低轨航天器天基测控方法研究

我国的航天器测控主要依赖地基测控系统实施,随着民用和军用需求的不断增加,太空运行的低轨航天器数量越来越多.仅依赖地基测控系统满足这些航天器的测控需求越来越困难,费用也越来越高.探索新的、有效且经济的测控模式势在必行.天基测控技术是航天器测控发展的方向,研究和应用天基测控技术具有重要的实用价值,可以解决困扰我国航天领域多年的测控资源紧张问题.在分析美国NASA数据与中继卫星系统相关技术的基础上,提出了我国低轨航天器天地基测控模式,讨论了该模式的运行原理,设计了该模式的仿真系统,分析了应用该模式需解决的关键技术问题,通过基于设计的仿真系统对提出的测控模式进行了验证.验证结果表明了提出的天地基测控模式可行,可以满足低轨航天器的测控需求.      

在轨地球同步卫星自主工程测控研究

地球同步卫星在轨工程测控任务通常由地面测控系统完成. 随着技术水平的发展, 如果在轨地球同步卫星能够实现自主工程测控, 将大大减轻地面测控系统负担, 提高卫星独自生存能力, 降低系统运行成本, 并将成为卫星测控技术新的发展方向. 本文提出卫星自主在轨测控方案, 研究了当前地球同步卫星在轨工程测控的主要项目及实现算法. 对其进行的可行性分析表明, 尽管受到轨道测量能力的制约, 在轨地球同步卫星仍可实现完全或地面有限参与情况下的自主工程测控. 在此基础上, 设计了一种地球同步在轨卫星完全自主工程测控的原理方案, 通过分析其技术难点及存在的风险, 提出应对措施. 研究结果表明, 基于目前卫星制造水平和成熟的在轨测控技术, 实现在轨地球同步卫星自主工程测控技术可行, 其是解决卫星数量急剧增加与地面测控能力有限这一突出矛盾的有效途径.      

中继卫星系统支持中/低轨航天器飞行测控任务技术研究

随着中继测控终端小型化和高增益、宽波束天线技术的发展, 特别是中国后续 中继卫星将具备S频段多址服务能力, 使得依靠中继卫星系统实现航天器飞行 测控和所有在轨卫星的日常管理成为可能. 通过分析中继测控支持中/低轨 道卫星在轨测控的能力、优势和基于中继测控实现卫星发射弹道优化策略, 提出了定向天线中继终端应急测控方法. 研究结果表明, 中继卫星系统能够为航天器飞行任务从发射、入轨到在轨管理提供测控服务, 特别是基于多址 服务能力的中继卫星系统从数量上完全满足中国在轨卫星的测控需求, 测控效率和应急能力将得到明显提升.      

萤火一号深空测控设备

深空测控通信是实施深空探测的关键技术, 萤火一号探测器是中国第一个深空探测器. 本文介绍了深空测控通信的特点、存在的技术困难及需要攻克的关键技术, 描述了萤火一号火星探测器的测控通信技术方案及星载测控设备的功能分配, 给出了星载测控设备的基本配置情况及主要技术指标. 萤火一号探测器的测控和数传采用一体化设计方案, 在10 kg重量约束条件下, 实现了上行遥控通道及下行遥测通道, 具备科学数据传输通道及测定轨信号发送的功能, 而且每个通道均具有冗余备份设备.      

欧洲航天局测控通信网的新发展

航天测控通信网作为航天任务测控的基础网络设施,其发展和技术革新深受各国/地区航天局的重视.     

全球卫星移动通信星座天基星间链路测控方案

针对全球卫星通信星座的测控问题,提出了利用静止轨道卫星作为天基测控网对低轨全球通信星座卫星进行测控的方案,在GEO轨道布置3颗地球静止轨道卫星,建立GEO轨道卫星与LEO星座卫星之间的星间链路来传输测控信息,再将这些信息转发至相应的地面测控站,分析了测控链路的传输指标,评估了星间测控链路的双向传输性能,最后通过仿真分析验证了采用3颗静止轨道卫星组成的天基测控网能够大幅拓展单纯依靠传统陆基测控网的测控可见弧段,其24h测控弧段覆盖率是后者的8倍,总测控时间比后者提升大约10倍.     

