NASA任务操作与控制结构项目

航天任务复杂性的增加与航天任务预算的急剧削减之间的矛盾造成了要求迅速降低卫星的设计与操作费用的巨大压力。为实现这些费用的降低，一种主要的方法是降低支持任务操作系统的开发操作费用。     

为使操作费用最佳化的地面部分重用

航天任务的操作费用占整个任务费用的１０￣１５％，为了使正常操作的费用最低，并尽量延长实用卫星的寿命，从而增加总任务投资的回报，探讨地面部分设计方案最佳化方法越来越重要。本文介绍了欧空局在一系列任务地面部分开发和操作方面的经验，以证明可在直接重用，采用通用部件和任务专门开发之间正确折衷，实现最小风险开发并使操作费用最佳化。     

验证Internet技术用于空间通信

NASA哥达德航天中心 (GSFC)正在进行一项被称作“将任务作为Internet节点来操作 (OMNI)”的计划 ,以验证将Internet通信技术用于空间通信的可行性。其目的是为将来的空间任务提供全球寻址能力、标准网络协议及Internet应用能力。 2 0 0 2年 8月进行的航天飞机飞行对这样的通信结构和操作概念进行了配置和测试 ,该实验被穿插在一项称作“航天飞机上的通信导航论证 (CANDOS)”的任务中进行。该任务使用装在航天飞机舱内的一部小型可编程收发机 ,与NASA地面跟踪站以及NASA中继卫星系统进行通信。这种收发机包括一个运行Lunix操作系…     

低成本航天任务保障设想

本文提出了一种新的端－端地面系统的结构，目的是减少总的航天任务任务地面支持费用。喷气推进实验室（ＪＰＬ）现用地面系统的操作、维护、部署、再生产和文件资料费用很大。在ＮＡＳＡ预算被削减这样一种气氛下，本文提出的结构由于能大幅度降低上述各项费用，从而更有现实意义。目前，地面支持功能（即接收机、跟踪、测距、遥测、遥控、监视和控制）分布在不同机柜中的几个分系统中。利用现有的多芯片模块（ＭＣＭ）封装技术，这     

欧空局的多任务地面基础设施(1996-2005)

为了支持欧空局(ESA)下世纪的多项卫星任务,该局正在建设地面多任务基础设施,支持1996-2006年之间预期发射的10多种不同类型的卫星(科学、地球观测、通信、货运飞船)。 该基础设施为不同任务提供公共的地面设施,其中心设在欧洲空间操作中心(ESOC),将延伸至FSA不同的地面站。 该基础设施包括6个主要系统: ·备有相应遥测、遥控处理器,以面向目标法建造的飞行控制系统; ·配有一整套综合性软件以及相关用户接口的飞行动力学系统,用于姿态和轨道的确定及控制; ·地面站监视及控制系统; ·遥测处理系统 ·遥控编码器; ·多用跟踪系统。 本文描述了该基础设施的各个系统,它们的相互接口以及实施计划。论述了该基础设施的设计方案以及采用的基本技术,特别突出了技术及操作上的先进性,以及这种方式的成本效益。     

人工智能在航天飞行任务规划中的应用研究

 在航天飞行任务中，如何设计航天器的飞行过程，如何确定地面对航天器的控制操作，如何制定飞行控制计划等，是地面飞行控制中心面临的重大问题，也是航天飞行任务规划所要解决的基本问题。在充分认识和把握人工智能基本原理、方法和技术的基础上，提出了一个基于规则演绎和状态演化的生长式推理模型，并对模型的特性进行了详细讨论，然后导出了该模型在航天飞行任务规划问题中的具体形式，从而成功地解决了航天任务自动规划的难题。通过在实际航天任务中的应用和验证，不仅证明该模型和方法是正确的、可行的和高效的，而且证明人工智能在航天飞行任务规划中有着广阔的应用前景。     

保驾导航的地面测控系统

地面测控系统与嫦娥一号探月卫星关系紧密,它既是卫星的领航者,又是卫星的保护者,在嫦娥一号整个飞行期间,它起到了保驾导航的作用。地面测控系统负责运载火箭发射和嫦娥一号卫星整个飞行任务期间的轨道测量、遥测监视、遥控操作和飞行控制,以及嫦娥一号卫星探测应用期间的任务计划的实施与操作管理,并通过高精度的测定轨道,为地面应用系统科学探测数     

