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。     

低成本航天任务保障设想

本文提出了一种新的端－端地面系统的结构，目的是减少总的航天任务任务地面支持费用。喷气推进实验室（ＪＰＬ）现用地面系统的操作、维护、部署、再生产和文件资料费用很大。在ＮＡＳＡ预算被削减这样一种气氛下，本文提出的结构由于能大幅度降低上述各项费用，从而更有现实意义。目前，地面支持功能（即接收机、跟踪、测距、遥测、遥控、监视和控制）分布在不同机柜中的几个分系统中。利用现有的多芯片模块（ＭＣＭ）封装技术，这     

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操作费用。     

通过自主数据传输操作降低航天任务费用

航天任务的当前趋势不再是进行几项昂贵的大型任务,而是向着许多小型低成本任务的方向发展。如果总预算不增加,这种趋势必定意味着每项任务的费用要降低。一部分必要的费用降低可靠标准化和自动化来得到。操作的自动化以及通信协议和操作方法的标准化可使基础设施和软件的开发、维护、甚至操作费用能被多项任务分摊,可以大大降低任务的开发和操作费用。     

小型科学卫星的地面站

为使小型科学卫星计划的总费用保持低水平，必须尽量降低地面站操作和支持费用。不仅要求操作和支持本身低费用，还要求地面站硬件以及与卫星任务有关的软件的开发也如此。Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ａｐｐｌｅｔｏｎ实验室（ＲＡＬ）最近在ＩＲＡＳ和ＡＭＰＴＥ国际卫星工程的经验已证明利用国家小型设施可以实现低费用目标。本文介绍了ＲＡＬ的设施以及研究软／硬系统模块化、可靠性和少量高水平专业操作人员的不同关系而降低成本的各     

用于小型探测器类航天器的廉价地面系统

为了支持ＮＡＳＡ的小型探测器（ＳＭＥＸ）工程，哥达德航天中心的专用载荷部已开发研制了一个用于航天器总装和测试以及在轨运行的廉价地面数据系统。因为系统设计方案的灵活多变和低费用，也可用于哥达德中心的非ＳＭＥＸ卫星。本文介绍该系统以及开发过程中采用的设计原则，讨论在ＮＡＳＡ目前所见到的航天器操作发展趋势下该系统如何用于低费用操作。     

改造哈勃太空望远镜地面系统以降低操作费用

哈勃太空望远镜（ＨＳＴ）的卫星遥测处理工作主要由专用软件和专用硬件完成，ＨＳＴ地面系统的操作和维护费用都很高。为了在２０００年前使卫星地面系统的操作和维护费用降下来，ＮＡＳＡ已决定改造ＨＳＴ的控制中心系统，从而增强其数据处理能力，降低操作难度，提高系统标准化程度。为此成立了Ｖｉｓｉｏｎ２０００控制中心系统（ＣＣＳ）产品开发工作组，重新设计和开发ＨＳＴ地面系统。ＣＣＳ地面系统的开发包括：前端处理机（     

小型科学卫星的地面站

为使小型科学卫星计划的总费用保持低水平,必须尽量降低地面站操作和支持费用。不仅要求操作和支持本身低费用,还要求地面站硬件以及与卫星任务有关的软件的开发也如此。Rutherford Appleton实验室(RAL)最近在IRAS和AMPTE国际卫星工程的经验已证明利用国家小型设施可以实现低费用目标。本文介绍了RAL的设施以及研究软/硬系统模块化、可靠性和少量高水平专业操作人员的不同关系而降低成本的各种方法。     

实现多任务低费用测控服务的探讨

降低航天任务费用，提高航天任务的效费比是多年来各航天大国研究的重点，低费用空间操作是其中的一个重要部分。NASA提出的“更小、更快、更廉、更好”，成为各国实施低费用航天计划的指导方针。在提高卫星操作的交通方面也出现了许多新的概念和思路，如“功能最小化原则”。在技术上，低费用小型化地面站更受到市场欢迎；大力提高星上自主能力已成为小卫星的重要发展方向；地面站的联网与互操作成为实施空间操作服务的必然结果；标准化的推进，面向用户的商业化运作模式和现代管理思想等所有这些措施都体现了以更低的费用提供高质量卫星操作服务的宗旨。本文较为全面地分析了可有效降低测控操作费用的技术途径，在此基础上结合我国的具体情况，提出了一些改进、提高我国测控系统多任务低费用测控服务能力的总体思路，为我国测控系统的长远发展规划提供一些参考意见。     

航天飞控软件操作概图开发

航天飞控软件是具有高可靠性要求的软件系统,对其进行可靠性测试是航天飞控任务的基本要求。操作概图是进行软件可靠性测试的基础。由于开发大型软件系统的操作概图比较复杂,使其成为了制约开展软件可靠性测试的主要困难之一。本文以地面航天飞控软件为例,介绍了实时飞控软件操作概图的开发步骤和方法。首先是确定软件系统的操作模式,并确定每个操作模式所运行的相关软件;然后给出了识别每个软件的操作发起者和操作方法;最后对不同类型的操作给出了确定其发生概率的方法。     

指挥中心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的主要任务是为空间运输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     

