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高扬——航天飞行动力学专家高扬——中国科学院空间应用工程与技术中心研究员

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最后更新: 2015-04-21
 
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 高扬——航天飞行动力学专家高扬——中国科学院空间应用工程与技术中心研究员 

专家信息:

高扬,男,博士。现任中国科学院空间应用工程与技术中心空间探索研究室研究员、硕士生导师,2010年第二届、2012年第四届全国空间轨道设计竞赛命题的主要技术负责人。

教育及工作经历:

1993年9月至1997年7月北京航空航天大学自动控制系,学士学位。

1997年9月至2000年7月中国科学院遥感卫星地面站,硕士学位。

2000年8月至2003年12月美国密苏里大学(University of Missouri-Columbia)机械与宇航工程系,博士学位。

2004年1月至2005年1月美国密苏里大学机械与宇航工程系,博士后。

2004年1月至2005年1月美国密苏里大学(University of Missouri-Columbia)机械与宇航工程系,博士后。

2005年6月至2010年12月中国科学院光电研究院,副研究员。

2011年1月至2011年12月中国科学院空间应用工程与技术中心,副研究员。

2012年1月至今中国科学院空间应用工程与技术中心,研究员。

社会任职:

1. 宇航动力学国家重点实验室兼职研究员。

2. 中国科学院青年创新促进会会员。

3. 中国载人航天工程应用系统主任设计师。

教学情况:

主讲课程:

为中科院研究生院主讲“航天器动力学与控制”学位课程。

培养研究生情况:

资料更新中……

科学研究:

研究方向:

主要从事航天飞行动力学、深空飞行轨道设计、航天器轨道确定技术、小推力卫星编队轨道控制、电推进航天器导航、制导与控制、空间新型推进方式以及基于光电载荷的轨道姿态确定等研究。

承担科研项目情况:

作为项目主持人负责的科研项目包括国家自然科学基金项目、中国载人航天工程项目、中科院国防创新基金项目、863项目子课题等,并先后参与约翰霍普金斯大学应用物理实验室、美国宇航局马歇尔太空飞行中心的相关项目。

科研成果:

开展了近地轨道、地-月轨道和行星际持续推进轨道优化转移的动力学模型、算法研究,包括直接打靶法、配置法、混合法。重点发展减小非线性优化问题维数的混合法以及分段打靶技术在地球以及行星轨道转移问题的应用。

论文专著:

在国内外航天领域权威期刊Journal of Guidance, Control, and Dynamics、Journal of Spacecraft and Rockets、Chinese Journal of Aeronautics (English Version) 和国际会议上发表论文20余篇。

出版专著:

资料更新中……

发表英文论文:

1. Gao, Y., and Li. X, “Optimization of Low-Thrust Many-Revolution Transfers and Lyapunov-based Guidance,” Acta Astronautica, Vol.66, Nos.1~2, 2010, pp.117-129.

2. Gao, Y., “Linear Feedback Guidance for Low-Thrust Many-Revolution Earth-Orbit Transfers,” AIAA Journal of Spacecraft and Rockets, Vol.46, No. 6, 2009, pp. 1320-1325.

3. Gao, Y., and Li, W., “Systematic Direct Approach for Optimizing Continuous-Thrust Earth-Orbit Transfers,” Chinese Journal of Aeronautics (English Version), Vol.29, No. 1, 2009, pp.56-69.

4. Gao, Y., “Direct Optimization of Low-Thrust Many-Revolution Orbital Transfers,” Chinese Journal of Aeronautics (English Version), Vol. 22, No. 4, pp. 426-433, 2009.

5. Gao, Y., “Low-Thrust Nonlinear Guidance by Tracking Mean Orbital Elements,” AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol.31, No.4, 2008, pp. 1103-1110.

6. Gao, Y., “Near-Optimal Very Low-Thrust Earth-Orbit Transfers and Guidance Schemes,” AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol.30, No.2, 2007, pp.529-539.

7. Gao, Y., “Low-Thrust Interplanetary Transfers Including Escape and Capture Trajectories,” AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol.30, No.6, 2007, pp. 1814-1818.

8. Gao, Y., “Earth-Moon Trajectory Optimization Using Solar Electric Propulsion,” Chinese Journal of Aeronautics (English Version), Vol.20, No.5, 2007, pp.452-463.

