可用于解决临近空间飞艇气动、结构和能源一体化初步设计问题，在临近空间飞艇设计及优化的新思路探索上具有相当的参考价值。

摘要： 本发明公开了一种沿临近空间大范围机动弹道空间包络的扰动引力逼近方法，包括以下步骤：建立弹道包络侧向宽度与纵程的数学模型；建立换极坐标系；建立换极坐标系中飞行器动力学模型；计算换极坐标系弹道三维包络；换极坐标系全域空域剖分；建立一般坐标系空间包络扰动引力重构模型；当前弹道位置所在网格判断；建立计算网格内局域坐标系；网格内部扰动引力网函数逼近计算。本发明涉及的弹道空间包络计算方法可覆盖任意情况下的临近空间大范围机动弹道，根据本发明方法进行沿弹道的扰动引力计算，具有计算规模小、计算速度快、计算精度高的特征，能满足弹道规划、制导计算等对计算量和计算速度的要求。

摘要： 本发明涉及空间生物装置技术领域，特别涉及一种用于临近空间科学实验的生物暴露装置，包括：盖子(1)、盖子传动机构(11)、盖子锁紧机构、电控单元(9)、箱体中段(2)和箱体底段(3)，生物暴露装置还包括：样品安装板(8)、样品容器、若干个温控单元和电子学测控与通信单元；样品容器包括：用于装载有活性固体生物样品的若干个灌注式培养盒(6)和用于装载休眠生物样品的若干个芯片型培养盒(5)；若干个温控单元分别与灌注式培养盒(6)底部紧密连接，用于检测对应的灌注式培养盒(6)的内部温度；若干个温控单元还基于电子学测控与通信单元的控制，分别调节对应的灌注式培养盒(6)的内部温度。

摘要： 本实用新型公开了一种用于临近空间飞行器的控制系统和临近空间飞行器。该用于临近空间飞行器的控制系统包括：通讯终端，设置于临近空间飞行器的囊体表面，与地面基站建立通讯连接，并受控于地面基站；以及控制器，设置于临近空间飞行器的囊体表面，与通讯终端相连接，用于通过通讯终端与地面基站建立通讯连接，以控制临近空间飞行器中的目标设备的运行。通过本实用新型，解决了对临近空间飞行器进行安全控制时飞控计算机负载负担较大的问题。