低成本卫星地面控制设施的设计

该设计方法的核心是:卫星操作中的公共部分,即遥控、跟踪、子系统分析(包括遥测处理)、系统规划和调度、轨道确定和保持、数据传送和控制。特殊卫星任务的应用和操作另行考虑,以保证本设计方法可应用于许多种卫星系统。关于特殊卫星任务的讨论将限制在了解支持航天任务的地面控制设施总规模和业务范围。分离出“通用”卫星操作功能,可研究出一种低成本通用设计方法,该方法允许对系统作阶段性改进,而对在轨设施和测控性能影响极小。该方法的目标是提高卫星系统的可扩展性、可维护性和可操作性。     

小型科学卫星的地面站

为使小型科学卫星计划的总费用保持低水平,必须尽量降低地面站操作和支持费用。不仅要求操作和支持本身低费用,还要求地面站硬件以及与卫星任务有关的软件的开发也如此。Rutherford Appleton实验室(RAL)最近在IRAS和AMPTE国际卫星工程的经验已证明利用国家小型设施可以实现低费用目标。本文介绍了RAL的设施以及研究软/硬系统模块化、可靠性和少量高水平专业操作人员的不同关系而降低成本的各种方法。     

用新技术支持未来航天任务

未来的航天任务操作将是什么样？未来航天任务将从目前开发的新技术中获得多少好处？从桌面个人计算机（ＰＣ）操作整个卫星、一个星座和一族卫星的可能性如何？本文就来探讨这些问题，作为对星上自主和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ大型协议之类新技术将如何改变航天操作的前景预测。分析了“离岗”任务操作控制中心的设想及其在未来任务操作中的作用，介绍了从现有方案发展的类似情况，仔细研究了智能卫星的设想。这种智能卫星能监视自己运行状     

基于航天器控制语言的东三平台卫星遥控作业设计与实现

针对东三平台卫星的飞行任务要求,分析了地面测控系统和卫星飞行程序,提出了遥控作业的数据接口及设计原则,并通过作业例程验证了该设计方法。利用该方法设计的系列遥控作业目前已应用在东三平台卫星的测控工程中。     

载荷操作控制中心可移植可重用软件——用于高级地面数据系统的模块

哥达德航天飞行中心的任务操作部(MOD)建造了多个供飞行操作小组监控卫星的任务操作中心。通过软件重用减少系统寿命期成本已成为MOD优先考虑的问题。MOD的可移植载荷操作控制中心(TPOCC)开发小组建立了一个庞大的数据库,由14个子系统组成,包括多个可重用通用模块的100000条已交付的源指令。 迄今,已做成9个基于对TPOCC的控制中心,负责支持11颗卫星,软件重用率平均达到75％以上。本文介绍TPOCC模块是如何开发的,以及基本模块开发者、任务操作小组和用户是如何参与开发过程的。     

SCL语言：一个现成的航天器控制产品

在紧缩军事、民用和商业航天预算的时代，需要一种解决多星控制的现成方法。适用于多种航天器的标准操作接口允许地面和航天器操作采取同一种手段。许多航天工程的一个共同趋势是使航天器和地面站自主化，从而减少操作人员。接口和控制系统公司（ＩＣＳ）开发的“航天器控制语言”（ＳＣＬ）系统为航天器操作提供了一种现成的手段。ＳＣＬ系统提供了一种超描述接口，该接口对各航天工程都是标准的。它撇开航天器和地面站的硬件特性，     

用于小型探测器类航天器的廉价地面系统

为了支持ＮＡＳＡ的小型探测器（ＳＭＥＸ）工程，哥达德航天中心的专用载荷部已开发研制了一个用于航天器总装和测试以及在轨运行的廉价地面数据系统。因为系统设计方案的灵活多变和低费用，也可用于哥达德中心的非ＳＭＥＸ卫星。本文介绍该系统以及开发过程中采用的设计原则，讨论在ＮＡＳＡ目前所见到的航天器操作发展趋势下该系统如何用于低费用操作。     