应急轨道机动变轨方案快速设计算法

为了满足应急轨道机动过程中测控约束和时间、燃料资源等各方面的要求 ,提出了一种变轨方案快速设计算法.给出了适用于变量搜索的轨道机动变轨模式,将变轨 方案快速设计问题转化成了约束优化问题;建立了完整的测控约束数学模型和对测控约束的 处理算法;然后利用遗传算法搜索出了同时满足测控约束条件和优化目标的变轨方案.算例 表明,利用此算法设计得到的变轨方案,能够满足应急轨道机动任务的需要.      

中继卫星(TDRS)支持环月探测器的研究

给出了基于轨道根数的跟踪与数据中继卫星(TDRS)对月球探测器的可视算法,分析和比较了地面站和TDRS对月球探测器的测控跟踪能力.结果表明,与依靠地面站相比,使用TDRS后,在不考虑月球遮挡情况下,对环月探测器的测控覆盖率可由50%提高到99%.存在最大月球遮挡时也能达到60%,大大提高了对环月探测器的测控能力.最后讨论了TDRS跟踪环月探测器对TDRS卫星平台的要求,提出了地面站与TDRS相结合的测控方案.在当前TDRS天线运动范围受限情况下,仍能实现对月球探测器的大范围测控覆盖率.      

扩频测控体制信号捕获方法分析

扩频综合基带设备集成了遥控、遥测、测距、测速等多种通用功能,在扩频测控体制的发展中占据重要的地位.针对综合基带设备的复杂需求,分析了传统信号捕获方法的局限性,在此基础上提出一种改进的扩频测控信号捕获方法.对载波多普勒范围进行子区间划分,采用二次频率调谐和分段积分累加来扩展频率捕获范围.引入非线性变换解决非相干测控体制下基带数据翻转造成的捕获性能恶化问题.通过仿真结果验证方法的有效性.最后分析了改进方法的捕获性能,可以为综合基带设备研制和测控体制参数设计提供参考.     

基于深度神经网络的多星测控调度方法

卫星规模的急剧扩大给传统多星测控调度方法带来了巨大挑战.传统调度方法面临调度时间长、任务满足度低等问题,难以适应大规模卫星调度.为此,引入了支持大数据和并行计算且具有自主学习特性的深度神经网络(DNN)算法,提出了一种基于DNN的多星测控资源调度方法.根据多星测控资源调度的特点以及DNN算法的要求,对调度过程中影响调度...     

机载设备自动测试系统通用开发平台

针对当前自动测试系统(ATS,Automatic Test System)开发技术存在的不足,构建了一个ATS通用开发平台.该平台对ATS软硬件进行联合设计,用户只需通过接口输入被测设备信息及测试策略流程,平台即可自动完成大部分软硬件设计工作,包括仪器选型、适配器设计、测试程序生成等.设计结果会传递到平台提供的ATS运行环境,供用户进行被测设备的测试、故障诊断.经实例验证,ATS软硬件联合自动设计技术可缩短开发周期,降低开发成本,提高设计的标准化、通用化程度.      

自动测试系统集中互连信号优化设计

基于对自动测试系统被测设备的信号种类及数量的分析,构建了被测对象测试信号数学模型,分析了不同测试模式下的测试资源需求情况,并从提高测试系统性价比这一基本原则出发,提出了自动测试系统硬件平台测试资源优化配置的理论计算方法,对自动测试系统的工程设计具有指导意义。     

通用自动测试系统模型化设计

针对通用测试系统对系统统一模型的迫切需求以及目前ATE(Automatic Test Equipment)模型化设计的不足,基于信号建立了一套完整、有效的ATE系统模型.此模型将ATE系统的硬件资源以及UUT(Unit Under Test)均进行了模型化处理.提出了基于TFF(Test Foundation Framework)的基本信号模型;提出了完全基于信号的仪器驱动模型;提出了基于测试与诊断相结合思想的UUT模型;提出了基于模型间信息共享的思想和路径以逻辑开关描述思想的路径模型.该模型体系为系统资源配置、仪器可互换、测试程序自动生成以及故障诊断提供了强有力的模型基础,从而大大加快了ATE的设计过程,从很大程度上降低了开发成本.     

