專家信息:
高揚,男,博士。現任中國科學院空間應用工程與技術中心空間探索研究室研究員、碩士生導師,2010年第二屆、2012年第四屆全國空間軌道設計競賽命題的主要技術負責人。
教育及工作經歷:
1993年9月至1997年7月北京航空航天大學自動控制系,學士學位。
1997年9月至2000年7月中國科學院遙感衛星地面站,碩士學位。
2000年8月至2003年12月美國密蘇里大學(University of Missouri-Columbia)機械與宇航工程系,博士學位。
2004年1月至2005年1月美國密蘇里大學機械與宇航工程系,博士后。
2004年1月至2005年1月美國密蘇里大學(University of Missouri-Columbia)機械與宇航工程系,博士后。
2005年6月至2010年12月中國科學院光電研究院,副研究員。
2011年1月至2011年12月中國科學院空間應用工程與技術中心,副研究員。
2012年1月至今中國科學院空間應用工程與技術中心,研究員。
社會任職:
1. 宇航動力學國家重點實驗室兼職研究員。
2. 中國科學院青年創新促進會會員。
3. 中國載人航天工程應用系統主任設計師。
教學情況:
主講課程:
為中科院研究生院主講“航天器動力學與控制”學位課程。
培養研究生情況:
資料更新中……
科學研究:
研究方向:
主要從事航天飛行動力學、深空飛行軌道設計、航天器軌道確定技術、小推力衛星編隊軌道控制、電推進航天器導航、制導與控制、空間新型推進方式以及基于光電載荷的軌道姿態確定等研究。
承擔科研項目情況:
作為項目主持人負責的科研項目包括國家自然科學基金項目、中國載人航天工程項目、中科院國防創新基金項目、863項目子課題等,并先后參與約翰霍普金斯大學應用物理實驗室、美國宇航局馬歇爾太空飛行中心的相關項目。
科研成果:
開展了近地軌道、地-月軌道和行星際持續推進軌道優化轉移的動力學模型、算法研究,包括直接打靶法、配置法、混合法。重點發展減小非線性優化問題維數的混合法以及分段打靶技術在地球以及行星軌道轉移問題的應用。
論文專著:
在國內外航天領域權威期刊Journal of Guidance, Control, and Dynamics、Journal of Spacecraft and Rockets、Chinese Journal of Aeronautics (English Version) 和國際會議上發表論文20余篇。
出版專著:
資料更新中……
發表英文論文:
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
發表中文論文:
1 第四屆全國空間軌道設計競賽與第六屆國際全局軌道優化競賽結果與排名 高揚 中國科學院空間應用工程與技術中心 【期刊】力學與實踐 2012-12-17
2 第四屆全國空間軌道設計競賽與第六屆國際全局軌道優化競賽結果與排名 高揚 中國科學院空間應用工程與技術中心 【期刊】力學與實踐 2012-12-08
3 洛侖茲力推進的帶電衛星:軌道運動和推進概念分析 高揚 中國科學院光電研究院 【中國會議】中國空間科學學會第七次學術年會會議手冊及文集 2009-08-27
4 持續推力深空取樣返回軌道的優化設計 高揚; 王俐云 中國科學院光電研究院 【中國會議】中國宇航學會深空探測技術專業委員會第六屆學術年會暨863計劃5 “深空探測與空間實驗技術”重大項目學術研討會論文集 2009-12-01
6 嫦娥二號后續使命飛行方案設計:起舞-逐日-追星-回首-撞月 高揚; 何勝茂; 譚高威 中國科學院空間科學與應用總體部中國科學院空間應用工程與技術中心<籌> 【中國會議】中國宇航學會深空探測技術專業委員會第八屆學術年會論文集(上篇) 2011-10-25
7 DTOM:深空探測電推進軌道設計與優化軟件 高揚 中國科學院光電研究院 【中國會議】中國宇航學會深空探測技術專業委員會第二屆學術會議論文集 2005-11-01
8 近地、地月、行星際的小推力轉移軌道設計與優化 高揚 中國科學院光電研究院北京8701信箱空間科學與應用總體部 【中國會議】中國宇航學會深空探測技術專業委員會第三屆學術會議論文集 2006-11-01
9 近圓參考軌道衛星編隊洛侖茲力控制 彭超; 高揚 中國科學院光電研究院; 中國科學院空間應用工程與技術中心; 中國科學院研究生院 【期刊】力學學報 2012-09-18
10 第二屆全國深空軌道設計競賽總結 高揚; 祝開建; 李恒年; 車征 中國科學院空間科學與應用總體部; 中國科學院光電研究院; 中國西安衛星測控中心宇航動力學國家重點實驗室 【期刊】力學與實踐 2011-04-08
11 電火箭星際航行:技術進展、軌道設計與綜合優化 高揚 中國科學院空間科學與應用總體部 【期刊】力學學報 2011-11-18
12 深空探測器多次引力輔助轉移軌道全局搜索 譚高威; 高揚; 楊新 中國科學院研究生院; 中國科學院光電研究院; 中國科學院空間科學與應用總體部 【期刊】航天器工程 2012-04-15
13 第三屆深空軌道設計競賽冠軍團隊方法與結果 何勝茂; 譚高威; 高揚 中國科學院光電研究院; 中國科學院空間應用工程與技術中心; 中國科學院研究生院 【期刊】力學與實踐 2012-06-08
14 持續推進地球軌道轉移的直接優化方法(英文) 高揚; 李衛琪 中國科學院光電研究院; 北京航空航天大學自動化學院 【期刊】Chinese Journal of Aeronautics 2009-02-15
15 洛侖茲力太陽同步軌道的分析與仿真 羅遠; 高揚 中國科學院光電研究院; 中國科學院研究生院 【期刊】計算機仿真 2010-05-15
榮譽獎勵:
1. 2008年獲首屆中國科學院盧嘉錫青年人才獎。
1. 2009年首屆、2011年第三屆全國深空軌道設計競賽中獲得冠軍。
資料更新中……
媒體報道:
情系太空謀創新——記中國科學院空間應用工程與技術中心研究員高揚
千古名言曾曰:All roads lead to Rome(條條大路通羅馬)。
在浩瀚宇宙中,也有一個“羅馬城”,不斷牽引著人類探索的步伐。尤其是進入21世紀,隨著航天科技的飛速發展,曾經可望而不可即的太空“羅馬城”就在前方,但通往羅馬城的路在何方,哪條道路才是最佳途徑?