实现多任务低费用测控服务的探讨

降低航天任务费用，提高航天任务的效费比是多年来各航天大国研究的重点，低费用空间操作是其中的一个重要部分。NASA提出的“更小、更快、更廉、更好”，成为各国实施低费用航天计划的指导方针。在提高卫星操作的交通方面也出现了许多新的概念和思路，如“功能最小化原则”。在技术上，低费用小型化地面站更受到市场欢迎；大力提高星上自主能力已成为小卫星的重要发展方向；地面站的联网与互操作成为实施空间操作服务的必然结果；标准化的推进，面向用户的商业化运作模式和现代管理思想等所有这些措施都体现了以更低的费用提供高质量卫星操作服务的宗旨。本文较为全面地分析了可有效降低测控操作费用的技术途径，在此基础上结合我国的具体情况，提出了一些改进、提高我国测控系统多任务低费用测控服务能力的总体思路，为我国测控系统的长远发展规划提供一些参考意见。     

通过自主数据传输操作降低航天任务费用

航天任务的当前趋势不再是进行几项昂贵的大型任务,而是向着许多小型低成本任务的方向发展。如果总预算不增加,这种趋势必定意味着每项任务的费用要降低。一部分必要的费用降低可靠标准化和自动化来得到。操作的自动化以及通信协议和操作方法的标准化可使基础设施和软件的开发、维护、甚至操作费用能被多项任务分摊,可以大大降低任务的开发和操作费用。     

航天任务计划工作模式研究

地面采用何种方式来调度运行任务系统并对航天器实施控制,是飞行控制中心面临的一个重大问题。本文针对航天任务的特点,提出了采用计划工作模式的思想与方法。首先论述了采用计划工作模式的理论依据,然后探讨了计划工作模式的基本概念、特点和要求,阐述了航天任务计划工作模式的基本内容,最后讨论了计划工作模式的关键技术以及采用计划工作模式实现飞行控制自动化的可能性。     

载荷操作控制中心可移植可重用软件——用于高级地面数据系统的模块

哥达德航天飞行中心的任务操作部（ＭＯＤ）建造了多个供飞行操作小组监控卫星的任务操作中心。通过软件重用减少系统寿命期成本已成为ＭＯＤ优先考虑的问题。ＭＯＤ的可移植载荷操作控制中心（ＴＰＯＣＣ）开发小组建立了一个庞大的数据库，由１４个子系统组成，包括多个可重用通用模块的１０００００条已交付的源指令。迄今，已做成９个基于ＴＰＯＣＣ的控制中心，负责支持１１颗卫星，软件重用率平均达到７５％以上。本文介绍ＴＰ     

跟踪与数据中继卫星系统第二套地面终端站

在九十年代及后续的时间里,跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)第二套地面终端站(STGT)将为NASA天基网(SN)的用户提供高可用性指令和控制能力及更高级的服务。TDRSS这一天基网(SN)将是国际空间站和其它用户航天器及其地面支持部分的主要通信关口。STGT含有一套带备份的分布式计算机系统,对带备份的射频(RF)到基带的设备链进行组配与控制,以完成用户数据的透明传输、用户星的跟踪测轨和中继卫星(TDRS)的控制和监视。STGT与位于哥达德航天中心(GSFC)的NASA测控网控制中心(NCC)有接口,通过该接口对STGT进行自动调度和控制。STGT还备有一个TDRSS本地操控中心(TOCC2)和一套与国内通信卫星(DOMSAT)的接口设备。TOCC2用于本地监视和备份控制,接口设备用于数据分发。本文专门介绍STGT,并重点描述为用户航天器进行中继业务的各部分的配置及其监控情况。     

加拿大的CanX-2纳米卫星

CanX-2是加拿大多伦多大学航空航天研究院空间飞行实验室（UTIAS/SFL）研发的“加拿大先进纳米空间实验（CanX）卫星”计划的第2颗卫星。CanX卫星封装了各种小型低功率设备，可进行各种进取性实验。CanX项目采用最新商业技术和适度风险控制来换取低成本和快速回旋余地。多伦多大学空间飞行实验室是国际纳米卫星开发委员会的成员。该委员会通过共用运载火箭降低卫星发射成本。CanX-2计划在2006年中期发射，该星及其搭载的两项任务的花费只有100万美元。