一种遥测缓变参数自动判读的新方法

针对遥测参数中缓变参数的自动判读问题，提出一种基于历史数据统计特性的遥测缓变参数自动判读新方法。首先，设计了一种以参数目标数据时标为基准的时间间隔递推算法和线性插值方法，使历史数据与目标数据的时标得到有效统一。其次，基于方向和距离函数构造了双因子等价权函数，并利用抗差最小二乘估计算法得到了参数的估值和标准差。最后，根据参数的估值和标准差对目标数据进行统计分析，依据目标数据的概率分布判断参数是否存在异常，进而实现参数的自动判读。仿真校验结果表明，该方法能有效辨识缓变参数中的异常参数，且具有较强的抑制随机噪声和抗差自适应能力。与传统以人工为主的判读方式相比，该方法能有效提高遥测参数判读的效率和准确性。     

运载火箭遥测数据智能判读算法应用

在运载火箭高发射密度、高判读需求、高数据量的背景下，现有自动化判读的判据覆盖率不全、判据编写门槛高、耗时多的问题日益凸显，缺少较通用的算法对传统判读算法未覆盖的判读任务进行判读补充，进而影响运载火箭效果评估与系统性能评定。为充分挖掘海量遥测数据中隐含的参数变化规律，设计智能判读算法作为传统算法的有益补充，提升传统判读的判读覆盖率和判读效率。以液体运载火箭长期加电试验产生的遥测数据为研究对象，设计集成神经网络智能判读算法，在给出的判读指标下研究得出，集成神经网络在频率异常、丢帧等五种现有判据难以描述的判读场景下，判读性能提升30%，提高了现有判据的覆盖率，后续可为判读体系完善和智能判读落地提供研究参考。     

基于Pushlet架构的航天器在轨实时监测报警系统

基于Pushlet架构,设计了一个浏览器／服务器（B／S）模式的航天器在轨实时监测报警系统。该系统采用“发布／订阅”机制,客户端需要首先订阅在服务器端的某个主题,服务器端则接收订阅并进行注册,同时实时接收航天器在轨遥测数据并进行判读,通过持久HTTP连接向监测客户端实时推送异常判读结果,实现航天器在轨运行状态的实时监测和报警功能。测试结果表明,文章提出的系统具有实时性强、效率高和稳定性好的优点。     

基于实时数据库的小卫星数据监视工具设计

提出了一种基于实时数据库的小卫星数据监视工具设计方法,根据实时数据库的技术特点,采用模块化设计方式,将多种数据监视功能进行组合。该数据监视工具主要功能包括遥测参数、遥测帧包数据、遥控指令、遥控指令判读数据、默认监视数据、自定义监视数据、遥测衍生数据、遥测基础信息数据、测试过程事件等的实时监视。在数据处理方面采用共享内存和哈希算法,可保证数据读写的可靠性和数据刷新效率,便于测试人员快速了解卫星当前的工作状态和健康状态。     

IPL：运载火箭测试数据自动判读语言

为确保运载火箭测试数据的完整性与正确性，克服传统人工判读模式判读效率低、易误判漏判以及通用编程语言自动判读模式判读适应性、扩展性、复用性差的不足，提出并设计运载火箭测试数据处理领域的自动判读语言IPL（Interpretation Language），以及配套的语言解析与执行器，实现了运载火箭测试判据的形式化定义与描述，减轻了业务人员的学习、判读成本，使得海量测试数据的判读在分钟级即可全部自动完成，目前已在多种新一代运载火箭工程实践中得到成功应用。     

敏捷卫星姿态机动过程分析与可视化判读平台设计

针对传统的成像姿态及姿态角速度的判读方式不再适用于敏捷卫星复杂姿态机动测试的问题,提出了一种基于实时测试场景的载荷对地成像轨迹计算方法,以Matlab软件为计算平台,实现成像轨迹、地面成像点(简称成像点)移动速度等多项指标数据的实时判读;利用Matlab与STK软件双向通信技术,开发了基于STK软件的实时数据可视化判读平台。整星测试结果表明:该平台实现了敏捷机动复杂过程分析与可视化判读,为开展整星综合测试和在轨任务分析提供了理论参考和实用工具。     

面向有效载荷的准实时在轨健康评估系统

卫星遥测数据通常有2种手段获得，一种是卫星经过地面测控站下传的实时遥测和延时遥测;另一种手段是通过数传分系统下传的全球遥测。全球遥测作为监视卫星载荷健康状态的主要手段，存在数据量大、文件数量较多、人工处理和判读工作量大等问题。针对该情况，提出准实时在轨健康监视系统的设计方案。该系统具备遥测源码定时获取、有效载荷遥测数据提取和解析、遥测数据存储、遥测数据自动判读和特征统计、超限报警、曲线显示和数据输出等功能，可对卫星有效载荷的健康状态进行准实时、自动化的监视和评估。     