面向空间机械臂任务验证的硬件在环半物理仿真系统研究

针对空间机械臂在轨任务进行高保真地面仿真和验证的需求,搭建了空间机械臂操作任务验证平台(MTVF)系统。该系统基于硬件在环技术,将空间机械臂动力学仿真模型、两台地面模拟机械臂和测量系统通过实时仿真计算机实现软硬件的整合,具有响应速度快、跟踪精度高的特点。开发了闭环稳定算法和阻抗控制算法以保证MTVF系统的高保真性能,并通过搭建仿真计算模型以及设计地面试验等方法对MTVF系统的性能进行验证,结果表明,该系统能够反映真实微重力环境下空间机械臂的动力学特性,能够实现对真实微重力环境下的空间机械臂在轨操作任务进行高保真的地面试验和验证。     

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     

用于卫星轨道保持的专家系统

本文评价了在卫星上实施人工智能的可能性。星载专家系统的目标是在没有地面辅助的情况下有效地实现轨道保持功能。本文将以国防通信卫星系统(DSCSⅢ)为例。我们从“自主尺度”评价了DSCSⅢ。虽然许多自主功能可用传统的计算机系统和程序来实现,可是自主式卫星定点可能得利用专家系统才行。定点保持目前由轨道分析人员在地面上完成。因为轨道修正过程是根据分析人员的经验和判断来进行的,传统的编程技术不具备这种能力,但专家系统给我们带来了希望。我们将把数字设备公司用来配置计算机的实用专家系统R_1作为分析的基础。R_1的功能类型和开发过程看来与轨道保持专家系统的很相似。我们对实现卫星定点专家系统需要的费用进行了分析。可以肯定,一个地面专家系统可以压缩目前完成轨道保持任务的人员。要把这种专家系统装进卫星,必须开发空间质量的硬件并经过充分测试和鉴定的专家系统。对开发、测试、鉴定和采购专家系统的费用与可能节约的费用进行比较,结果是很有希望的。用于卫星轨道保持的专家系统看起来是可行的、有较好的费/效比,而且还能通过自主操作来增加卫星的生存期。     

NASA的先进地面站结构

本文描述了用于NASA地面网(GN)的一种新型地面站结构。试结构充分利用正在出现的各种新技术，显著地减小了体积、操作复杂性、操作和维护费用。此结构以空间通信先进系统计划办公室负责研制的新接收机为基础，可以在同一电子系统中综合进地面网和天基网的两种工作模式。通过软件以及电耦合器件（CCD）技术，使其具有极强的重组配能力，具备多种工作模式。而且，功能高度模块化，可根据任务任意选用，最终的系统包括先进的射频、数字和远控技术，能为大量NASA的通信和跟踪任务带来巨大的性能改善和操作及成本的降低。     

NASA空间操作管理办公室——实施NASA降低操作费用计划的核心部门

在NASA,空间操作包括从发射前准备到任务寿命终结全过程中支持任务所需的所有功能。操作功能包括对空间飞行器进行遥控和遥测的空间/地面网;地面数据分发;包括导航功能在内的空间飞行器和仪器设备的跟踪控制;以及数据处理。近年来,NASA设立了一个空间操作管理办公室(SOMO)以管理它的空间操作功能,并定义它未来的操作结构。     

低成本自动化航天测控中心发展设想

随着航天发射任务越来越频繁，航天任务的开销越来越大，以前采用的高投入大规模的航天试验方式越来越不能适应形势的发展。为此航天任务的各相关系统都面临降低成本的压力，航天测控中心作为航天任务的重要部分也面临降低操作费用及减少人员参与的要求。操作自动化是解决这个问题的一个较好的方法。另外，由于测控中心与外网连接的需求越来越明显，安全问题就成为了必须首先解决的问题。     

为可重用地面监控系统开发可组配技术

监控设备(CMU)采用可组配软件技术,实现航天器的实时遥控、遥测处理、仿真、数据获取、数据归档和地面操作的自动化。下列监控系统正准备采用这种基本技术:移动式空间站检测系统;生命保障系统;空间站后勤运输系统;单级火箭技术计划中Delta特快飞机(SX-2)的地面系统。 CMU大量采用商用技术来提高能力,降低开发和寿命期成本。根据有效载荷地面操作合同,麦克唐纳·道格拉斯空间和国防系统正在为NASA肯尼迪航天中心的实时系统实验室开发新的方案和技术。实时系统实验室的第二项任务是开发和利用先进的软件开发方法。     

RENAISSANCE：一种提供低成本地面数据系统的革命性方法

随着开发时间和预算的缩减，ＮＡＳＡ正将其焦点从大型航天任务转移到数量更多的小型任务上。ＮＡＳＡ对低成本和小任务的重视，以及很多用户想通过他们采用新技术的设备来操纵航天器的事实，成为实现低成本地面数据系统的革命性Ｒｅｎａｉｓｓａｎｃｅ方法的主要推动力。Ｒｅｎａｉｓｓａｎｃｅ是一种“任务操作和数据系统局”（ＭＯ＆ＤＳＤ）的系统工程法，其目的是增强系统性能、减少成本和开发时间、满足用户独特的需求。用户尽     

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