卡尔曼滤波在自旋卫星章动控制中的应用

细长体结构卫星的自旋运动是不稳定的,章动有发散趋势,须进行实时的章动监视,且章动角的测量值包含有误差.通过引入一个离散控制过程的系统,介绍了卡尔曼滤波器的基本原理,建立了自旋卫星自旋运动简化的动力学模型,给出了运动方程和观测方程,详细地推导了适用于自旋卫星章动控制的卡尔曼滤波处理过程,利用该模型对某自旋卫星章动进行仿真计算,并对姿态章动联合控制和应急章动控制情况下的章动控制应用情况进行分析,得出结论：基于卡尔曼滤波的卫星章动角计算的方法正确、结果准确.     

我国成功发射“风云二号F星”

2012年1月13日8时56分,我国自主研制的第四颗静止气象卫星———风云二号07星（FY-2F）在西昌卫星发射中心由＂长征三号甲＂运载火箭成功发射升空。风云二号07星定位于东经112°赤道上空,并被命名为＂风云二号F星＂。经过在轨测试后,卫星将进入在轨存储备份,与目前在轨运行的风云二号D星和E星共同形成静止气象卫星＂双星观测、在轨备份＂的格局。该星的成功发射,对于确保我国静止气象卫星观测业务的连续稳定运行具有重要的意义。     

飞船自主应急返回控制参数确定方法及应用

当飞船在无地面测控支持的运行段飞行时,必须考虑故障情况下飞船自主返回应急着陆区的控制参数确定问题。本文根据飞船自主应急返回的主要特点和应急着陆区的选取原则,在分析飞船再入动力学过程和实际测量数据的基础上,确立了一种飞船自主应急返回的控制参数计算方法及流程,并简要介绍了该方法在“神舟4号”等飞船测控任务中的应用。     

用户星中继终端在轨应用策略

在介绍在轨用户星中继终端的分类、功能和使用现状的基础上,重点对用户星中继终端多约束条件进行了梳理分析。为缓解常态化应急测控带来的资源紧张矛盾,提出了用户星中继终端在轨应用策略,即Ka/S模式下影随测控,小S模式下定时捕获。针对Ka+小S模式下实现影随测控的可行性问题,利用STK(Satellite Tool Kit,卫星开发工具包)软件进行了仿真计算分析,结果表明:为实现影随测控,满足测控快速响应需要,要求星载S频段中继测控天线对中继卫星的覆盖范围,应大于星载中继数传天线对中继卫星的覆盖范围。     

一种地球静止轨道自旋卫星东西控制参数计算方法及应用

提出一种新的地球同步在轨自旋卫星东西位置保持控制策略,它可以在给定控制精度下,达到传统算法同样的控制效果,但大大简化了过去算法的复杂性.同时还进一步分析了影响自旋卫星轨控效率的因素,给出了相应的提高措施,这些方法都已成功地运用到我国风云二号卫星的在轨工程测控上.     

测控设备软件现状及其质量控制

对在用测控设备软件现状及特点进行了分析，指出了目前测控软件开发和测试环节中在质量控制方面存在的不足，并针对测控设备软件的特点提出了具体的软件质量控制方法，实践证明这些方法行之有效。     

实时高可用测控集群管理控制节点设计

为提高飞行器试验任务中的实时测控数据处理能力,满足高并发、大容量、强实时、高可靠的试验数据处理需求,基于实时操作系统建立了一个计算功能强大、实时性强、可靠性高的测控集群系统。为实现实时测控集群系统的原型开发,通过研究负责节点管理和任务分配的集群管理控制节点的功能,分别对系统监控软件、负载均衡软件和人机交互软件的详细设计方法开展了研究,重点解决了节点信息收集、任务分配、负载均衡、双工冗余热备份、人机交互、节点控制等技术难题,保证了实时测控集群系统的实时性和可用性,为系统软件原型开发奠定了技术基础。     

航天扩频测控系统抗传统测控信号干扰研究

随着扩频技术的应用,航天测控网形成了传统测控体制与扩频测控体制相结合的局面,会出现潜在的相互干扰问题。针对这种情况,运用仿真软件建立模型,根据传统测控信号经过相关器后频谱的变化,分析扩频测控系统的处理增益,并详细说明了在扩频测控信号接收带宽内距中心载波不同位置的传统测控信号对扩频测控系统处理增益的影响,以及不同扩频码速率下系统处理增益的变化情况。最后运用本文的分析成果进行举例计算。     

航天测控实时应用软件系统发展初探

本文回顾了测控实时软件的发展历程,总结了测控实时软件的特点及发展中存在的问题,提出了提高测控实时软件开发效率和质量、扩大测控软件功能的出路在于:逐步实现测控实时软件开发自动化;引进先进技术增强和扩大测控实时软件功能。为此,本文提出了实现测控软件开发自动化的途径以及引进多媒体及专家系统技术增强和扩大系统功能的初步设想。     

岁差章动模型更新等因素对坐标转换的影响

GCRS(Geocentric Celestial Reference System,地心天球参考系)与ITRS(International Terrestrial Reference System,国际地球参考系)之间的坐标转换方法与岁差章动模型密切相关,IERS(International Earth Rotation and reference systems Service,国际地球自转与参考系服务)规范先后推荐了3组不同的岁差章动模型。论文分析了基于春分点的坐标转换过程,在比较3组岁差章动模型间差异的基础上,以太阳系10个天体为例,计算了岁差章动模型更新、极移、世界时与地球时差值等因素对坐标转换影响的具体数值。结果表明,IAU 2006岁差-IAU 2000AR06章动与IAU 2000岁差-IAU 2000A章动间的差异,对坐标转换的影响在0.5mas以内;而IAU1976岁差-IERS 1996章动与前2组岁差章动间的差异,对坐标转换影响的最大值达到37mas;极移对坐标转换影响的最大值达到0.6″,远高于岁差章动模型更新所带来的影响;当忽略世界时与地球时的差异时,结果完全错误。通过此分析,明确了极移、世界时与地球时的差异对坐标转换影响的具体数值,可为工程计算中岁差章动模型的选取提供参考依据。     

