实现自动化任务操作的面向agent方法

在规划下一代卫星操作控制中心(MOCC)过程中,可望越来越多地利用新的、基于知识的技术。 本文将介绍面向agent(代理人)方法在实现卫星自动化操作中的率先应用。文中概述了此项技术,讨论了当前正在调研并制作样机的一些实用工作环境。目前的重点是开发一套简单的用户机制,使操作人员可以实时地建立软件agent,以辅助其完成一些常见的、劳动密集型操作任务。这些操作任务包括:日常数据处理和信息管理功能;综合分析复杂数据/信息集并剔除错误信息,增强航天器分析员/操作员快速识别、分析和排除航天器异常的能力;提取常见故障的特征量,提高例行监视和趋势分析的能力;在关键性机动过程中监视航天器的变化情况,以增强系统支持非常规操作的能力,而不需要临时增加人员。 正在开发一个基于agent的试验平台。利用该平台,我们可以:①更加清楚地理解应用面向agent技术来支持任务操作高度自动化的难度;②掌握在任务操作环境中正确采用agent技术所带来的全部益处。正在研制的试验平台将为“探测者平台(EP)/极紫外探测者(EUVE)飞行操作组(FOT)”完成部分数据管理和报表生成功能。本文将简述面向agent的技术,并详细介绍此试验平台的操作方案。     

任务操作中心——航天器地面数据系统关键部件的一体化

在以减少预算、限定系统开发时间和用户要求增加能力为特征的环境中，国家航空航天局哥达德航天中心的任务操作处（ＭＯＤ）在开发其航天地面数据系统方面提出了一个新的、高经济效益的新概念：任务操作中心（ＭＯＣ）。按这种称为ＭＯＣ的方法，使用一种现代化的图形用户接口把关键部件集成为一个集航天器规划、监视、遥制为一体的综合系统。ＭＯＤ目前正在构造多个ＭＯＣ，其特点是采用通用的、可重复使用的和可扩展的系统结构，可     

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。     

全球定位系统及其在航天器导航中的应用

洛克威尔国际公司为国防部研制的全球定位系统(GPS)的出现将开劈导航的新纪元。GPS用户可以以前所未有的高精度连续实时地在运载器上计算状态矢量(位置、速度和时间)。GPS卓越的性能为下列航天活动带来了很大好处,即航天器导航,卫星运送,实验定位,资源测绘,载荷部署和回收,推进剂节省,数据处理和航天任务规划。本文概述了GPS系统,介绍了一些确定低轨航天器GPS导航系统设计方案的用户系统参数,较详细地讨论了在航天飞机轨道器导航方面的具体应用,包括使用GPS系统能获得的预期好处。     

载人飞船系统燃料电池实时监视系统的多线程推理

规则基编程为应用程序的开发提供了强有力的手段,但这种方法单独使用将在下面两者之间有脱节:探测事件所需要的,开发用于监视和管理系统的实时FDIR(故障检测、隔离和恢复)所需要的。在某一系统的监视和管理中,必须在特定的时间间隔内执行各种规划,而完成某一规划的行还是不行往往是FDIR应用程序的核心。多线程与规则基编程联合使用,是一种有效的混合方法,提供了实时应用中执行规划和事件探测所需的过程控制和非确定性处理。     

NASA TDRSS的新型按需接址业务设想和技术

1983年后,NASA的TDRSS根据调度表在低地球轨道航天器(如航天飞机)和地面之间提供了可靠的低和高速率的双向中继业务。但越来越多的用户希望按需提供服务,减少或完全废除事先调度安排。对许多新出现的用户,这很有意义,因为这样可以:提高用户操作灵活性,使科学数据的采集不受约束;使科研卫星能立即发送从预料之外“科学事件”(例如伽玛射线爆发)所探测的数据;使航天器能发送911应     

考虑任务合成的成像卫星调度问题

某些成像卫星的侧摆机动性能较差,限制了卫星的观测能力,需要考虑任务合成以提高观测效率。建立了考虑任务合成的成像卫星调度问题模型,并提出了求解该模型的快速模拟退火算法(VFSA)。算法针对元任务及合成任务分别构造邻域,采用合成邻域、分解邻域实现调度过程中任务动态合成操作。采用“冒险”的接受概率和快速退火计划,提高算法的求解速度。采用回火机制及3种分化策略,避免算法陷入局部最优。大规模测试算例验证了算法的效率。     

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。     

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     

考虑任务合成的成像卫星调度问题

某些成像卫星的侧摆机动性能较差,限制了卫星的观测能力,需要考虑任务合成以提高观测效率.建立了考虑任务合成的成像卫星调度问题模型,并提出了求解该模型的快速模拟退火算法(VFSA).算法针对元任务及合成任务分别构造邻域,采用合成邻域、分解邻域实现调度过程中任务动态合成操作.采用"冒险"的接受概率和快速退火计划,提高算法的求解速度.采用回火机制及3种分化策略,避免算法陷入局部最优.大规模测试算例验证了算法的效率.     

