基于超声面阵列波数域成像的航天器在轨泄漏定位方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61903040
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0306.自动化检测技术与装置
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

With the increasing number of space debris, the probability of the collision between the spacecraft in-orbit and space debris is significantly increased, thus threatening the stable operation of the spacecraft and the safety of the astronauts. NASA and other institutions have been doing a lot of research on leak detection of manned spacecraft in-orbit, and they've developed many payloads and applied them in ISS. Our country plans to build the first space station by 2025. At present, the in-orbit leak location technology is in the initial stage and no mature technology is available. This project aims to achieve the leak location of manned spacecraft in-orbit via the key technology of time-space wavenumber domain imaging based on ultrasound array sensor. Based on the acoustic theory and combined with the special structure of the spacecraft, numerical simulation and experimental study are applied to study (a) the acoustic waves propagating in the complex spacecraft hulk, hence obtaining the characteristics of acoustic transmission, reflection and mode conversion in different structures; (b) the algorithm of non-uniform compensated time-space wavenumber domain imaging for leak location, thus grasping the effects of weighted coefficient. Sensor array shape, element number and element spacing acquire the optimal parameters. This project will provide theoretical basis and technological solution for in-orbit leak location requirement for the country’s manned spacecraft.
空间碎片不断增多,在轨航天器受到碎片撞击发生泄漏的概率显著增大,严重威胁航天器的稳定运行。NASA等针对航天器在轨检漏开展了大量研究,研制了相关载荷并成功应用。我国计划在2025年前建成第一个空间站,目前,国内航天器在轨泄漏定位技术研究处于起步阶段,尚无成熟技术可用。本项目以突破基于超声面阵列波数域成像的航天器在轨泄漏定位方法关键技术为研究目标,以声学理论为基础,采用COMSOL仿真与激光多普勒测振相结合的方法,研究泄漏声波在加筋板结构中的传播规律,获得透射、反射关系及模态转换特征;在此基础上,研究波数域成像泄漏定位方法,分析阵列形状、阵元数目、阵元间距等对定位精度的影响,并利用空间稀疏采样和插值计算提高定位精度。最后,研究不同模态、不同频率声波定位的非均匀加权系数,得到最优化的泄漏定位方法,实现航天器加筋结构中连续泄漏的准确定位,为我国载人航天器的在轨泄漏定位提供理论基础与技术支持。

结项摘要

本项目以突破基于超声面阵列波数域成像的航天器在轨泄漏定位方法关键技术为研究目标,研究泄漏声波在航天器加强筋复杂结构中的传播规律,获得不同加强筋结构中声波的透射、反射以及模态转换特性,建立航天器加筋板中声波传播模型;研究非均匀补偿时空相关波数域成像泄漏定位方法和互相关强度谱泄漏定位方法,掌握不同模态加权系数、传感器阵元数目、阵元间距等对定位结果的影响,并得到最优化参数,解决连续泄漏定位难题,为我国空间站等载人航天器的在轨泄漏定位提供理论基础和方法支持,完成了课题的全部研究目标。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Research on continuous ultrasonic source localization of composite structures by frequency domain characteristics indexing
基于频域特征索引的复合材料结构连续超声源定位研究
  • DOI:
    10.1016/j.measurement.2022.110930
  • 发表时间:
    2022-02-25
  • 期刊:
    MEASUREMENT
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhang, Yu;Xu, Lixin;Li, Jian
  • 通讯作者:
    Li, Jian
基于声发射信号 EMD-WPD 特征融合的航天器在轨泄漏辨识方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    綦磊;梁真馨;丁红兵;郑悦;芮小博;张宇
  • 通讯作者:
    张宇
An Impact Location Algorithm for Spacecraft Stiffened Structure Based on Posterior Possibility Correlation
基于后验概率相关的航天器刚性结构撞击定位算法
  • DOI:
    10.3390/s20020368
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    SENSORS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Qi, Lei;Zeng, Zhoumo;Feng, Hao
  • 通讯作者:
    Feng, Hao
Research on Leakage Location of Spacecraft in Orbit Based on Frequency Weighting Matrix Beamforming Algorithm by Lamb Waves
基于兰姆波频率加权矩阵波束形成算法的航天器在轨泄漏定位研究
  • DOI:
    10.3390/app10041201
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Applied Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lei Qi;Zhoumo Zeng;Yu Zhang;Lichen Sun;Xiaobo Rui;Xin Li;Lina Wang;Tao Liu;Guixuan Yue
  • 通讯作者:
    Guixuan Yue
Research on continuous leakage location of stiffened structure based on frequency energy ratio mapping method
基于频能比映射法的加劲结构连续泄漏定位研究
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/ab6e9e
  • 发表时间:
    2020-04-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhang, Yu;Yue, Guixuan;Rui, Xiaobo
  • 通讯作者:
    Rui, Xiaobo

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其他文献

基于稀疏重构的蜂窝夹层复合材料 Lamb 波传播特性估计方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    航天器环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高飞;姬鼎丞;韩潇;王军伟;綦磊;林京
  • 通讯作者:
    林京
航天器蜂窝夹层结构脱粘损伤的导波检测与成像方法
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1673-8748.2021.01.009
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    航天器工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高飞;姬鼎丞;王军伟;綦磊;林京
  • 通讯作者:
    林京
考虑应力松弛效应的球头-锥面密封性能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    哈尔滨工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王莉娜;孙恒超;孙伟;綦磊;孙立臣;孟冬辉
  • 通讯作者:
    孟冬辉

其他文献

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綦磊的其他基金

面向在轨空间环境的航天器推进剂贮箱泄漏声学检测方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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