卫星导航系统星座可用性分析

星座可用性指标是在用户层面上反映星座工作状态的重要指标.随着卫星在轨运行时间的增加,卫星的可靠性会不断降低,星座可用性也会随之下降.在考虑卫星故障概率的条件下,本文提出综合运用贝叶斯网和马尔科夫链进行星座可用性分析的方法,剖析了导航星座中卫星故障与导航应用服务中断之间的相互关系,简化了星座可用性的建模过程.结合中断分析数据,量化评估了星座可用性,并利用灵敏度分析找出星座薄弱环节.该方法可为导航星座设计方案优化权衡提供量化依据.     

地球同步轨道卫星多阶段任务可靠性建模

在分析地球同步轨道卫星首次变轨任务剖面的基础上,以模块化的思路进行卫星多阶段任务系统(phased-mission systems,PMS)建模,采用基于二元决策图(binary decision diagram,BDD)的静态多阶段任务可靠性分析方法和基于马尔可夫模型的动态多阶段任务分析方法来计算地球同步轨道卫星转移轨道段首次变轨的可靠性。经与传统非任务剖面可靠性分析方法的计算结果比对可知,基于任务剖面的可靠性建模分析方法可得到较为真实和精细的结果,有助于卫星的轻量化设计和研制效益提高。     

导航卫星的随机着色Petri网可靠性模型

导航卫星是全球卫星导航系统的重要组成部分,是实现导航任务的关键。国内外目前关于Petri网的研究大都集中在广域随机Petri网(GSPN)方面,鲜有利用着色Petri网分析评估系统可靠性的研究。本文利用随机着色Petri网(SCPN)建立导航卫星可靠性模型,既能够描述导航卫星信息流变化的处理过程,又能够体现组成部件的可靠性影响,克服了传统可靠性模型不能反映卫星运行的动态行为特性的不足。模型用于导航卫星的可用性分析评估。文中使用GPS可靠性数据对模型算例进行分析评估,仿真结果与GPS性能分析报告可用性数据相符,证明了模型的正确性。     

基于综合信道模型的星地信道性能研究

全球导航卫星系统由位于不同轨道上的多颗卫星组成。卫星轨道和地面用户位置的差异造成了星地链路传播机制和统计特性的差异。信道的统计特性对于卫星系统的性能有着重要的影响。文章建立了星地信道综合模型,考虑了不同大气条件和传播机制的影响。基于此模型,给出了调制方式为二元相移键控时的误比特率与信噪比的关系。研究方法和结果可为全球导航卫星系统的仿真和设计提供借鉴。     

导航卫星光压建模及表面光学特性参数影响分析

为分析某导航卫星（为表述方便,下文称为B导航卫星或B卫星）的表面光学特性参数变化产生的影响,本文首先参考GPS光压建模方法,结合B卫星的结构、控制及轨道特点,构建了一种适合B卫星的分析型光压模型。在该光压模型的约束下,分析表面光学特性参数变化产生的影响。最后利用建立的光压模型进行轨道预报,与精密星历等实际数据比较,验证了模型并分析了表面光学特性参数对轨道预报的影响。     

GPS卫星光压摄动建模发展与启示

对中高轨道的导航卫星而言,光压摄动模型误差是目前导航卫星动力学模型最大的误差源,因此,需要对光压摄动进行分析并精确建模。文章按照光压涉动建模原理的不同,研究分析了GPS卫星光压模型随工程需求的发展过程、建模方法的改进以及最新的建模方法,比较了不同建模方法下光压摄动模型的工程应用特点,提出了建立适用于北斗导航卫星姿态控制规律的高精度光压摄动模型有待研究的问题,以上内容可为北斗卫星精密定轨与轨道预报工作提供借鉴。     

基于不确定性的飞行器分离可靠性建模与分析方法

为实现飞行器分离任务可靠性的定量分析和高效精确评估,研究了高超声速飞行器分离任务过程中各种不确定性因素对分离可靠性的影响,提出一种基于不确定性的飞行器分离可靠性建模与分析方法。面向高超声速飞行器分离任务需求,建立分离动力学仿真模型,综合考虑分离过程不确定性因素的影响,利用灵敏度分析方法识别主要不确定性因素,构建分离可靠性模型。针对此模型,提出一种改进主动学习Kriging(IAK)的分离可靠性分析方法,通过新的采样策略选取失效概率更大的采样点作为新增训练点,进行高效可靠性分析。实例结果表明,该方法能够准确描述不确定性因素对分离过程的影响,提升分离可靠性定量分析的精度和效率,为飞行器分离方案的精细化设计提供支撑。     