基于微处理器的载人航天器地面测试设备环境参数监视系统设计

环境参数监测对载人航天器地面测试设备的有效运行具有重要反馈作用。为提高温湿度等环境参数监测的自动化水平和测点分布的灵活性,提出了一种基于单片机微处理器的远程环境参数监视系统设计方法。该系统具有体积小、传感器可配置的特点,可以实现8路温湿度、烟雾浓度环境参数的同步实时测量,用户可以根据需要配置测点并设置参数越限阈值。系统向用户实时发布采集的数据和预警信息,其中预警信息也可通过GSM消息形式发送以实现远程监控。该系统的应用可以实现环境参数变化趋势判读,掌握各测试工况下的地面设备实际工作状态,从而对环境控制进行有效反馈。     

一种航天器热平衡试验温度稳定判据确定方法

针对典型航天器热控设计与传热过程特点,建立了设备与舱体动态耦合换热集总参数模型。提出了一种基于热时间常数的航天器热平衡试验温度稳定判据确定方法,给出了双节点耦合换热型航天器系统的热时间常数定义,建立了热平衡温差与温度变化率的对应关系。提出了基于Levenberg-Marquardt最小二乘法温度曲线拟合的热时间常数实时修正方法,该实时修正方法可用于多节点耦合换热航天器热平衡温度稳定判据确定。讨论了目前广泛采用的航天器热平衡试验温度稳定判据的适用性,研究结果可用于指导航天器热平衡试验中温度稳定判据确定。     

航天器电源智能判读规则框架构建与应用

规则判读是航天器地面测试与在轨异常检测的重要手段,具有机理清晰、结论明确、易于工程实施的优点。目前,判读规则制定缺乏指导性框架与模板,不利于规则的有效推开。针对该问题,文章基于航天器电源设计机理与判读方法论,从工作模式分析、冗余遥测一致性、遥测参数功能关联、能源趋势分析4个方面出发,设计了航天器电源智能判读规则框架,并在航天器测试与在轨监测中进行了实例化应用。应用结果表明：智能判读规则框架能提升航天器电源系统异常的实时检测能力,可作为国内航天器电源健康状态监测的技术参考。     

基于TeeChart的无人机实时参数显示及告警系统

为了直观显示无人机故障高发段关键参数的变化情况,提高无人机发射飞行成功率,设计一套数据实时分析显示系统,并在.Net环境下使用TeeChart技术实现系统设计。实践证明,基于TeeChart的数据实时分析显示系统界面简洁,操作简单,稳定性好,能够通过判读实时数据与期望值偏离的百分比给出告警信息。     

数据驱动的运载火箭氧涡轮泵异常分析方法

基于模糊聚类和LSTM网络，提出了一种数据驱动的运载火箭发动机氧涡轮泵数据异常分析方法。通过模糊聚类对工况复杂，标签不完整的数据样本进行预分类，得到完整的标签并且分析特征贡献度，为LSTM网络的特征筛选和训练打下基础；通过LSTM网络对氧涡轮泵数据进行预测，并计算预测结果与原始数据之间的平均误差，再根据非参数阈值计算方法计算的阈值判据来判断设备是否异常，最终实现了氧涡轮泵数据驱动的故障检测报警，相较于红线阈值检测方法准确率提升7%。     

基于VC＋＋的液氧/煤油动力系统自动紧急关机软件设计与应用

自动紧急关机系统是火箭动力系统试验的关键环节,是推进系统和试验台的有力安全保障。针对液氧/煤油动力系统热试车威力大、响应快的系统特性,研发了基于VXI的数据采集系统及紧急关机系统,依据功能需求设计开发了基于VC＋＋的关机判读软件。首先设计了关机判读软件系统的采集、报警、实时存储、图像显示等基本功能模块,其次阐述了基于VC＋＋的关机判读软件的具体实施方案,包括软件应用环境和核心程序流程,展示了关机判读软件的应用主界面;详细分析了影响自动关机响应时间的主要因素;通过一百多组模拟数据进行了软件功能性、故障检测能力等多方面的测试,实时性和准确度均达到了系统设计要求。某次液氧/煤油动力系统热试车对本系统的应用进一步验证了其性能的优异性。     

三阶时变离散系统的一致渐近稳定性

特征建模的方法为智能控制器设计和一些高阶对象进行低阶控制器设计提供了理论依据，特别是为大型空间挠性航天器的控制提供了一种有效的途径。但是，对于阶次和参数未知的高阶线性定常系统基于特征模型设计的自适应控制方案，其稳定性问题尚未完全解决，这一问题实际上归结为时变离散系统的稳定性问题。对于位置保持或位置跟踪控制，基于特征模型设计的自适应控制方案其稳定性问题即为三阶时变离散系统的稳定性问题，利用Lyapunov直接方法定量地给出了三阶线性时变离散系统和一类非线性三阶时变离散系统一致渐近稳定的判据，从而为基于特征建模设计适当的控制律以满足稳定性的要求提供了理论依据。     

