敏捷光学卫星自主任务管理系统关键技术分析

针对敏捷光学卫星单轨任务数多,成像模式复杂,应急任务响应速度要求快的特点,提出了一种自主任务管理系统分层架构设计,采用分层递进、逐步细化的方式,便于系统模块化设计和有效降低软件实现的复杂度。文章研究了任务规划与应急重规划、积分时间实时计算、任务执行自主监控3项关键技术,基于此研究成果设计的自主任务管理系统已应用于某敏捷遥感卫星平台,试验结果表明:星上使用自主任务管理系统后,支持成像任务数量提升了5倍,可以有效满足我国后续新型遥感卫星的任务需求。     

面向任务的小卫星自主指令设计

为了提高卫星的安全性、可靠性和可用性,在分析小卫星遥控指令特点的基础上,提出了面向任务的小卫星自主指令设计,把以往多条独立的间接指令组成封装系列指令,星上可以自动判断指令的执行条件,发现指令执行异常时进行处理,从而简化了卫星遥控操作。封装系列指令可以由程控指令以及星上自主产生的事件启动,文章所设计的自主指令已在多颗小卫星上成功应用。     

高分多模卫星自主健康管理系统设计与验证

在分析现有遥感卫星自主健康管理系统不足的基础上,提出了高分多模卫星(GFDM-1)自主健康管理系统设计架构,给出了关键设计内容,提出了故障判决条件优化设计及操控接口与事件报告规范化的设计思路。卫星在轨运行结果表明:高分多模卫星能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;能有效监测并报告,短期可自恢复异常;提高了卫星在轨自主运行的可靠性及地面运行管理的效率。     

导航卫星自主健康管理指标体系构建方法

针对北斗全球卫星导航系统提供高连续性和高稳定性服务的特点,提出了导航卫星健康管理指标体系构建方法,从卫星服务性能及在轨安全稳定运行方面分析影响任务成败的关键因素,转化为故障检测、隔离、预测与评估的需求,再根据需求构建健康管理指标体系,采用参数权衡法,对已构建的指标体系进行定量计算,给出具体的指标要求,作为卫星设计研制的依据。经过地面仿真计算及在轨性能评估验证,结果表明:导航卫星各分系统单机按照指标要求开展设计研制,能够满足空间信号连续性、可用性等系统指标要求,可为星载健康管理指标设计提供参考。     

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。     

微小星座卫星霍尔电推进系统自主健康管理技术研究

霍尔电推进技术已广泛地应用于微小星座卫星推进系统。其在带来各种优势的同时,也对地面测控资源及人力提出更高的要求,以满足星座卫星健康管理要求。为减少对地面测控资源及人力的需求,本文基于典型霍尔电推进系统在轨故障模式,提出自主故障诊断、自主故障隔离等技术。针对目前微小星座卫星霍尔电推进系统冗余有限的特点,提出通过Bang-Bang阀闭环控制模式切换,从而实现对霍尔电推进系统部分故障的恢复功能。并通过地面霍尔电推进系统点火试验进行了验证。试验结果表明:选择不同Bang-Bang阀闭环控制模式均可保证电推进系统可靠工作,从而实现在合理的参数配置条件下,可对故障起到有效地隔离和恢复的效果,并初步摸索一套适用于微小星座卫星霍尔电推进系统的自主健康管理技术。     

利用地磁场测量的小卫星自主导航设计

地磁场矢量是卫星所在位置的函数 ,通过对地磁场的测量 ,即可实现对近地小卫星的自主导航。本文采用卡尔曼滤波技术设计了小卫星基于地磁场测量的导航方法 ,在采用地磁场模型时选取磁偶极子模型 ,以此使设计算法的计算量大大减少。最后利用数字仿真验证了系统性能。     

面向多目标跟踪的卫星系统任务自主规划方法

随着航天技术地不断进步和卫星系统应用场景复杂性增加,星上自主任务规划在诸多领域的应用需求日益增加。针对时变的多目标跟踪问题,卫星需要在有限的资源和时间内完成面向多目标跟踪的波位调度顺序规划,然而卫星系统和多目标状态快速变化,星上如何动态调整任务优先级是影响系统效能发挥的关键。此外,卫星的计算能力等硬件限制会进一步加剧任务规划的复杂性。针对卫星对地观测的多目标跟踪问题,本文提出了一种基于分配问题建模的星上自主任务规划方法。该方法使用多目标空域、频域和卫星运动状态等信息,构建不同时刻面向不同目标进行波位调度的得分,然后将面向多目标跟踪的波位调度规划问题转化为一个二维分配问题,可在多项式时间内高效获得最优的目标规划顺序。仿真实验结果表明:所提方法能够有效解决复杂动态环境下时变多目标跟踪问题,提升卫星系统对地观测任务规划效能。     

