信标监视可减少地面与航天器的通信和相互作用

信标监视是这样一种设想：当航天器需要与地面相互作用时，为其提供通知地面的一种简单途径。历来，航天器必须向地面操作人员发送大量的系统状态数据，这就需要可靠的通信链路、冗长的数传时间和复杂的数据接收与检测设备。操作专家必须监视和分析这些数据，并确定何需与航天器进行进一步的相互作用。将来，许多航天器都有分析自身状态数据的智能，因而确定地面与航天器之间何时需进行相互作用的任务将转移给航天器。信标监视方案不     

以个人计算机为基础的地面控制得到发展

商业计算机技术的进步推动了地面系统产品的发展,这些产品允许卫星操作人员通过运行普通操作系统的个人计算机对卫星进行控制。 如位于加利弗尼亚的Datron/Transco公司和位于马里兰洲拉纳姆的Integral System公司正在发展可将标准微软Windows NT工作站转换为地面控制系统的软、硬件。他们也是研制通过国特网访问卫星遥测数据的众多公司中的两家。     

未来的航天器需要分布式数据系统

大型复杂的空间站和卫星,需要改变硬件和软件的设计。航天器在失去与地面控制的情况下。仍能保持安全的自动操作状态在180天以内。     

用于卫星控制的专家系统

随着星载系统的发展,卫星的复杂性和自主能力日益增强,故障越来越少,但是,剩余故障的诊断却变得更加复杂了。此外,现正在提高航天器的自主,与此同时,又要求缩减地面站上的人员。将来要成功地从地面处理故障就需要大量地增加故障检测和诊断的自动化。本文研究了专家系统用作地面诊断系统部件的问题。本文介绍了该系统的诊断过程及其对知识库的要求。给出了对部分卫星姿态控制系统进行诊断的专家系统设计成果。这一问题所需获取的知识主要集中在产生和分析遥测终端显示方面,这种遥测信息看起来很象曲线图。专家系统利用广泛的遥测分析、操作和卫星状态数据库以及卫星模型作出正确诊断。     

SCL语言：一个现成的航天器控制产品

在紧缩军事、民用和商业航天预算的时代，需要一种解决多星控制的现成方法。适用于多种航天器的标准操作接口允许地面和航天器操作采取同一种手段。许多航天工程的一个共同趋势是使航天器和地面站自主化，从而减少操作人员。接口和控制系统公司（ＩＣＳ）开发的“航天器控制语言”（ＳＣＬ）系统为航天器操作提供了一种现成的手段。ＳＣＬ系统提供了一种超描述接口，该接口对各航天工程都是标准的。它撇开航天器和地面站的硬件特性，     

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。     

基于温度参数的经验密度模式修正方法

大气阻力是影响低轨航天器众多空间操作的重要因素,尤其是经验密度模式,固有的至少15%的误差已经严重制约航天器轨道计算精度的提高。针对广泛应用的经验密度模式,选择物理背景简明的Jacchia71模式,以温度参数Tc和Tx为对象,建立密度相对于上述温度参数的条件方程,推导了密度相对于温度参数的解析偏导数,并给出其最小二乘解。利用CHAMP卫星数据对模式修正结果进行验证,模式平均误差从40%降低至3%左右。通过TG01飞行器的轨道预报比较,修正前后轨道预报误差从2 km降低至1.3 km。经过CHAMP卫星和TG01飞行器的实测数据检验,验证了修正算法的正确性和有效性。     

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。     

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。     

航天器控制高级语言的设计与实现

针对航天测控任务中存在的卫星控制人员手工操作多、任务准备周期长、自动化水平低等问题,在分析航天器控制流程的基础上,抽象出面向卫星控制人员的航天器控制高级语言,设计语言规范,描述Windows平台的编辑、编译、运行功能的设计与实现。该语言成功应用于某中心的卫星测控任务中,任务准备快速高效,大大减轻了卫星控制人员的工作量,任务过程自动执行,无需人工干预,提高了航天器控制过程的自动化水平。     