指控中心STS轨道器各系统飞行监视操作自动化

约翰逊航天中心任务操作部(MOD)的主要任务是为空间运输(STS)系统提供地面保障和训练宇航员。随着轨道器飞行频度增加,而且航天计划日益成为国家的科技实用资源,用现有方法和设施提供高质量的保障、产品以及宇航员训练面临着极其严峻的挑战。为此正在进行几项工作,通过应用自动化技术(特别是在遥测监视和分析领域)减轻目前压在训练有素的操作人员肩上的重担。利用由操作人员设计和开发的软件,分阶段引进多任务分布式工作站的工程也在顺利进行。确立了一种用户开发样机的新概念,样机与现有集中式监视系统同时工作,相互参照评价,然后分阶段投入实用。从概念提出到样机移交,用户和开发者的广泛参与可确保评价、改进,以及最重要的——验收高度成功。     

小卫星的空间操作

CAT空间系统公司(原DSI)在80及90年代的“小卫星”计划中起了重要的作用。传统低轨卫星的设计、制造、发射及操作成本高,时间长。这些问题一直在激励人们去开发新的工艺、技术,以及低成本、毋需严格调整的卫星。这些卫星采用低功率“小卫星”通信设备(TDRSS用于NASA低轨星则要求大功率),通常搭载不需要大量冗余备价系统并且不需要大型地面设备和人员保障的有效载荷/实验设备。这种小型且适应性强的卫星还有研制周期非常短(通常1～2年)的特点。本文介绍了CTA空间系统(CTA/SS)在这些新计划中采用的几种方法和成功的有代表性的例子,并就如何减轻NASA越来越大的降低航天器及其操作成本方面的压力提出建议。重点是在任务操作的主控设施和各种用户终端(UT)中使用适应性强、功能足够、价格低廉的基于PC机的地面设备。这些系统以CTA/SS多种型号的用户终端成功地控制了20多颗USAF、USN、APPA卫星,从而使这些系统得到验证。这些用户终端经同步轨道卫星和低轨道卫星建立了链路,而且在边远地区自动担负起中继任务。由于用户可以很容易安装轻型天线(通常是用小功率马达、PC驱动的全向或螺旋型),低轨卫星的应用特别显示了这些方法的效能。几英尺长的同轴电缆与小型收发模块(小型PC机大小)相连,串行线与相应PC机相连,便     

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和操作费用。 NASA总部通信与数据系统部用以解决该难题的一个策略是其任务操作控制结构(MOCA)项目。该项目的技术方面授权哥达德航天中心(GSFC)的任务操作部(MOD)负责。MOCA将开发出一种任务控制与数据获取结构及可支持标准,以引导未来卫星和GSFC的任务控制设施的开发。该结构将降低对全天24小时操作的需求,实现飞行与地面软件组件在不同任务间的高级别重复应用,并通过实现相应功能从地面到卫星的转移来增强整个系统的适应能力。 最终的结果是为GSFC自己开发的卫星的星地系统接口设计形成一种确定的方式,以及包括数据结构、接口和协议等在内的端一端卫星控制过程的规范。这些方式和规范都适宜于包含在对未来的空间卫星的征购文件中。如在征购文件中飞行软件核作为政府提供设备供给的话,将可得到开发和维护。 本文介绍了MOCA项目,包括其当前状态和未来结果。     

载人飞船系统燃料电池实时监视系统的多线程推理

规则基编程为应用程序的开发提供了强有力的手段，但这种方法单独用将在下面两者之间有脱节：探测事件所需要的，开发用于监视和管理系统的实时ＦＤＩＲ（故障检测、隔离和恢复）所需要的，在某一系统的监视和管理中，必须在特定的时间间隔内执行各种规划，而完成某一规划的行还是不行往往是ＦＤＩＲ就用程序的核心，多线程与规则基编程联合使用，是一种有效的混合方法，提供了实时应用中心执行规划和事件探测所需的过程控制和非确定     

