载人航天器系统防操作失误设计分析

载人航天中任何人为操作错误都会对载人航天器系统和航天员的安全构成威胁。文章对载人航天器系统中人的操作特点进行了论述,并对保证载人航天器安全而进行的防操作失误设计问题进行了探讨。在此基础上,提出了进行载人航天器系统防操作失误设计的方法以及提高航天员操作可靠性的措施。     

载人航天器在轨维修性系统设计

针对载人航天器在轨维修的特殊性,提出了适用于载人航天器系统设计的维修性设计思想。根据维修性设计理论和工程设计的实际需求,建立了载人航天器维修性系统设计流程,给出了维修性系统指标的确定方法、在轨可更换设备的选择方法、以及维修性分配和预计方法。为载人航天器系统维修性设计提供了一个技术途径。     

CPS在航天器控制系统中的应用分析

航天器控制系统是一种典型的信息-物理融合系统(CPS),应用CPS技术将是提高航天器控制系统设计正确性和效率的一个重要途径.在探讨CPS系统特征和CPS技术研究的进展以及分析航天器控制系统的技术特点的基础上,分析了在航天器控制系统中应用CPS技术的可行性,提出了基于CPS技术的系统设计的新思路和技术途径,并研究了在航天器控制系统中应用CPS技术需解决的问题和面临的挑战.     

天宫一号目标飞行器GNC分系统容错策略设计

天宫一号目标飞行器是中国研制的新一代专门用于交会对接的大型载人航天器.为保证其长期在轨安全可靠运行,顺利完成与载人飞船的交会对接任务,以及单体飞行和组合体飞行期间的姿态和轨道控制任务,要求GNC分系统设计充分的容错策略.对GNC分系统软硬件平台进行介绍,对敏感器、执行机构以及控制器的软硬件容错策略进行详述.该策略在实际应用中得到验证,结果表明设计合理,可以有效提高GNC分系统的系统性能和可靠性.     

《空间数据系统》（第二版）

随着载人航天、深空探测、卫星导航通信、卫星遥感的快速发展,以及空间网络、天地一体化网络的建设推动了空间系统技术的发展和广泛应用,空间信息资源日益成为重要的战略资源。空间数据系统可以定义为对航天器获取的、产生的以及相关信息进行可靠、安全的处理、传输、存储、分发等各部分的集成。既不仅是“空间数据的系统”,因为它包含地面数据穿越空间网络;也不全是“空间的数据系统”,因为它还包含地面处理的系统。更全面地说,它是航天器内部各分系统（含有效载荷）之间、航天器之间、航天器与地面系统之间信息流动涉及的数据和软硬件系统。     

航天器集群控制与规划算法仿真验证平台设计

航天器集群作为一种新兴的多航天器协同模式，已经成为分布式空间系统的一个重要研究课题。很多关于航天器集群的关键技术需要在地面进行仿真、分析和验证。针对上述需求，设计了一种仿真验证平台，在地面实现了对航天器智能集群导航、规划与控制算法的全物理分析和验证。首先，给出了仿真验证平台的几种位姿识别方案，重点分析了一种基于单目相机的全局位姿识别技术，提出了一种基于气浮技术的航天器集群控制与规划算法仿真验证平台的总体设计方案，并定义了集群的运动场行为函数，设计了基于滑模控制的路径规划算法。最后，通过仿真验证了本方法的可行性和有效性。     

载人航天器

人类进入太空乘坐的是载人航天器。40多年来,载人航天器从最初的乘坐1人环绕地球飞行1圈,发展到多人长期在太空飞行,人在太空持续飞行时间长达1年以上;载人航天器的建立从在地面建造、一次发射入轨,发展到将部件送入太空在太空组建;载人航天器的规模从最初的不足2吨、长度不足3米、容积只有几立方米,发展到4百多吨、长达100多米、容积1千多立方米;人类在太空的活动,从躺在座椅上一动不动,发展到进行广泛学科的科学技术实验;人类进入太空的范围,从环绕地球运行的近地轨道,发展到多次十多人登上另一个星球——月球。载人航天器发展至今日,按用途可分为五大类:用于突破载人航天技术的试验性载人航天器、用于太空技术试验的载人航天器、用于天地往返运输器的载人航天器、用于在太空短期或长期运行的载人航天器、用于飞往其它星球的载人航天器。     

航天器控制系统高可信度地面测试技术

随着航天器复杂程度和指标要求的不断提高,高可信系统级地面测试越来越凸显其重要性.以工程应用为出发点,对航天器控制系统高可信地面测试涉及的相关理论和技术进行探讨.提出了测试可信度的定义,并以航天控制工程为背景分析了测试可信度的影响因素.在此基础上,系统介绍了柔性化原型测试、航天器控制系统指标专项测试、高可信动力学建模、高可信信号源技术等方面的初步研究成果.     

空间扫描

美国“空间跟踪与监视系统”通过两项关键地面系统试验最终地面段验收试验在“空间跟踪与监视系统”(STSS)地面操控中心完成。在过去的2年半内,诺格公司已研发与试验了支持STSS航天器遥测、跟踪及指挥和任务数据处理的地面系统,并交付至STSS系统试验和运行小组。这种地面系统能够将地面操作硬件和软件运用在STSS航天器和有效载荷的临界风险降低试验、STSS地面操作和维修程序的研发和验证,以及STSS地面操作人员的训练和认证过程中。最终STSS运行就绪验证持续了72h,成功演示了地面系统硬件和软件操作。STSS演示卫星将于2008年从…     

多舱段载人航天器CO2去除系统性能仿真分析

多舱段载人航天器通常由主控舱段利用舱间通风对组合体空气环境参数进行集中控制.利用Ecosimpro建立了一种多舱段载人航天器CO₂去除系统性能仿真分析模型,包括舱体模块、乘员模块、CO₂净化模块、舱间通风模块,并对三舱段载人航天器CO₂去除系统性能进行了计算分析.结果表明,当净化装置进风量为0.007 2 kg/s,非主控舱段驻留人数达到6人时,会造成非主控舱段CO₂分压超出700 Pa的指标上限.此时增大舱间通风量对降低非主控舱段CO₂分压的效果并不明显,有效的控制方式是增大净化装置进风量.当净化装置进风量增加至0.011 3 kg/s时,非主控舱段CO₂分压可降至700 Pa以下.该工作有助于加快载人航天器空气环境控制系统的设计和改进流程.     