载人航天器地面通风设备参数研究

针对航天器总装过程对地面通风设备控制密封舱内的大气温湿度和通风、保证舱内环境要求并保障舱内操作工人的新鲜气体供应的需求,研究了航天器地面通风设备的主要技术参数的设计与确定方法。结合理论推导与工程实践,给出了如何从载人航天器自身主要技术参数出发,通过迭代计算得到能够满足要求的地面通风设备主要技术参数。某载人航天器地面通风设备设计过程对该结果的应用验证了其有效性,可为后续航天器地面设备研制提供参考。     

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     

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。     

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,国家航空航天局开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,可支持X射线定时探测卫星(XTE)、热带降雨测量卫星(TRMM)和先进合成探测(ACE)卫星。 由于有了MOC方法,各种任务操作集合成整体,用户用一个系统即可完成实时健康和安全监视、实时遥控、实时姿态处理、航天器实时和预测性图形式监视、趋势分析、任务规划和调度、指令生成和管理、测控网调度、引导星选择;用专家系统进行航天器监视以及故障排除。MOD还准备按新的MOC管理机构构造测试和训练模拟器。 本文描述了MOC的概念,开发MOC系统中所使用的管理办法,使用的技术和构造MOC系统中对开发过程进行的改进,以及采用MOC法对用户和卫星工程带来的预期益处。     

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。     

航天器遥控专家系统

对空间资源的依赖性以及空间系统由研究到实战角逐的最终转变,已经暴露出美国国防部现有航天系统的脆弱性。目前,对卫星的关键遥控主要由固定式地面站完成。这种地面站不设防,很容易被发现,因而容易遭到敌方攻击。在未来高度复杂的环境下,卫星的基本遥控系统的生存能力和耐久性将成为问题。解决这个问题有两种途径:(1)增加在轨关键系统(航天器)的自主能力,(2)提高地面关键遥控和例行遥控的自动化程度,增强地面系统的机动性以及提高其对意外情况的反应速度。本文将着重讨论DSCS Ⅲ卫星计划中应用AⅠ技术使航天器地面遥控系统自动化的方法。     

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     

SCARES—排除航天器控制系统异常的专家系统

卫星工作寿命一代又一代的延长反映了现代科技的发展速度。与此同时,为卫星运行操作提供技术支持的专家却日益相对缺乏。在这样条件下,本文介绍了一种用于排除航天器异常的专家系统。借助采集的有关航天器的详尽知识,本系统对故障的检测和诊断能力比以往传统方法强得多。本文讨论的是一个名为SCARES的专家系统样机(仅适用于航天器的姿控系统)。SCARES系统是根据美国空军空间分部和TRW公司所签合同(合同号F04701-83-C-0079)在TRW公司的人工智能技术中心开发的。本文还对本样机加以扩展以处理其它卫星系统故障的问题进行了讨论。     

航天器专家故障知识模型的建立和应用

随着我国航天事业的不断进步和国际业务的拓展,在轨航天器的数量逐年增加,航天器长期有效的管理对保障航天器长寿命运行具有十分重要的意义。传统的地面监测人员对航天器的监视已经不能满足要求。本文介绍了一种多航天器专家故障知识模型的建立方法,简要说明了基于这种模型的应用可以增加航天器在轨管理的智能化,提高工作效率。     

利用基于模型的推理进行卫星异常诊断

目前大多数卫星的监视和控制需要使用复杂的地面站，并驻有技术高超的操作手。卫星操作手必须能快速识别和诊断异常情况。许多情况下，不能完成此任务就会丢失重要信息，不能完成任务，极端情况是卫星损坏。许多负责操作卫星的政府和商业机构都面临削减预算，故要寻求用更少、技术水平较低的人员来操作卫星。这些机构寻找各种人工智能（ＡＩ）技术作为减少卫星地面控制设施人力以及技术水平的措施。至今将指出这种技术的不足，介绍利