中國科學院空間應用工程與技術中心研究員高揚用這樣一個關于古羅馬諺語的典故闡述了自己的研究工作。高揚本科畢業于北京航空航天大學自動控制系;2000年7月獲中國科學院原中國遙感衛星地面站(現為中國科學院對地觀測與數字地球科學中心)碩士學位。2000年,高揚跨出國門,在美國密蘇里大學機械與宇航工程系全額獎學金的資助下攻讀博士學位,畢業之后留校1年從事博士后研究。
2005年,高揚回國成為中國科學院光電研究院/中國科學院空間科學與應用總體部(掛靠光電研究院)副研究員。2011年,高揚受聘為中國科學院空間應用工程與技術中心(原中國科學院空間科學與應用總體部)研究員,同年起被聘為宇航動力學國家重點實驗室兼職研究員、中國載人航天工程應用系統主任設計師。
回國后,高揚獨立承擔了國家自然科學基金、中國科學院知識創新工程、國家“863”計劃、載人航天工程資助的若干科研項目,開展的研究工作包括深空軌道優化設計、航天器精密定軌、電推進衛星平臺的導航、制導與控制、洛侖茲力衛星編隊控制、空間新型推進方式以及基于光電載荷的軌道姿態確定等。他的系列研究成果發表在航天動力學領域國內外核心期刊上,并獲得2008年度首屆中國科學院盧嘉錫青年人才獎,入選中國科學院青年創新促進會,在2009年首屆、2011年第三屆全國深空軌道設計競賽中獲得冠軍。
高揚的研究工作是從連續小推力空間最佳飛行軌道的探索開始的,該問題至今仍是極具挑戰性的課題,而這又與電推進(或稱等離子推進)技術的發展與應用密切相關。電推進與目前傳統的化學推進不同,它利用電能將推進工質電離形成等離子體,并產生電磁場加速等離子體高速噴出從而獲得推力。電推進的比沖可以高出化學推進一個量級,從而可為太空飛行(特別是行星際飛行)節省大量推進工質。早在2001年,高揚在美國深造期間就曾系統地開展了連續小推力軌道優化和電推進任務設計的研究工作,并先后參與了約翰霍普金斯大學應用物理實驗室、美國宇航局馬歇爾太空飛行中心的相關項目。
2005年回國時,我國在電推進技術應用方面的研究與美國還有較大差距,還沒有電推進航天器的發展計劃,高揚作為剛畢業不久的博士一度難以獲得科研基金支持。但高揚始終認為,電推進代表了先進的可以長期連續推進的工作方式,隨著電推進技術本身的不斷發展以及空間電源技術的突破,尤其是大功率太陽能與核能電源,電推進發動機的推力和比沖將不斷提高,甚至有望成為太陽系載人飛行推進技術的唯一選擇。正是這種觀點一直激勵著他堅持這方面研究。
電推進技術應用的核心問題之一是連續推力空間軌道優化設計。為了推動我國電推進技術的應用,高揚與中國力學學會以及國內同行一起為全國空間軌道設計競賽付出了諸多努力。2009年第一屆全國空間軌道設計競賽由清華大學主辦并負責命題,之后每屆競賽由上屆競賽獲得冠軍的團隊命題。截至今年,在已舉辦的4次競賽中,高揚領銜的團隊獲得兩屆冠軍,他也成為2010年第二屆、2012年第四屆全國空間軌道設計競賽命題的主要技術負責人。
高揚說:“對于空間軌道(特別是連續小推力軌道)優化設計問題的研究讓我更為深刻地理解了多方面知識,比如最優控制理論、常微分方程數值解法、動力系統理論、非線性規劃、同倫延拓、動態規劃、微分幾何等概念。這些知識的積累也讓我逐步具備了觸類旁通的能力,并將研究內容逐步拓展到電推進航天器導航、制導與控制、航天器軌道確定技術、洛侖茲力編隊飛行等。”
對于下一步的計劃和安排,高揚表示首先要腳踏實地做好目前正在承擔的工作,談到如何開展研究的話題時,高揚強調:“研究工作需要注重理論聯系實踐,要堅持發展自己的思路,不斷開拓與創新,參考國外文獻,但不盲從;研究工作不能為了滿足各種定量指標而開展,做科研應淡泊以明志,寧靜以致遠。”除了專業研究,高揚還希望今后能夠抽出時間撰寫航天科普文章,將太空飛行及其背后的數學物理知識普及給大眾。
“條條大路通羅馬。”為更快、更順利地奔向心中的太空“羅馬城”,高揚表達著他不懈探尋的愿望……正如同太空所帶給人的無限遐想一樣,他談起這些話題,也總是讓人心馳神往。
文章來源:《中國科學報》 2012-11-09
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