星箭分离后箭遥数据处理系统的软件设计与实现

星箭分离后末级火箭的爆炸造成大量的空间碎片,严重威胁载人航天等空间活动。解决措施之一就是末级火箭剩余燃料的排放。星箭分离后遥测数据处理的目的是监测分析末级火箭推进剂的排放过程。文中讨论星箭分离后火箭遥测数据的基本特点、星箭分离后火箭遥测数据处理软件各模块的主要功能,以及软件在实现过程中采用的关键技术,并对遥测处理结果数据的分析和拓展应用进行了阐述。     

实时遥测原始数据对接方法的研究与应用

实时遥测数据处理系统借鉴了事后处理中多站原始数据对接设计思路，实现了实时遥测原始数据对接。实时对接数据处理具备了实时处理的速度和事后处理的质量，提供了一种全程连续的结果，并能克服部分设备数据散乱造成的参数误解问题，更好地满足了任务需求。实时对接技术是实时遥测数据处理系统中的亮点和难点，本文提出并实现了以遥测数据帧为粒度的实时多站遥测原始数据对接方法，分析了实时对接中面临的现实问题和困难，给出了方法实现的关键步骤、核心算法和具体流程，并指出了与事后对接的相同点和不同点及难点。最后，对方法的应用效果分别同单站设备结果、事后对接结果进行了比对分析，比对结果表明了该方法的可靠性、有效性和鲁棒性。该方法已多次应用于实时任务中，效果良好。     

考虑建模误差的某型火箭末级制导方法研究

运载火箭末级发动机点火后,在制导系统的导引下,火箭最终抵达入轨位置、取得入轨速度,卫星进入运行轨道。火箭末级飞行动力学模型为非线性微分方程形式,难以利用解析方法得到火箭姿态变化特性,进而控制火箭飞行过程中的状态变量。将火箭入轨约束条件转化为最优控制的性能指标函数,利用庞德里亚金极小值原理与牛顿梯度法相结合的方式来解决动力学方程求解问题,得到末级飞行标准轨道;火箭动力学建模过程中,由于参数难以精确计量等的影响,存在建模误差,导致火箭实际飞行轨道会偏离标准轨道。对模型进行线性化处理,引入状态反馈,可以使实际飞行轨道接近于标准轨道,提高卫星荷载入轨要求精度。仿真结果表明:该制导算法可较好地减小火箭载荷入轨误差。     

商业火箭遥测数据递归解析技术

商业航天具有任务周期短、型号迭代快、成本控制严等特点，对遥测数据处理提出了准备周期短、信息配置维护便捷的新需求。本文以“规则帧、混编帧、参数” 3类数据和“整理、解析” 2个过程为筋骨，构建递归解析数据处理模型，实现了商业火箭遥测数据处理逻辑规范、功能模块强内聚性的目标，解决了传统方法处理逻辑不清晰、信息配置复杂、数据利用效率不高的问题。理论分析指出，相较于传统方法，递归解析技术可有效减少描述遥测数据的要素个数，并在存在不完整全帧的情形下显著提高数据利用率，可替代传统方法更快速地完成商业火箭遥测数据处理工作。     

长征四号乙/丙运载火箭末级空间碎片减缓技术研究与应用

为有效减少空间碎片的产生,避免空间碎片危及空间活动和航天器安全,保护空间环境,对长征四号乙/丙(CZ-4B/4C)运载火箭末级空间碎片减缓技术及应用进行了研究。基于国际上对运载火箭末级空间碎片减缓的钝化和离轨等基本要求,确定了CZ-4B/4C运载火箭末级的钝化和离轨技术。给出了改进后的剩余推进剂排放方案。介绍了其中推进剂管理、排放程序优化设计、推进剂排放污染分析、全系统地面冷流试验、排放程序兼顾离轨,以及高压气体释放等关键技术。对CZ-4B/4C运载火箭28次LEO轨道发射任务事后的末级离轨效果统计表明:末级留轨近地点高度平均下降约200km,留轨寿命降低约70%,采取的末级钝化措施在LEO任务中的离轨效果明显。讨论了CZ-4B/4C运载火箭末级留轨时间控制中后续三级发动机二次点火离轨、三级发动机三次点火离轨和姿控正推推力器离轨等主动离轨方法发展及其关键技术。研究对推动我国运载火箭空间碎片减缓的发展有重要参考价值。     

运载火箭末级剩余推进剂排放技术

完成了有效载荷发送任务之后的运载火箭末级是最具有威胁性的空间碎片源。在分析如何防止末级火箭在轨道上爆炸解体的技术途径后,本文重点就末级火箭贮箱中的剩余推进剂排放技术的各个方面进行了探讨。文中还阐述了我国对空间碎片问题的基本立场,并简要介绍了我国将对长征四号甲运载火箭末级采取的控制空间碎片生成的技术措施。     

基于粒子群算法的固体运载火箭上升段弹道优化设计研究

应用粒子群优化算法研究了固体运载火箭上升段弹道优化设计问题。设计了固体运载 火箭上升段飞行程序,构建了固体运载火箭弹道优化设计问题的粒子群算法,通过控制参数 改进和引入函数拉伸策略,对算法进行了改进。仿真计算结果表明,粒子群优化算法能有效 解决固体运载火箭弹道优化设计问题,优化方案末助推级液体推进剂消耗比原方案减少11.1 ％,算法收敛速度快,需设置参数少,易于工程实现。可为固体运载火箭弹道优化设计 提供理论参考。
     

固体火箭发动机性能天地差异性探讨

在利用飞行遥测参数反算固体火箭发动机性能过程中,存在诸多的因素影响发动机性能计算结果。对末级发动机飞行遥测性能反算的两种方法及影响因素进行了分析,对发动机性能天地差异性进行了探讨,结合某末级发动机遥测数据对各因素的影响程度进行了定量分析,重点关注了具有不同变化规律的结构质量因素。结果表明,末级发动机反算性能对弹体起飞质量很敏感,发动机附加质量、沉积质量的影响约为起飞质量的1/2;对该发动机而言,流量变化和附加质量的影响程度分别为0.15%和0.36%以内;而发动机过载条件下的沉积问题还需更深入的研究。     

智能化多站遥测数据处理系统

快速正确的遥测数据处理是航天发射试验结果鉴定评估的前提。针对传统遥测处理软件因型号需求变化造成的维护困难问题,设计并实现了一套智能化多站遥测数据处理系统。该系统将数据处理过程分为预处理层、协议解析层和参数还原层,在预处理层,提出一种帧计数约束的多站遥测数据拼接方法;在协议解析层,提出嵌套协议树和标准化1553B总线消息的解析方法,解决了传统结构化数据处理难题;在参数还原层,提出一种基于公式流处理的参数物理量还原方法。系统为多型号遥测参数处理提供了一个统一的架构,解决了遥测数据处理软件任务准备时间长和程序维护困难等难题。     

小波分析在火箭飞行遥测数据判读中的应用

针对运载火箭飞行数据特点,提出基于小波变换的飞行数据判读方法。结合小波变换的时频分析特性,论述小波变换保持数据局部正则性的理论依据。使用某型运载火箭的某次实际飞行数据,论证了小波分析方法在飞行数据判读中的适用性。尤其是在故障数据判读方面,与现有遥测处理结果相比,小波分析能够更为有效地屏蔽噪声影响、提取真实数据趋势、准确捕获故障模式,为飞行过程评定、火箭结构验证、火箭性能优化提供有力数据支撑。