9. Gao, Y., and Kluever, C. A., “Low-Thrust Interplanetary Orbit Transfers Using Hybrid Trajectory Optimization Method with Multiple Shooting,” Paper AIAA-2004-5088, 2004. AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference, Providence, Rhode Island, August 16-19, 2004

发表中文论文:

1 第四届全国空间轨道设计竞赛与第六届国际全局轨道优化竞赛结果与排名 高扬 中国科学院空间应用工程与技术中心 【期刊】力学与实践 2012-12-17

2 第四届全国空间轨道设计竞赛与第六届国际全局轨道优化竞赛结果与排名 高扬 中国科学院空间应用工程与技术中心 【期刊】力学与实践 2012-12-08

3 洛仑兹力推进的带电卫星:轨道运动和推进概念分析 高扬 中国科学院光电研究院 【中国会议】中国空间科学学会第七次学术年会会议手册及文集 2009-08-27

4 持续推力深空取样返回轨道的优化设计 高扬; 王俐云 中国科学院光电研究院 【中国会议】中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划5 “深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集 2009-12-01

6 嫦娥二号后续使命飞行方案设计:起舞-逐日-追星-回首-撞月 高扬; 何胜茂; 谭高威 中国科学院空间科学与应用总体部中国科学院空间应用工程与技术中心<筹> 【中国会议】中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(上篇) 2011-10-25

7 DTOM:深空探测电推进轨道设计与优化软件 高扬 中国科学院光电研究院 【中国会议】中国宇航学会深空探测技术专业委员会第二届学术会议论文集 2005-11-01

8 近地、地月、行星际的小推力转移轨道设计与优化 高扬 中国科学院光电研究院北京8701信箱空间科学与应用总体部 【中国会议】中国宇航学会深空探测技术专业委员会第三届学术会议论文集 2006-11-01

9 近圆参考轨道卫星编队洛仑兹力控制 彭超; 高扬 中国科学院光电研究院; 中国科学院空间应用工程与技术中心; 中国科学院研究生院 【期刊】力学学报 2012-09-18

10 第二届全国深空轨道设计竞赛总结 高扬; 祝开建; 李恒年; 车征 中国科学院空间科学与应用总体部; 中国科学院光电研究院; 中国西安卫星测控中心宇航动力学国家重点实验室 【期刊】力学与实践 2011-04-08

11 电火箭星际航行:技术进展、轨道设计与综合优化 高扬 中国科学院空间科学与应用总体部 【期刊】力学学报 2011-11-18

12 深空探测器多次引力辅助转移轨道全局搜索 谭高威; 高扬; 杨新 中国科学院研究生院; 中国科学院光电研究院; 中国科学院空间科学与应用总体部 【期刊】航天器工程 2012-04-15

13 第三届深空轨道设计竞赛冠军团队方法与结果 何胜茂; 谭高威; 高扬 中国科学院光电研究院; 中国科学院空间应用工程与技术中心; 中国科学院研究生院 【期刊】力学与实践 2012-06-08

14 持续推进地球轨道转移的直接优化方法(英文) 高扬; 李卫琪 中国科学院光电研究院; 北京航空航天大学自动化学院 【期刊】Chinese Journal of Aeronautics 2009-02-15

15 洛仑兹力太阳同步轨道的分析与仿真 罗远; 高扬 中国科学院光电研究院; 中国科学院研究生院 【期刊】计算机仿真 2010-05-15

荣誉奖励:

1. 2008年获首届中国科学院卢嘉锡青年人才奖。

1. 2009年首届、2011年第三届全国深空轨道设计竞赛中获得冠军。

资料更新中……

媒体报道:

情系太空谋创新——记中国科学院空间应用工程与技术中心研究员高扬

 

千古名言曾曰:All roads lead to Rome(条条大路通罗马)。

 

在浩瀚宇宙中,也有一个“罗马城”,不断牵引着人类探索的步伐。尤其是进入21世纪,随着航天科技的飞速发展,曾经可望而不可即的太空“罗马城”就在前方,但通往罗马城的路在何方,哪条道路才是最佳途径?