载人飞船自动化测试平台的设计与应用

载人飞船测试模式复杂、参数多,自动化测试一直难以全面应用。文章提出的自动化过程控制与分析平台,以全周期测试过程为对象进行设计,采用子项目设计的方法将复杂的项目层层分解并进行组合复用,以解决载人飞船难以应用自动化测试的难题。自动化测试平台具有指令自动发送过程控制、参数自动分析判读、过程数据与管理信息自动收集等功能,是一个自顶而下的全周期测试平台,可将测试工作前移,在分系统联试阶段即开始程序设计、判据设计与验证工作,将人的经验固化,实现由主观经验到客观知识的转变。该平台在神舟11号载人飞船综合测试任务中首次进行应用,覆盖了任务期间地面测试阶段的全部测试项目,测试效率综合提升约30%。该平台积累的知识库和管理经验可直接应用于后续载人飞船,并可应用于空间站等其他载人航天器。     

机器人动态受力感知及零重力运动模拟技术

针对航天器在轨服务任务的地面零重力模拟需求，研究基于工业机器人的零重力运动模拟技术。建立基于BP神经网络的受力感知预测模型，该模型采用机器人末端姿态、加速度、角速度和角加速度作为输入层参数，采用机器人末端六维力传感器数据作为输出层参数，实现了对机器人末端负载的高精度动态受力感知。设计正交试验方法确定机器人的运动路径点进行样本数据采集，实现了受力感知预测模型对机器人全工作空间的覆盖。进一步，基于对机器人末端负载的受力感知数据，应用动力学理论计算负载在失重状态下的运动速度，并控制机器人执行相应的运动，实现了对机器人末端负载的零重力运动模拟。     

梦天实验舱初始轨道快速计算策略与分析

初始轨道是航天器入轨评价的关键判据，快速准确计算初始轨道可在入轨异常时为应急救生控制赢得时间。针对传统初始轨道计算方法时间与精度不能兼顾的问题，设计了初始轨道快速计算策略，根据运载火箭加速度变化率来判断舱箭分离时间，采用基于动力学约束的实时轨道滑动批处理方法累积超短弧分离后数据计算初始轨道，对利用各种数据源确定的多组初始轨道进行逻辑优选判断。通过梦天试验舱仿真数据验证表明:使用该策略计算初始轨道，可达到事后精密定轨同等精度，计算时间控制在1 min以内，时效性远超事后精密轨道确定方法。     

自动判读系统在载人航天器电测中的应用

为提高载人航天器电测的效率和准确性,文章引入自动判读系统。该系统判读知识表达可支持多种运算符和函数,知识覆盖面广;推理机的设计充分考虑了载人航天器测试的特点,数据判读准确性高,实时性好。系统目前已实现参数判读、指令判读、事件判读和指令监视等功能,在后续载人航天器电测中将发挥更重要的作用。     

一种航天测控设备技术状态快速自动建立方法

根据传统测控设备技术状态的建立方法,每个参数宏对应唯一一种技术状态,一个测控任务可能需要装订上百个甚至上千个参数宏,当航天器技术状态发生变化时,还需要人工操作更换参数宏,这为测控设备技术状态的建立、设备操作、应急处理和技术状态管理带来了很大困难。提出了一种测控设备技术状态快速自动建立方法,设计了支持多测控体制、多工作频段、多目标的参数宏结构以及与之匹配的设备工作计划,实现了测控设备技术状态的快速自动建立。     

模型参数扰动下的火星大气进入鲁棒状态估计方法

针对火星大气进入段模型参数扰动及动力学系统的强非线性影响导航系统状态精确估计问题，提出了一种模型参数扰动下的鲁棒插值滤波（DDF）方法。该方法在传统插值滤波方法代价函数的基础上，通过把扰动参数对状态估计精度影响的度量矩阵乘积的迹增广到代价函数，推导了具有解析滤波增益形式的鲁棒插值滤波方法。同时，通过实时计算进入过程中导航系统的非线性，基于系统非线性度给出了鲁棒插值滤波方法阶次自适应选取准则。只在系统强非线性阶段采用高阶鲁棒插值滤波方法，既保证状态估计精度，同时满足导航系统实时性需求。仿真结果表明，提出的鲁棒插值滤波方法比传统的一阶插值滤波方法估计精度更高，能达到二阶鲁棒插值滤波方法的估计精度，比整个进入过程采用二阶鲁棒插值滤波方法具有更高的解算效率。