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在宇航总体、导航制导与控制、宇航推进、图像处理与识别、空间科学等5个方向开展科学研究工作，具体方向如下：

1、在航天飞行器与导弹技术方向上：
面向应用卫星、载人航天、导弹、月球和深空探测中的航天器总体技术需求，开展各类关键技术的研究，重点有如下5个子方向：
1）航天飞行器先进设计方法与软件开发
2）虚拟环境与可视化技术研究
3）航天飞行器设计软件平台集成
4）动态模拟器技术
5）智能结构及其控制技术  

2、在航天导航、制导与控制方向上：
以月球及深空探测器、高超声速飞行器、轨道机动飞行器、空间攻防对抗等为需求背景，重点开展如下4个子方向：
1）航天器精确制导技术
2）航天器高精度自主导航技术
3）轨道和姿态的测量与控制技术
4）目标探测识别与跟踪技术  

3、在宇航推进及空间能源方向上：
面向应用卫星、载人航天、导弹、月球和深空探测中的推进技术需求，开展各类发动机技术的研究，重点有：
1） 在液体火箭发动机方向上，重点开展：
1 液体火箭发动机设计优化设计与仿真技术；
2 全流量补燃循环发动机技术；
3 过氧化氢/煤油发动机研究；
4 液氧/液甲烷可重复使用发动机研究；
5 运载火箭级间分离过程仿真计算；
2） 在固体火箭发动机方向上，重点开展：
7 高过载条件下发动机工作过程仿真系统；
8 冲击点火技术；
9 固体发动机推力调节控制（塞式喷管）技术研究。
3） 在冲压发动机方向上，重点开展：
10 超声速湍流燃烧的数值模拟方法研究；
11 水冲压发动机工作过程仿真；
12 亚、超燃冲压发动机工作过程仿真及试验研究；
13 亚、超燃冲压发动机一体化优化设计研究；
4） 在特种推进方向上，重点开展：
14 脉冲等离子体推力器；
15 电弧等离子体推进工程化；
16 超导技术应用研究；
5） 在空间能源研究方向上，重点开展：
17 空间燃料电池技术；
18 空间太阳能技术；
19 空间新能源技术。  

4、在有航天特色的模式识别与智能系统方向上开展：
1） 面向导弹末端精确制导，飞行器交汇对接（自主接近），无人机自主起飞着陆等应用，研究多目、多模（红外、可见光等）视觉成像的信息处理及应用技术。
2） 在空间应用中的卫星遥感图像处理上，开展：卫星遥感图像（可见光、微波、红外、高光谱/多光谱等）的融合、检测技术、目标的自动识别技术、图像的压缩和分类技术等。
3） 面向多传感器信息融合的国家重点发展方向的需求，在医学图像处理方向上，开展：显微图像的三维成像、分析与识别技术；精确放射治疗控制技术及应用系统；人体呼吸运动及器官形变分析技术等。