 

中国科学院空间应用工程与技术中心研究员高扬用这样一个关于古罗马谚语的典故阐述了自己的研究工作。高扬本科毕业于北京航空航天大学自动控制系;2000年7月获中国科学院原中国遥感卫星地面站(现为中国科学院对地观测与数字地球科学中心)硕士学位。2000年,高扬跨出国门,在美国密苏里大学机械与宇航工程系全额奖学金的资助下攻读博士学位,毕业之后留校1年从事博士后研究。

 

2005年,高扬回国成为中国科学院光电研究院/中国科学院空间科学与应用总体部(挂靠光电研究院)副研究员。2011年,高扬受聘为中国科学院空间应用工程与技术中心(原中国科学院空间科学与应用总体部)研究员,同年起被聘为宇航动力学国家重点实验室兼职研究员、中国载人航天工程应用系统主任设计师。

 

回国后,高扬独立承担了国家自然科学基金、中国科学院知识创新工程、国家“863”计划、载人航天工程资助的若干科研项目,开展的研究工作包括深空轨道优化设计、航天器精密定轨、电推进卫星平台的导航、制导与控制、洛仑兹力卫星编队控制、空间新型推进方式以及基于光电载荷的轨道姿态确定等。他的系列研究成果发表在航天动力学领域国内外核心期刊上,并获得2008年度首届中国科学院卢嘉锡青年人才奖,入选中国科学院青年创新促进会,在2009年首届、2011年第三届全国深空轨道设计竞赛中获得冠军。

 

高扬的研究工作是从连续小推力空间最佳飞行轨道的探索开始的,该问题至今仍是极具挑战性的课题,而这又与电推进(或称等离子推进)技术的发展与应用密切相关。电推进与目前传统的化学推进不同,它利用电能将推进工质电离形成等离子体,并产生电磁场加速等离子体高速喷出从而获得推力。电推进的比冲可以高出化学推进一个量级,从而可为太空飞行(特别是行星际飞行)节省大量推进工质。早在2001年,高扬在美国深造期间就曾系统地开展了连续小推力轨道优化和电推进任务设计的研究工作,并先后参与了约翰霍普金斯大学应用物理实验室、美国宇航局马歇尔太空飞行中心的相关项目。

 

2005年回国时,我国在电推进技术应用方面的研究与美国还有较大差距,还没有电推进航天器的发展计划,高扬作为刚毕业不久的博士一度难以获得科研基金支持。但高扬始终认为,电推进代表了先进的可以长期连续推进的工作方式,随着电推进技术本身的不断发展以及空间电源技术的突破,尤其是大功率太阳能与核能电源,电推进发动机的推力和比冲将不断提高,甚至有望成为太阳系载人飞行推进技术的唯一选择。正是这种观点一直激励着他坚持这方面研究。

 

电推进技术应用的核心问题之一是连续推力空间轨道优化设计。为了推动我国电推进技术的应用,高扬与中国力学学会以及国内同行一起为全国空间轨道设计竞赛付出了诸多努力。2009年第一届全国空间轨道设计竞赛由清华大学主办并负责命题,之后每届竞赛由上届竞赛获得冠军的团队命题。截至今年,在已举办的4次竞赛中,高扬领衔的团队获得两届冠军,他也成为2010年第二届、2012年第四届全国空间轨道设计竞赛命题的主要技术负责人。

 

高扬说:“对于空间轨道(特别是连续小推力轨道)优化设计问题的研究让我更为深刻地理解了多方面知识,比如最优控制理论、常微分方程数值解法、动力系统理论、非线性规划、同伦延拓、动态规划、微分几何等概念。这些知识的积累也让我逐步具备了触类旁通的能力,并将研究内容逐步拓展到电推进航天器导航、制导与控制、航天器轨道确定技术、洛仑兹力编队飞行等。”

 

对于下一步的计划和安排,高扬表示首先要脚踏实地做好目前正在承担的工作,谈到如何开展研究的话题时,高扬强调:“研究工作需要注重理论联系实践,要坚持发展自己的思路,不断开拓与创新,参考国外文献,但不盲从;研究工作不能为了满足各种定量指标而开展,做科研应淡泊以明志,宁静以致远。”除了专业研究,高扬还希望今后能够抽出时间撰写航天科普文章,将太空飞行及其背后的数学物理知识普及给大众。

 

“条条大路通罗马。”为更快、更顺利地奔向心中的太空“罗马城”,高扬表达着他不懈探寻的愿望……正如同太空所带给人的无限遐想一样,他谈起这些话题,也总是让人心驰神往。

 

文章来源:《中国科学报》 2012-11-09 

 

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