天宫一号目标飞行器控制计算机的设计与验证

与载人航天一期＂轨道舱＂相比,载人航天二期天宫一号目标飞行器对控制计算机的功能、性能和环境适应性都提出了更高的要求.依据GNC分系统对控制计算机的功能与可靠度需求,介绍天宫一号目标飞行器控制计算机的容错方案、硬件设计、系统软件设计、可靠性分析和试验验证情况,地面验证结果表明：天宫一号目标飞行器控制计算机设计满足GNC分系统的需求.     

基于拜占庭容错体系构架的航天器控制系统测试性设计与分析

摘要： 飞行控制系统作为航天飞行器的关键机载系统,其运行情况直接关系到飞行任务的成败.通过良好的测试性设计,可以提高系统的可靠性和安全性,减少维修人力及其他保障资源,降低寿命周期费用.对拜占庭容错体系结构的航天器控制系统和分层多信号流图模型的测试性设计和建模方法进行了详细的叙述,并对基于拜占庭容错体系结构的航天器控制系统进行了测试性建模,通过测试性建模和分析系统（TMAS软件）验证控制系统测试性设计的正确性和有效性.     

嫦娥四号着陆器载荷电控箱地面测试系统设计

航天器电子设备的地面综合测试是航天器研制过程中的重要环节，对设备功能验证及性能评估具有重要作用.传统的地面综合测试系统可重用性差，导致研制周期长且人力、设备投入较大.嫦娥四号着陆器载荷电控箱的地面测试系统采用模块化、可重用和CPU+FPGA单机集成体系结构，是集供配电测试、1553B通信总线仿真测试、间接指令测试、异步串口通信测试、实时数据处理等功能于一体的综合测试系统，适用于航天器电子设备单板调试、单机测试、软件配置项测试以及环境模拟试验等不同类型的测试.通过嫦娥四号着陆器载荷电控箱各项接口、功能、性能指标等的测试，证明该系统满足支持设备单机调试、软件配置项测试、状态确认和问题排查等测试需求，有力支撑了嫦娥四号着陆器载荷电控箱的单机设备研发，为嫦娥四号着陆器任务实施提供了有效保障.      

航天器电源母线品质地面测试方法浅析

航天器供配电系统作为航天器上用于产生、存储、控制、传输与分配电能的子系统,其地面测试与评价工作是航天器地面电测工作的重要组成部分。航天器电源系统作为典型的直流分布式电源系统,其母线品质与系统稳定性密切相关。通过对航天器电源母线品质地面测试与评价方法进行分析,给出了测试系统的简要设计,并对技术发展趋势进行了预测。     

基于有限状态机的操作系统需求层形式化验证

操作系统是航天器必备的基本软件，操作系统的可靠性和安全性直接关系航天型号任务的成败.虽然目前已采用多种手段对操作系统进行可靠性和安全性保障，但仍存在不能完全排除缺陷的情况，因此对空间操作系统开展形式化验证研究势在必行.需求层验证是操作系统形式化验证的一部分，本文在分析操作系统需求的基础上，采用有限状态机在操作系统需求层进行形式化描述，并针对应用在某航天器上的SpaceOS2在需求层进行了建模，相应地在定理证明工具Coq中进行了描述建模；然后定义了六条操作系统应满足的全局性质并进行了形式化描述，给出了系统模型满足这些性质的机器可检查的证明.证明结果表明采用有限状态机方法对操作系统需求层进行形式化验证是可行的，为进一步全面形式化验证奠定了基础.     

航天器的低轨道卫星网络接入

随着空间技术的发展,航天器网络化的趋势不断增强。航天器不仅需要将数据实时地传输到地面,而且需要与其他航天器实现信息共享。通过建设LEO卫星网,容易实现航天器的数据传输与共享,但是航天器的网络接入是研究难点之一。如果针对不同系统采用不同的接入方法,将增加接入的复杂度。通过采用区域路由方法,提出一种通用的接入方法,不仅简化了航天器卫星网络的接入,也简化卫星网络系统的设计,实现了接入方法与网络设计的适当分离。计算机模拟表明该方法的可行性。     

嫦娥一号卫星的地月转移变轨控制

文章阐述了嫦娥一号卫星地月转移阶段(从星箭分离到进入使命轨道)的高可靠、高精度自主变轨控制方案,介绍了飞行轨道、轨控策略及控制参数优化、星上自主变轨控制的系统设计和相关参数的地面标定等,给出了在轨飞行试验的验证结果。     

无缆飞行器的电能和信息一体化无线传输技术研究

针对航天飞行器电气设备间连接电缆网复杂沉重的问题,提出了一种面向无缆飞行器的电能和信息一体化无线传输技术方案,该方案能够实现飞行器舱内仪器设备间无线互联和器地间的无线互联;分析了其在飞行器型号工程应用所面临的关键技术,并阐述了其应用前景,为未来航天飞行器电气系统的快速集成设计提供了新的思路和解决途径。