长寿命卫星寿命评估方法探讨

分析了影响卫星长寿命的关键因素,调研了当前卫星寿命评估方法的研究进展情况,包括基于性能退化和加速退化的无失效寿命数据评估方法,此外还对基于推进剂剩余量预测的卫星寿命评估方法进行了探讨。     

一种遥控异常情况下的卫星安全管理方法

针对卫星在轨管理过程中出现的数管直接指令和地面直接指令无法正常执行的遥控异常,从卫星遥控信息的传输流程、遥控译码的工作原理入手,对导致直接指令执行异常的因素进行了排查,定位了异常原因为遥控译码故障。提出了对于单一频段遥控通道的卫星,通过调整部件的指令控制策略和将直接指令转换为数据指令的方法来实现卫星管理;对于多个频段遥控通道的卫星,除以上两种方式外还可以通过拓展遥控上行通道的方法,增加遥控上行冗余度来降低遥控译码通道异常的风险。所提出的安全管理方法经故障卫星在轨管理阶段的试验验证,在一定程度上有效控制了因一路译码故障给卫星安全带来的风险,可为卫星其它重大故障的及时发现、定位和有效规避提供参考。     

一种惯性辅助卫星导航系统及其完好性检测方法

针对传统的卫星导航/捷联惯导(GNSS/SINS)紧耦合组合系统中SINS测量影响所有的观测量,以及SINS故障不能被隔离的缺点,给出了一种新的惯性辅助卫星导航紧耦合组合结构及其完好性检测方法.设计了紧耦合系统结构和卡尔曼滤波器,将SINS测量转换为虚拟伪距,作为GNSS伪距测量的扩展,并设计了基于滤波新息的残差检验法(RCTM)和自主完好性检测外推法(AIME)来进行完好性检测.该紧耦合方法可以通过虚拟卫星的选择降低几何精度因子,在提高导航精度的同时便于完好性检测.仿真结果表明惯性辅助卫星导航新方法可以有效地提高导航精度,RCTM法对于阶跃故障和快变的斜坡故障检测是非常有效的,而AIME法对于慢变的斜坡故障检测具有更好的性能.     

故障检测中的一种鲁棒自适应阈值方法

对于一类带有模型不确定性、噪声干扰的线性系统，研究了其故障检测中的阈值设计问题。建立了残差与模型不确定性、噪声、控制输入、故障之间的关系；提出了基于信号L2范数与系统H∞范数的鲁棒自适应闯值设计方法；针对其检测率低的问题，进一步基于概率鲁棒的思想，对模型不确定性与残差引入了截尾高斯分布这一“软边界”描述方式；在此基础上所设计的阈值兼顾了检测率和虚警率两方面的要求，考虑了模型不确定性与噪声的影响，能够跟随控制输入信号的变化，具有较好的鲁棒性和自适应性。     

苏联重视发展长寿命军用卫星

由于苏联军用卫星在轨工作时间延长,其发射活动频率有所下降。目前,苏联国防部仍致力于军用海洋卫星、照像侦察卫星、导弹预警卫星等卫星的研制、改进和有效利用工作,重视发展长寿命军用卫星。     

面向卫星电源系统的一种新颖异常检测方法

面向卫星电源高维周期性时序遥测数据,提出了一种新颖的代表性特征自编码器（RFAE）模型,并用于无监督的异常检测。RFAE采用改进的堆叠自编码器损失函数和训练算法,从而使模型可以学习到相位相同样本的代表性特征;然后根据代表性特征重构样本,根据重构误差来判断样本是否异常。在试验部分首先通过模拟数据校验了RFAE算法能够有效地检测出高维周期性时序数据的异常,然后又采用某卫星电源系统2014年1~12月真实遥测数据进行试验,RFAE异常检测准确率达到99%,检测效果明显优于目前的其他异常检测算法,具有较高应用价值。     