Nutation instability of spinning solid rocket motor spacecraft

The variation of mass,and moment of inertia of a spin-stabilized spacecraft leads to concern about the nutation instability.Here a careful analysis on the nutation instability is performed on a spacecraft propelled by solid rocket booster (SRB).The influences of specific solid propellant designs on transversal angular velocity are discussed.The results show that the typical SRB of End Burn suppresses the non-principal axial angular velocity.On the contrary,the frequently used SRB of Radial Burn could amplify the transversal angular velocity.The nutation instability caused by a design of Radial Burn could be remedied by the addition of End Burn at the same time based on the study of the combination design of both End Burn and Radial Burn.The analysis of the results proposes the design conception of how to control the nutation motion.The method is suitable to resolve the nutation instability of solid rocket motor with complex propellant patterns.     

利用狭缝相机实现弹丸攻角的高精度测量研究

在分析狭缝相机测量原理的基础上,重点讨论了两个设备本身无法消除的因素对高精度测量的影响,即弹丸质心运动方向与狭缝不垂直以及弹丸的影像运动速度与胶片的运动速度不相同对测量带来的影响,并分析给出解决方法。     

克服旋转飞行器螺旋运动的方法研究

旋转飞行器虽然具有内在稳定性，但在飞行过程中一些不确定因素会导致飞行器产生螺旋运动，而非理想的关于角动量矢量纯粹的旋转运动。结合旋转飞行器自身的特点，借鉴自旋卫生的被动章动阻尼的方法，提出了一种通过主动控制飞行器内部质量块的运动使得飞行器碑的惯量主轴发生偏移，惯量矩阵由原来的对称阵变为含有非零非对角元素的矩阵，从而改变飞行器的姿态角运动来克服螺旋运动的方法，这将有助于提高旋转飞行器的资态控制精度。以某型旋转飞行器为背景进行仿真研究，计算结果证实了该方法的有效性和可行性。     

基于章动原理实施推力器标定

为了保证在实施大的变轨过程中卫星的安全，必须进行推力器对偶性检验。卫星设计部门和地面工作人员根据卫星的特点，利用姿态数据及章动原理建立了一套标定推力器对称性的方法。此方法在地球同步三轴稳定卫星轨道维持过程中得到实际检验，效果良好。     

Dual-Spin Spacecraft Nutation Control Using Articulated Payloads

A technique is presented for achieving active control of nutation on a dual-spin spacecraft with an articulated payload through use of the payload's control system. Using the Orbiting Solar Observatory (OSO)-8 as an illustration, the closed-form solution to the nutation/control system dynamic interaction is presented. Control system design criteria are developed which establish the basic stability of the interaction. Design procedures are described to achieve the most effective nutation damping. Limitations on the amount of damping which can be achieved are characterized as functions of spacecraft and payload mass properties and servodesign parameters. The design techniques presented are verified through a series of on-orbit tests recently conducted on the OSO-8 spacecraft.     

一种低轨卫星轨道预报算法

在基于EMBET（Error Model Best Estimation of Trajectory，误差模型最佳弹道估计）的雷达自校准处理过程中，需要基于给定的低轨卫星初始状态完成轨道预报，得到与雷达测量序列对应的卫星位置序列，进而通过迭代收敛过程得到误差模型参数估计。针对低轨卫星轨道迭代预报的需要，提出了一种边积分边插值的轨道预报方法。即将低轨卫星轨道积分计算过程的加速度计算结果直接应用到三弯矩插值，省略了三弯矩插值中节点矩的计算过程，同时将积分步长以及插值区间步长设置为1 s，减少了积分及插值中乘法和除法的计算次数，进一步提高了计算效率。经仿真计算表明，该方法在保证轨道预报精度的情况下，计算效率比传统低轨卫星轨道预报方法提高了约20倍，有效提高了雷达自校准处理的时效性。     

基于DAQ和FPGA开发星务软件测试平台

针对航天软件自动化测试和测试通用性要求的不断提高,提出基于DAQ（数据采集）和FPGA（现场可编程门阵列）的星务软件测试平台构建方案,在PXI（PCI eXtensions for Instrumentation,外设部件互联标准在仪器领域的扩展）系统环境下应用NI（美国国家仪器公司）的DAQ板卡和FPGA板卡实现星务软件外围数据的仿真模拟,应用Lab-VIEW编程实现信号的解析和良好的人机交互界面。在实际测试中,它能够很好地完成一系列星务软件的自动化动态测试、故障模拟测试等,大大缩短了测试周期,提高了测试效率。此平台完全满足航天软件现代化测试的要求,具有开发周期短、使用效率高、通用性强等优点。     

A Nutation Damper for a Dual-Spin Spacecraft

This paper is concerned with a high-performance nutation damper for use in dual-spin spacecraft. The damper described here makes use of a wheel of uniform mass distribution. The wheel experiences torques which are produced by inertial forces. Damping and restoring (spring) torques are provided by means of a torsional arrangement built around the center of the wheel. The performance characteristics of the above nutation damper are evaluated by considering the small astronomy satellite (SAS-A) spacecraft parameters, and the results for an optimum design of the damper are presented. Finally, the result for the optimum performance is checked with the help of an approximate analysis.