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。     

中继卫星系统按需接入业务应用模式研究

DAS(按需接入业务)作为一种新兴业务,不但扩展了美国TDRSS(跟踪与数据中继卫星系统)的多址返向能力,而且还采用模块化的体系结构,为未来的空间网络互联提供了支撑。根据规划,我国未来的中继卫星系统也将提供按需接入业务。因此,在简要介绍TDRSS DAS概念与体系结构,并对其用户分类、返向波束工作方式、典型操作场景、服务模式进行分析的基础上,总结出6种DAS应用模式:1)航天器用户+随机接入+动态波束跟踪方式+任意TDRS或全TDRS服务模式;2)航天器用户+非随机接入+动态波束跟踪方式+特定TDRS服务模式;3)航天器用户+非随机接入+动态波束跟踪方式+任意TDRS或全TDRS服务模式;4)非航天器用户+随机接入+静态波束组合方式+特定TDRS服务模式;5)非航天器用户+随机接入+动态波束跟踪方式+任意TDRS或全TDRS服务模式;6)非航天器用户+非随机接入+动态波束跟踪方式+特定TDRS服务模式,以期能对我国未来中继卫星系统S频段多址业务的应用提供技术支撑。     

测控网遥控指令处理系统概述

本测控网遥控指令处理系统(NCPS)是一个使用多总线/68030微处理器的航天器遥控系统,由Bendix现场工程公司为美国航空航天局(NASA)地面测控站研制的。该系统将安装在全球地面站上,为航天计划操作控制中心(POCC)提供对航天器(如LANDSAT,跟踪与数据中继卫星和雨云-7卫星)操作的遥控能力。该NCPS要与POCC及本地操作员相互协作,共同处理配置请求,产生调制的上行序列,并向用户报告地面遥控线路的状态。本文分两部分介绍NCPS,第一部分叙述系统功能和硬件,第二部分叙述若干软件设计问题,包括:灵活的、可扩展的用户界面的实施,最大限度采用可复用软件模块以及Bendix现场工程公司设计的开发工具的验证。     

帮助提出NASA哥达德中心指令管理系统软件功能要求的专家系统样机

在NASA哥达德航天中心,指令管理系统(CMS)的作用是把航天器的操作要求转换成可向航天器上行发送的详细操作规划。该指令管理系统是NASA数据系统的一部分,而数据系统负责将NASA近地卫星的科学和工程数据下行发送到用户,并将指令数据上行发送到航天器。目前,要确定CMS软件设计的功能要求,得花一到三年的时间,每周开会一到二次。提出CMS软件功能要求的另一种方法是开发一个专家系统样机帮助完成这项工作。具体说,与领域专家相互切磋构成知识库,然后联系到一个现有的称为“知识工程系统”(1.3版)的专家系统应用产生器上。知识库的开发主要分四步:①开发面向问题的结构层次;②确定知识管理方法;③对知识库编码;④检验、测试、考核和评价知识库以及整个专家系统样机。通过当配角来检验这个专家系统样机,然后作专家系统样机的知识库精化、评价和实施。     

航天器利用跟踪与数据中继卫星系统导航的评述

NASA将利用跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)对地球卫星进行跟踪和通信。本文评述了利用TDRSS为航天器导航的能力。用加权最小二乘批处理技术拟合跟踪测量值,得到东TDRS卫星和几个用户航天器的轨道解。所研究的用户航天器有太阳峰年卫星(SMM),陆地卫星-5,地球辐射预算卫星(ERBS)和太阳散逸层探测器(SME)。以相继轨道解的一致性作为度量,评定了东TDRS卫星的轨道精度。将TDRSS跟踪获得的用户航天器轨道与同一时间由地面跟踪获得的结果进行比较,确定了用户航天器的轨道精度。研究了跟踪测量值特性和摄动力模型计算对轨道解的影响。介绍了东TDRS卫星和用户航天器的轨道确定结果,对这些结果进行的分析和评价以及由此得出的一些重要结论。     

用于卫星定点保持机动的专家系统

本文介绍了一种完成航天系统实时分析和指令产生的专家系统样机的开发及其能力。目前,卫星轨道控制专家系统(ESSOC)已能够进行同步卫星定点保持机动。考虑了航天器不断变化状态和前面的动作,ESSOC给操作手推荐相应的指令,指导操作手完成定点操作。与卫星状态有关的信息存入专家系统的知识库。该知识库不断被处理过的航天器遥测数据更新。过程的结构信息用产生式规则进行编码。过程式规则相互无关,而且与知识库无关,这样就使得系统很容易维护和扩展。文章特别强调了ESSOC系统特性及其开发,即知识获取的结构化方法,以及使ESSOC能在实时环境中工作的设计及提高性能的技术。