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。     

基于数据库技术的故障诊断知识库管理系统设计

为解决传统大型复杂系统故障诊断专家系统中存在的知识库庞大、难于维护管理的问题,结合数据库技术设计了一套基于Windows平台的知识表示和知识库管理系统。该系统充分利用了数据库技术,实现了对知识库中知识的存储、添加、删除、修改和查询以及编辑过程中的一致性、完备性和冗余性要求,通过将该系统应用到运载火箭测试发射中的故障诊断专家系统中,一定程度上实现了知识处理的自动化,为运载火箭故障诊断专家系统的开发和运用奠定了重要基础。     

支持快速数据检索的数据库机系统的研究

本文介绍了一个支持快速数据检索的数据库机TDM系统。TDM系统是一个树结构的关系数据库机系统。它具有紧密耦合式树型多机结构、数据的合理划分与分布、MIMD并行操作方式、多任务的合理调度与分配、多查询优化等特点,这使得数据库操作效率大为增加。该系统并行性高,功能齐备,十分适合于需要快速数据检索的应用场合。文中侧重介绍了TDM系统的功能、体系结构、系统构成及处理方式。     

火箭导弹工程图管理系统

提出对火箭导弹的工程图纸，照片等进行管理的方法，并进行了软件实现。     

分布式协同微纳遥感星群的智能控制系统关键技术

近年来,国内外微纳遥感星座发展不断加速,通过高频重访大幅提升了对地观测的时间分辨率,但是由于单颗微纳卫星观测能力受限,难以满足多源同步与融合、高品质、大幅宽等数据应用需求。为此,将星座与星簇相结合,以星座化分布满足高时间分辨率需求,以星座节点上的星簇协同观测获取多源、高品质、宽幅数据,构建基于微纳卫星的分布式协同遥感系统,是兼顾上述遥感应用需求的有效途径。智能分布式协同控制是该系统的核心关键,为此,必须研究解决星座+星簇大规模动态微纳遥感星群控制系统的分布协同自主导航、智能运动规划与控制、智能健康预测与管理、智能组网等关键技术难题。在梳理分析国内外分布式微纳遥感系统的基础上,给出分布式协同微纳遥感星群的概念内涵,分析其特有的四方面难题,梳理总结相关技术发展现状与趋势,以期为后续该方向的研究起到一定的借鉴作用。     

航天器热控自主管理中的智能控制技术

对国内航天器上应用较多的三种热控自主管理技术,即电加热器、百叶窗、流体回路进行了介绍。并结合卫星应用实例,重点对电加热器热控自主管理技术的智能控制策略进行了论述。最后,通过对国内外发展情况的调研,提出了热控自主管理智能控制技术将向精确化、智能化、与航天器其他领域自主管理相结合方向发展的思路。     

运载火箭数学仿真数据库管理系统

介绍了运载火箭数学仿真数据库管理系统 (MSDBMS)的系统结构和系统功能 ,并对MSDBMS系统主要的设计思想和方法作了简单论述     

基于在轨运行状态的卫星稳定性与可靠性研究

为解决卫星在轨运行故障率较高的问题,文章分析了卫星在轨运行的特点,定义了卫星在轨工作状态及其与系统稳定性变化的关系。研究表明:对在轨运行安全稳定状态进行控制,能使状态保持或向高级跃迁,可提升卫星稳态及可靠性。文章最后提出了提高卫星在轨运行稳定性与可靠性的在轨运行策略与技术方向。     

航天器系统设计的可靠性准则

在对大量航天器工程案例分析的基础上,提炼出10条航天器系统（总体）设计的可靠性准则。遵循这些设计准则,将有利于航天器从系统级避免许多故障,或者消除故障对系统的影响,在阐述每条准则时,列举了一个或数个案例。