面向多任务的预警卫星系统效能评估

针对预警卫星系统在对中段弹道导弹目标进行多任务预警时效能评估能力不足的问题,提出了一种基于模糊综合法的效能评估方法,拓展了预警卫星系统效能评估的应用范围。根据预警卫星系统的组成与工作流程,从预警任务、传感器使用、数据融合等角度构建了评估指标体系,建立了各指标的定量计算模型。对各指标使用的隶属度函数进行模糊化,利用模糊变换理论建立了系统效能综合评估模型,介绍了其具体实现过程。仿真实验验证了该评估方法的有效性。该方法为预警卫星系统效能指标的优化设计提供了思路。     

基于Matlab/STK的航天电子侦察效能仿真技术研究

STK在航天领域的系统分析与仿真方面应用广泛,但是在应用中经常面临模型不完备、操作复杂等问题。以Matlab/STK接口模块为基础,综合Matlab建模和STK仿真优势,研究基于Matlab/STK的航天电子侦察效能仿真分析方法,该方法不需要直接操作STK,操作灵活。基于该方法仿真分析卫星的侦察效能、轨道设计以及优化电子侦察任务设计方案,可为航天电子侦察任务设计论证提供参考。     

Galileo系统在空间飞行器定位中的应用

欧洲的Galileo系统将在2008年建成，届时它将与美国的GPS系统相互补充。在对Galileo系统导航星座轨道和信号结构分析的基础上，结合各种不同轨道高度的空间飞行器用户的动态特点，推导了用户卫星接收天线的可见可用性模型，建立了基于Galileo坐标系统(ITRF-96)的高动态定位算法模型，针对实际航天工程任务的LEO和GEO卫星进行了定位仿真，为Galileo系统在空间领域的实际应用打下了基础。     

卫星导航系统服务可用性分析仿真系统的设计与实现

服务可用性分析是导航工程总体仿真验证与测试评估系统的核心模块之一,用于分析卫星导航系统提供的导航服务满足用户需求的时间百分比,能够直观地反映卫星导航系统服务能力。文章介绍了卫星导航系统服务可用性的相关概念,探讨了计算服务可用性的确定性算法和随机性算法,在此基础上提出了面向卫星导航系统的服务可用性仿真模型框架,并设计和实现了一个支持服务可用性分析的仿真系统。针对中国区域格网进行了服务可用性的仿真试验分析,验证了仿真模型框架和仿真系统的有效性。     

应用体系能力贡献率的新研高分辨率光学遥感卫星轨道择优方法

轨道是影响高分辨率光学遥感卫星应用效能的重要因素之一,文章提出应用体系能力贡献率的新研高分辨率光学遥感卫星轨道择优方法,以提高综合成像能力。针对卫星应用需求,构建与轨道相关的高分辨率光学遥感卫星成像能力指标体系。利用体系能力评估模型,定量化计算新研卫星在不同轨道下的综合成像能力,通过比较其对现有体系的新增贡献,进行卫星轨道择优。仿真分析结果表明,文章提出的方法能有效评估不同轨道条件下卫星的应用效能,可作为卫星最佳轨道选取的依据。     

融合危害时间模型的导航信号中断分析方法

针对导航卫星在研制中识别与控制中断风险的工程需求,分析了导航信号中断的复杂性,针对现有中断分析方法的不足,提出了全层级、多维度且融合了危害时间模型的中断分析方法,并给出中断分析流程。通过相关性分析快速定位导致卫星信号中断的底层单元清单,解决了中断关键环节识别全面性的问题;针对传统技术未考虑中断相关性及中断传播不确定性的问题,提出了综合考察中断风险评估三要素并引入中断传播概率的危害时间模型进行定量评估的方法,实现对中断关键环节的准确识别。该方法适用于星座和卫星的各类中断关键环节识别,已应用于北斗导航卫星系统。     

