趋势分析法在卫星在轨管理中的应用

深入研究趋势分析方法在卫星在轨管理中的应用,可以弥补长期以来运用参数门限方法发现异常的缺点,帮助在轨管理人员了解卫星重点部件的性能变化,及时发现相关部件的在轨异常,提高其专业分析能力。文章以范例的形式,利用趋势分析方法针对卫星重点部件的遥测参数进行了分析,并得到星上是否异常的结论。     

导航卫星在轨运行分析与管理

为加强导航卫星在轨管理,提高在轨处置效率,提升星座服务整体性能,在充分总结导航星座在轨三方协同管理经验的基础上,创新性地开展了星座在轨分级管理工作实践。通过在轨组织分级管理、异常问题分级处置、遥测参数分级监视、支持系统分类管控等管理实践,对星座卫星星上产品特性及趋势分析进行周期性评估、关注卫星长期稳定运行健康状况、持续开展卫星使用策略优化,有效保证星上状态可控,最大程度提高卫星在轨处置能力。通过在轨分级管理实践,提高了异常处置效率,确保判读全面、处置准确,实现了在轨管理的模式化、专业化运行,对星座系统在轨管理工作具有重要的参考价值。     

基于遥测数据的卫星在轨飞行温度仿真算法研究

研究一种基于遥测数据的卫星在轨飞行温度仿真计算方法,以卫星热控边界温度遥测参数作为仿真计算模型基准温度参数,挖掘星上设备温度与安装边界（热控边界）温度之间的数值定量关系,形成卫星温度关系数值矩阵。通过基准温度遥测数据与卫星温度关系数值矩阵之间数值运算,实现卫星在轨飞行温度仿真预计,计算误差小于2.5℃。     

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。     

卫星遥测信息自动监视处理系统设计

根据卫星遥测信息主要依靠人工监视处理的现状,为及时准确地判断卫星运行状态,文章提出了遥测信息自动监视处理系统的设计方案。根据卫星运行控制计划,进行遥测仿真,通过遥测数据与仿真结果的分类比较,实现卫星状态自动预警、报警,生成遥测监视报告。     

在轨卫星综合数据库系统的设计与实现

针对卫星在轨相关数据(卫星在轨综合数据)种类繁多,数据量大,查询时效性要求高等特点,对管理卫星在轨综合数据的关键技术进行了研究,提出将卫星在轨综合数据分类处理的方法,即利用遥测数据变化缓慢的特点采取变化存储的方法,压缩遥测数据的存储量,同时图形查询遥测数据时使用特征值提取算法快速完整地绘制遥测曲线;对于计算结果与在轨运行信息,采用数据类型描述的方式实现多类型数据的统一管理,较好地解决了计算结果与在轨运行信息数据管理复杂,数据类型扩展困难等问题。在此基础上,设计并实现了一套卫星在轨综合数据库系统。     

应用HP滤波的卫星遥测数据预测方法

卫星遥测数据预测分析在故障预警中发挥着重要作用。文章将用于时间序列分析的HP (Hodrick-Prescott)滤波引入到遥测数据分析领域中,提出了基于HP滤波分解的卫星遥测数据预测方法,并设计了在轨应用的系统方案。利用HP滤波将遥测数据的时间序列分解成趋势成分和波动成分,并根据各项特点分别使用多元自回归和季节型单整自回归移动平均(ARIMA)模型进行预测,然后叠加趋势成分和波动成分各自的预测值,得到最终组合预测结果。该预测方法可以有效降低由趋势性、波动性等因素相互影响产生的误差,提高预测精度,其系统方案可在卫星监视、故障诊断和预警中实际应用。利用预测方法对某卫星行波管阳压遥测数据进行分析,验证了预测方法的正确性和有效性,在半年时间内的预测结果的相对误差小于0.04%。     

卫星多通道异构遥测数据融合分析与比对方法

遥测数据是航天器研制阶段最重要的产品成果之一，是检测航天器功能及性能指标、验证航天器各系统研制成果，以及分析在轨测试数据的重要基线。航天器各通道的遥测数据的正确性和有效性显得尤为重要，本文提出一种卫星多通道异构遥测数据融合分析与比对方法，实现多通道异构遥测数据的预处理、融合分析、融合比对等，解决了直接人工判读效率低和准确性差的历史问题，有效提升卫星综合测试和在轨监视的数据分析效率。     

高分三号卫星自主健康管理系统设计与实现

在分析遥感卫星自主健康管理需求和目标的基础上,对自主健康管理进行分级,提出高分三号(GF-3)卫星自主健康管理系统架构,设计可重配置的遥测在轨实时监测与量化管理系统,实现了标准化遥测监视表设计、可量化故障事件包设计、可量化统计事件包设计、故障和统计事件包自主生成条件、曲线比对功能等共性关键技术。GF-3卫星在轨运行结果表明:卫星能够在非地面干预的情况下自主对整星健康状态进行实时监测,并在故障发生时实施自主诊断、隔离和恢复,最大限度地保证卫星安全,有效提高卫星在轨自主运行的可靠性。     

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。     

基于函数解析的卫星测试数据自动判读

以某在轨故障诊断课题为研究背景,针对目前卫星测试系统遥测数据判读主要依靠人工完成,效率低,可靠性低,对测试进度影响较大,还消耗大量人力的问题,通过调研卫星遥测值变化规律以及现有遥测数据判读方式,提出一种开放的判读函数编译平台,并在平台上实现了遥测数据的自动判读,提高了测试效率,减少了人力消耗,有利于实现在轨监测和卫星测试的自动化。     