VXI总线测试系统及其总线控制方法

讨论了VXI总线测试系统设计的一般步骤 ,同时对VXI总线系统的几种控制方式进行了比较。在工程中 ,系统控制方法的选择必须根据被测对象的测试需求、数据传输速度及系统体积等因素综合考虑确定     

基于dSPACE的频率特性测试与模型辨识研究

为了满足伺服控制系统设计需要,提出了一种利用dSPACE系统对被测对象进行频率特性测试与模型辨识的方法,对该方法所使用的激励信号与响应数据处理进行了研究。利用dSPACE硬件平台产生离散正弦扫频信号,利用软件合成的方法实现相关分析运算,使用Matlab进行数据处理,完成被测对象频率特性曲线绘制,采用Levy方法进行了模型辨识。应用结果表明,该方法使用方便,对传递函数具有较高的辨识精度,可以为控制算法设计提供理论依据。     

基于XML的自动测试系统资源描述方法

针对当前自动测试系统(ATS,Automatic Test System)信息共享和互操作能力差的问题,应用XML(eX lensibleMarkup Language)语言实现了ATS的模型化描述,模型化的信息包括测试设备、接口连接装置ICA(Interface ConnectorAssembly)、测试适配器和被测设备UUT(UnitUnder Test).对测试设备的性能和UUT测试需求采用统一的信号与测试定义标准STD(signal and test definition)进行描述,实现了测试设备性能与UUT测试需求的自动匹配.通过引入逻辑资源的概念对测试设备性能与仪器通道之间的动态映射关系进行描述,以实现测试过程中仪器资源的合理分配.采用XML作为ATS的建模语言,提高了ATS资源建模的开发效率和系统内信息的互操作程度.     

嵌入式自动测试系统模块优化配置方法研究

在分析和描述被测对象测试信号和测试系统功能模块的基础上,建立了一种适应于模块优化配置的数学模型,根据满足测试需求和模块总数受限这两个约束条件,提出了基于系统模块配置总代价最小原则的模块优化配置方法和详细实现方法;并利用MATLAB软件进行仿真,得出了对实际应用具有较好指导意义的仿真结果。     

三轴转台静态标定缺失点误差的解决方法

提出了一种三轴转台静态位置标定时部分测点误差缺失的解决方法。首先介绍转台静态角位置标定的测试方法,指出测点被遮挡的原因;然后设计用双自准直仪实现UUT型三轴转台中框与外框的连续标定策略;最后提出用数学插补的方法插值缺失点误差的软补偿方案,并由实践证明,最小二乘拟和插值较线性插值误差更小。     

自动测试系统校准方法研究

自动测试系统的校准是计量界面临的一个新问题,国内还没有相关的校准规范。以实际工程项目为基础,采用一种面向实际应用的自动测试系统校准方法。对于系统中的仪器,根据实际的测试需求及精度不同分别采用仪器检定和仪器校准方法,对于自动测试系统特有的测试通道采用回路标定、替代标定两种标定方法,满足了被测设备的测试准确度要求,实际测试也证明了该方法的可行性。     

激光烧蚀微推进技术研究现状及展望

激光烧蚀微推进技术是空间微推进技术中的一种，是基于激光推进原理的电推进技术，可用于微纳卫星姿态与轨道控制.回顾激光烧蚀微推进技术发展的历程，简述其推进原理涉及的基本理论，对激光烧蚀微推进领域涉及的技术方向研究现状进行探讨，对相关各种类型微推力器进行对比分析，结合激光烧蚀微推进技术的特点，分析激光烧蚀微推进技术发展趋势，并给出了发展建议.