GAGAN系统在北京地区定位性能测试与评估

印度GPS辅助型静地轨道增强导航系统(GAGAN)是印度政府支持建设的GPS星基增强系统,主要服务于航空飞行应用,可以为印度及周边地区用户提供导航定位增强服务。介绍GAGAN系统的工作原理及服务范围,并在中国北京地区进行了实测分析,对GAGAN系统可用性、连续性和定位精度进行了评估,比较分析了GSAT-8和GSAT-10两颗卫星的服务性能。实测分析表明,在北京地区,全天24小时可以接收GAGAN系统的增强信号,水平方向定位精度优于5.9m(95%),且GSAT-8和GSAT-10卫星的增强服务性能基本一致。     

GEO及NGSO卫星通信系统融合应用研究

针对航空、航海、空间中继等与日俱增的通信需求,综合考虑地球静止轨道(GEO)卫星和非地球同步轨道(NGSO)星座的独特通信性能优势,文章提出GEO及NGSO卫星通信系统融合应用架构,并对融合过程中需要突破的共型终端、协同组网、移动性切换等关键技术进行分析,给出基于软件定义广域网(SD-WAN)的多轨道卫星协同组网、基于地理位置/负载/剩余时间的移动切换机制、波形动态可重构终端等解决方法,最后提出新系统架构下的应用场景设想,可为GEO及NGSO卫星系统融合发展建设提供参考。     

导航卫星自主健康管理指标体系构建方法

针对北斗全球卫星导航系统提供高连续性和高稳定性服务的特点,提出了导航卫星健康管理指标体系构建方法,从卫星服务性能及在轨安全稳定运行方面分析影响任务成败的关键因素,转化为故障检测、隔离、预测与评估的需求,再根据需求构建健康管理指标体系,采用参数权衡法,对已构建的指标体系进行定量计算,给出具体的指标要求,作为卫星设计研制的依据。经过地面仿真计算及在轨性能评估验证,结果表明:导航卫星各分系统单机按照指标要求开展设计研制,能够满足空间信号连续性、可用性等系统指标要求,可为星载健康管理指标设计提供参考。     

导航卫星有效载荷自适应滤波研究

文章通过导航卫星有效载荷(以下简称有效载荷)抗干扰性能分析,基于卫星导航用户机抗干扰成熟技术,提出了时域、空域和空时域自适应滤波应用方案,对于电磁干扰环境下,提高卫星导航系统的可用性和可靠性具有一定参考价值。     

XNAV算法及其整周模糊度确定方法研究

X射线脉冲星导航(XNAV)是一种新型的航天器天文导航方法.研究了利用脉冲星脉冲相位观测信息进行导航卫星自主定轨的算法.首先分析了X射线脉冲在卫星和太阳系质心之间的传播时间方程,然后利用卫星与太阳系质心之间的相位差分观测量建立了系统的观测方程;结合导航卫星的轨道动力学特性,采用扩展卡尔曼滤波算法估计卫星的轨道.考虑到卫星轨道动力学预报得到的卫星位置值具有较好的精度,提出直接利用该位置预报值快速确定整周模糊度,并验证了该方法的可行性.数学仿真表明,该导航算法能够精确确定导航卫星在 l惯性系F的绝对位置.     

《航天控制》选题大纲

<正>1总体与系统技术1.1航天器动力学模型技术1.2航天器控制系统方案设计1.3系统集成与一体化设计技术2制导、导航和控制技术2.1先进的信息与控制理论及应用2.2全程复合制导技术(星光、卫星导航系统)2.3精确末制导技术2.4航天器自主导航和组合导航技术2.5新型运载火箭控制系统研究2.6系统精度与毁伤效果的评估和分析2.7卫星姿态轨道控制技术研究     

基于磁强计的卫星自主定轨

针对低轨小卫星 ,提出一种低成本的自主导航方法。该方法采用一个三轴磁强计作为测量手段 ,通过卫星所在位置的地磁场强度的量测值与国际地磁场模型 (IGRF)之间的差值来提供导航信息 ,利用推广的卡尔曼滤波技术来确定卫星的轨道。仿真研究的结果验证了该方法的可行性。