基于推演式聚类学习算法的卫星健康状态监视系统

提出一种基于推演式聚类学习算法的卫星通用健康状态监视系统,应用卫星运行数据构建多维空间向量集,通过聚类生成健康状态知识库,可以实时监视卫星遥测状态。使用某卫星热控分系统的测试数据对该系统的有效性进行了验证,结果表明:该系统具有较好的卫星异常健康状态识别与评估的能力和准确度,可为卫星健康状态监视手段的选择提供参考。     

导航卫星遥测数据趋势预测技术研究

介绍了基于遥测数据的趋势预测方法、基于物理模型的趋势预测方法和基于知识的趋势预测方法的适用对象和特点。文章对导航卫星遥测数据进行了分类,重点研究了基于遥测数据的趋势预测方法,给出了各类算法的适用性;并针对传统SumSin模型、ARMA模型的局限,给出了改进措施和实现流程。最后搭建了验证系统,用于上述算法的验证和导航卫星参数的提前预警。     

一种小卫星在轨自主测试方法

提出了一种基于星上网络的小卫星系统层面的自主测试方法,能够在较少的人工参与下,可靠地完成卫星的在轨测试。主要测试内容有卫星重要参数监视、遥控指令的自主测试、指定任务的自主测试。该星载自主测试方法是通过软件实现的一种开放式的测试框架,藉此进行卫星上的各种测试。     

基于遥测遥控包应用标准的星载状态实时监测系统设计

为解决我国卫星星载健康状态监测中存在用户需求不统一、软件代码复用率低和监视规则修改不灵活等问题,文章研究了遥测遥控包应用标准(PUS)中相关的星载监视业务、事件报告业务和事件动作业务,分析了其间的关联关系,并基于PUS标准设计了一套在轨实时状态监测系统。该系统利用实时的遥测数据和星上状态监视规则完成卫星健康监测,具有较强的灵活性和通用性,并已在某原理样机中得到实现。此系统可为后续型号星载健康管理功能设计与实现提供参考。     

一种基于历史遥测数据的在轨卫星故障预警系统

对在轨卫星遥测数据的变化规律进行了分类,研究了数种主流的数据预测理论并分析了其适应性,由此提出了一种基于历史遥测数据的在轨卫星故障预警系统构架,并定义了其中各模块的功能以及接口关系,给出了实际应用的效果。这个系统对及早发现故障、维持在轨卫星的安全稳定运行具有重要价值。     

地球同步轨道区域电磁频谱监视效能分析

地球同步轨道区域电磁频谱的监视效能进行了分析和仿真。首先针对目标卫星主瓣,进行了频谱监视的目标覆盖率与监视概率分析,结果表明通过主瓣方式实现频谱监视的可行性较差;进而提出基于目标卫星副瓣进行频谱监视的方法。理论分析得到了实现同步轨道目标卫星全覆盖的轨道高度差、监视角及监视距离之间的关系;最后以实际在轨的同步轨道卫星作为目标样本库,进行目标覆盖率仿真分析,结果验证了基于目标卫星副瓣进行地球同步轨道区域电磁频谱监视是可行的。     

中高轨道卫星热控涂层太阳吸收比退化快速估算方法

根据中高轨道卫星热控涂层温度变化的周期性规律,提出了一种基于待定系数方法的热控涂层在轨性能变化估算方法,此方法仅利用温度数据,不需要卫星光照角、材料热容量等其他参数,降低了以温度反演热控涂层在轨性能变化的参数要求和计算难度。利用该方法,在参考了现有的卫星光学太阳反射镜(Optical Solar Reflector, OSR)太阳吸收比退化的在轨数据和地面试验数据的前提下,同时为计算数据的稳定性,文章估算了某卫星在轨运行580天至1670天约3年的时间里,卫星上OSR的太阳吸收比在轨性能变化情况,结果显示某卫星OSR在约3年的时间里,太阳吸收比仅增加了不到0.01,具有很好的稳定性。     

GEO卫星氢镍蓄电池压力在轨特性研究

针对多颗地球静止轨道(GEO)卫星氢镍蓄电池组压力数据在轨正向漂移的现象,文章分析了测量方式及温度对压力遥测的影响,提出基于小波分析和平稳时间序列分析的数据趋势项提取方法,并在数据趋势项的基础上建立压力遥测的修正模型。以该模型为依据,预测下一个地影季充电压力终止点。研究结果:可以在地影季到来前,及时调整氢镍蓄电池组在轨充电终止阈值和报警阈值,防止过充电,确保蓄电池组在轨管理的准确性和安全性,并有效提高蓄电池组寿命。     

基于双总线的FY-4卫星测控数管分系统及应用

介绍了风云四号(FY-4)卫星测控数管分系统特点及其应用。给出了测控数管分系统的组成和工作流程。采用CCSDS协议分包遥测,提出了虚拟信道遥测包调度策略、遥测包传输灵活配置策略、高精度高频可编程遥测,以及境外遥测全程采集4种分包遥测优化方法,实现了自主动态遥测采集和下传、在轨遥测异常排查、重点遥测波道高精度高频采样、卫星发射至定点过程的遥测盲区消除。分包遥控采用遥控数据优先级选择策略,保证了遥控与程控指令同时输出,实现了卫星发射至定点全过程的程控管理功能。设计了部件级和整星级故障管理策略,对部件级故障具备一定自主管理功能,其检测策略可对部件级故障进行诊断与切换重组,实现了对卫星重要故障状态的监视与应急处置。采用1553B+SpaceWire双总线结构,既满足了高低速数据使用需求,又提高了数据传输接口的通用性,同时对卫星重要参数有备份与恢复功能。FY-4A星表明:其测控数管分系统实现了预期的功能。