天宫一号目标飞行器GNC分系统容错策略设计

天宫一号目标飞行器是中国研制的新一代专门用于交会对接的大型载人航天器.为保证其长期在轨安全可靠运行,顺利完成与载人飞船的交会对接任务,以及单体飞行和组合体飞行期间的姿态和轨道控制任务,要求GNC分系统设计充分的容错策略.对GNC分系统软硬件平台进行介绍,对敏感器、执行机构以及控制器的软硬件容错策略进行详述.该策略在实际应用中得到验证,结果表明设计合理,可以有效提高GNC分系统的系统性能和可靠性.     

控制力矩陀螺在天宫一号目标飞行器姿态控制上的应用

根据天宫一号目标飞行器的特点及交会对接任务需求,天宫一号目标飞行器选择单框架控制力矩陀螺作为姿态控制执行机构,这是控制力矩陀螺首次在国内航天器上应用．阐述了单框架控制力矩陀螺在天宫一号目标飞行器姿态控制上的应用,主要包括四个方面：构形选择、操纵律设计、角动量卸载、故障诊断与重构．天宫一号目标飞行器控制力矩陀螺系统采用五棱锥构形,其操纵律设计为带零运动的伪逆操纵律,控制力矩陀螺系统具备故障诊断和重构功能．     

“神八”“天宫一号”初样研制今年完成

昨天,中国载人航天工程总设计师周建平在龙岗区实验学校作报告时透露,继“神七”完成出舱任务之后,载人航天工程下一个目标是完成航天器空间交会对接,目前用于完成这一任务的“神八”飞船和“天宫一号”目标飞行器的研制工作已经进入初样阶段,今年将完成初样研制,并有望在明年底后年初发射“天宫一号”目标飞行器。     

全新征程 全新使命——天宫二号空间实验室三大任务详解

正在天宫一号目标飞行器成功遨游太空五年之后,天宫二号空间实验室任务接力开展。作为中国载人航天发展"三步走"战略第二步第二阶段的首发空间飞行器,由中国航天科技集团公司研制的天宫二号是我国第一艘真正意义上的空间实验室。与天宫一号相比,天宫二号所承担的任务更加繁重,将为我国空间站     

把课堂搬到太空

根据计划,我国将在今年6月到8月间实施天宫一号与神舟十号载人飞行任务,开展载人天地往返运输系统首次应用性飞行。在这次任务中,包括一名女航天员在内的三名航天员将驾乘飞船与在轨运行的天宫一号目标飞行器进行载人交会对接。据中国载人航天工程新闻发言人介绍,此次任务的主要目的有四项:一是为天宫一号在轨运营     

公开透明与务实低调

天宫一号与神舟八号的空间交会对接,是今年中国最重要也最具轰动效应的航天活动,理所当然地引起了各方媒体和广大公众的关注。与以往历次载人航天发射活动相比,天宫一号发射之前有关准备工作公开和透明程度相当高。发射之前几天,中央电视台每天都从酒泉卫星发射中心发回最新消息,镜头中不乏火箭和目标飞行器的一些部位     

空间交会对接:太空演绎“高难度”

我国已宣布将于今年下半年择机发射天宫一号目标飞行器和神舟八号载人飞船,在轨道上进行首次空间交会对接试验。这将是我国载人航天发展史上又一重要里程碑,也是世界载人航天史上的一件大事,势必引起国人和世人的密切关注。空间交会对接试验吸引人们关注的重要原因不仅是     

交会对接步骤详解

神舟八号载人飞船与天宫一号目标飞行器整个交会对接过程分为交会对接准备段、交会段、对接段、组合体飞行段和撤离段。交会对接准备段:载人飞船发射前,天宫一号目标飞行器降低轨道并调整朝向,完成交会对接准备。交会段:飞船发射入轨后,首先     

第十次发射:十全十美

6月16日长征二号F运载火箭在零窗口把作为追踪飞行器的神舟九号飞船精确送入近地点200千米、远地点330千米、轨道倾角为42°的运行轨道,与天宫一号的距离为10000千米左右。"从神舟一号到天宫一号、神舟八号,长征二F火箭已经成功发射9发,一次比一次精度高。"中国载人航天工程运载火箭系统总设计师荆木春说,"这是她第10次在载人航天中执行发射任务,完成了‘十全十美’的目标。"     

为建设空间站积累经验——欧洲“空间实验室”项目的来龙去脉

我国将于2011年下半年发射重约8吨、设计寿命2年的天宫一号,它既是用于与神舟八号、九号、十号对接的目标飞行器,又是1个简易空间实验室,为之后建造的天宫二号、三号空间实验室作准备。那么,国外研制过空间实验室吗?在国外载人航天的发展中,一般人只知道苏联和美国发射过质量在20吨以上的空间站,其实,也研制过质量较小的空间     

200Nms单框架控制力矩陀螺研制

介绍天宫一号目标飞行器采用的单框架控制力矩陀螺的总体结构、技术指标和验证试验.该单框架控制力矩陀螺的角动量为200Nms,最大可输出力矩为20Nm,响应带宽为2Hz,其中2个控制力矩陀螺高速转子已经进行了25000h的寿命试验.天宫一号目标飞行器姿态控制系统共采用了6个单框架控制力矩陀螺来输出姿态控制力矩,当1个或2个控制力矩陀螺失效时姿态控制系统仍能正常工作.     

神舟八号飞船交会对接制导、导航与控制系统及其飞行结果评价

介绍神舟八号飞船交会对接制导、导航与控制系统的组成和工作原理,交会对接任务阶段划分,系统实现需关注的问题,以及神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器首次交会对接飞行试验的结果和评价.     

基于GNSS测量的天宫二号质心确定

由于轨道机动燃料消耗,科学载荷加载、分离,以及伴飞小卫星在轨释放等原因引起天宫二号空间站质心(COM)发生位移,从而影响天宫二号的动力学质心定轨精度。针对这一问题,提出了基于全球导航卫星系统(GNSS)测量数据的简化动力学质心估计方法。燃料消耗是引起天宫二号质心发生位移的主要原因,质心在本体坐标系X轴方向位移最为显著。利用GNSS测量数据对天宫二号进行质心估计和精密定轨,在三轴对地稳定姿态下,本体坐标系X轴方向与轨道切向重合,定轨结果对本体坐标系X轴方向的质心位移并不敏感。但在连续偏航模式下,本体坐标系X轴在轨道法向上有较大分量,X轴方向的质心位移对基于GNSS测量计算的精密定轨结果有较大影响。定性和定量分析结果表明:偏航姿态模式下天宫二号本体坐标系X轴方向质心位移估计具有可行性。天宫二号实测数据计算结果表明:与未做质心估计的定轨结果进行对比,质心估计后表征轨道动力学建模误差的经验加速度补偿水平在轨道径向、切向和法向上分别降低62%、50%和65%;载波相位后验残差标准差降低0.04 cm;精密轨道与全球激光测距数据比较精度提高0.86 cm。所提方法可以应用于大型低轨航天器在轨质心估计。      

人控交会对接九自由度半物理仿真试验系统设计及验证

以人控交会对接半物理仿真试验需求为背景,提出了可对人控交会对接控制系统单机敏感器性能和控制律设计方案进行仿真验证的人控交会对接九自由度半物理仿真试验系统的设计方法,给出了利用该设计方法对神舟九号飞船人控交会对接控制系统的仿真验证结果.神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器首次在轨人控交会对接的工程实践结果表明,人控交会对接九自由度半物理仿真试验系统的设计方法正确.     

航天器受迫绕飞构型设计与控制

针对航天器在轨服务任务对绕飞技术的要求,研究了航天器受迫绕飞构型设计和控制问题。基于C-W(Clohessy-Wiltshire)方程的解析解,提出了双水滴拼接绕飞构型,并将单脉冲或双脉冲受迫绕飞延展至多脉冲绕飞构型设计;推导了伴随航天器初始状态变量与绕飞构型形状参数的关系,得到了4种构型的解析表达式和脉冲控制策略。通过数值仿真算例验证了设计的4种绕飞构型能够实现伴随航天器的慢速绕飞和快速绕飞,比较了不同绕飞构型的燃料消耗和绕飞距离误差。数值结果表明,双水滴拼接绕飞构型总脉冲最小。研究成果完善了航天器受迫绕飞构型设计与控制的相关理论,为工程应用提供参考。     

面向航天型号软件的混成建模语言研究

随着我国航天事业的快速发展,软件在航天器中的作用和地位越来越突出,航天软件逐渐成为航天型号任务成败的关键之一.航天型号软件普遍具有实时性高、可靠性要求高、运行环境复杂以及航天器结构复杂、资源受限等特点,这给航天型号软件的描述、设计、分析和实现带来了巨大的挑战.嵌入式周期控制系统语言(SPARDL)仅关注了离散时间的动力...     

一种面向航天器综合电子的ASIC芯片设计

航天器综合电子系统通用功能集成并芯片化是目前航天器电子系统的发展趋势. 针对中国航天器电子系统小型化、综合化的应用需求,提出一种面向航天器综合电子的ASIC芯片设计方案,分析了ASIC芯片设计中的关键技术,包括芯片系统工作模式、IP核的开发应用、可靠性和低功耗设计,1553B简易终端控制模式是芯片的技术特色和典型应用. ASIC芯片的功能设计、系统仿真验证、FPGA验证和物理设计均已完成,进入流片状态. 芯片的FPGA验证结果证明了芯片设计的有效性和可靠性. ASIC芯片旨在达到国军标548S的要求,应用场景是航天器内数据总线接口单元和遥测遥控.      

航天器热备份控制计算机软故障前向恢复方法

针对航天器热备份控制计算机单机软故障,提出一种前向恢复方法.该方法依据航天器热备份控制计算机系统的先验知识,通过对内存分块管理和重分配,进行数据比对和数据同步,使得软故障情况下系统中各单机自主、稳定地恢复至独立输出完全一致.与传统的恢复方法相比,新方法针对航天器热备份控制计算机系统设置合适的故障识别与定位的方法,且不用增加任何硬件开销.利用返回飞行器GNCC控制计算机对该方法进行了实现,试验结果证明该方法正确可行,为航天器热备份控制计算机的自主恢复技术奠定良好的基础