卫星控制系统故障仿真技术研究

首先分析卫星控制系统可能发生故障的各种原因、现象及防止故障的各种措施,讨论仿真技术在卫星故障诊断和对策中应用,然后介绍卫星故障仿真的工具－卫星飞行控制模拟系统。     

一种在轨卫星光学遥感舰船检测算法

为了解决资源有限的在轨处理环境对光学遥感舰船检测网络速度和精度的影响,提出了应用倒置残差结构的舰船检测算法。采用端到端网络作为基础模型,裁剪网络的层数和3/4通道数,构建2层卷积倒置残差模块,使用可分离卷积和1×1卷积对普通卷积层进行替换,只保留1个检测分支,使用金字塔检测方式实现多尺度目标检测网络。基于高分一号卫星数据集的试验结果表明:相较于当前的主流网络,算法模型在平均精度(AP)相差不大的情况下检测速度有很大提升。和YOLOv3相比,检测速度提升了72%,参数量减少了99.5%;和YOLOv2相比,检测速度和AP分别提升了58%和0.9。文章提出的算法可为计算资源极其有限的卫星在轨舰船检测实现提供有效的理论技术支撑。     

低轨遥感卫星长寿命研究进展

1.前言自1999年10月14日发射第一颗传输型遥感卫星资源一号至今,我国已发射多颗低轨遥感卫星,形成了资源(含测绘)、海洋、环境减灾等多个系列的卫星和卫星星座,并得到广泛应用。但与国外先进同类卫星相比,国内低轨遥感卫星在寿命和可靠性方面存在明显的差距和不足。为进一步提升遥感卫星研制水平和遥感卫星使用效     

一种自旋稳定卫星姿态传感器数据异常的诊断方法

针对自旋稳定卫星遥测数据异常时,故障类型和故障源难于辨识的问题,提出一种数据驱动的故障诊断新思路.该方法提出将卫星姿态与传感器之间固有冗余关系是否保持作为判断故障类型的依据,并利用主成分分析把这种关系通过测量空间的特征值进行量化,监测特征值之间相应比例的变化实施判定;借助正交子空间的结构分析,选择SPE统计量进行故障检测和故障源的定位.在遥测数据的基础上模拟风云某型气象卫星的不同故障模式,并应用本文方法进行分析,结果表明,该方法克服了传统贡献图方法无法判别故障类型的缺点,可以实现对故障的正确诊断.     

面向推力器故障检测的卫星编队星间链路设计

为提升卫星编队推力器故障检测能力,将研究重点前移至系统设计阶段,提出了一种基于信息几何的卫星编队星间链路拓扑设计方法。通过利用黎曼流形点描述不同故障模式下卫星编队测量信息特征,使检测能力量化问题转化为黎曼流形上各点间距离的度量问题。在此基础上,构建了卫星编队检测能力的度量指标,提出了卫星编队星间链路拓扑的设计方法,并通过仿真实例验证了所提方法的有效性。     

组合导航系统故障检测的小波变换方法研究

为保证组合导航系统能始终正常工作，故障的检测与隔离至关重要。研究表明，小波变换方法在检测系统硬故障方面具有很大优势。本文即以INS／GNSS组合导航系统为例对此进行了仿真研究，并提出了两种具体的检测方案。通过仿真和分析，比较了这两种检测方案的优劣。     

卫星姿态控制系统故障重构观测器设计

对于卫星姿态控制系统,提出一种基于PD型学习观测器(Learning observer, LO)的系统故障重构方法。在P型LO的学习算法基础上引入测量输出估计误差的微分项,设计了一种PD型LO,估计卫星姿态角速度和姿态角的同时,快速精确重构卫星执行机构故障。给出了所提观测器的稳定性条件,并基于线性矩阵不等式技术提出一种系统化PD型LO设计方法。进一步,将所提PD型LO设计扩展用于卫星姿态敏感器故障的快速重构。最后,将所提方法应用于微小卫星推力器故障重构和陀螺故障重构,仿真结果校验了所提方法的有效性。     

基于ILLE和SVM的卫星执行机构系统故障检测与定位

针对某超高指向精度要求的卫星平台,采用增量式局部线性嵌入(ILLE)与支持向量机(SVM)结合的方法,研究系统配置的多组磁伺服机构的故障检测与故障定位技术。在分析执行机构故障模式以及故障影响的基础上,采用LLE算法实时提取并更新与故障相关的卫星姿态控制系统高维信息,对其进行降维及特征提取,实现执行机构系统故障检测。当检测到故障时,提取执行机构系统输入输出信息,利用支持向量机(SVM)方法进行故障定位。该方法无需采集离线数据生成样本集,直接利用卫星姿控系统产生的在线故障特征数据集进行故障检测,并能根据故障检测结果,有效地实现卫星姿控系统执行机构的故障定位。算例仿真结果验证了所提方法的有效性。     

一种低成本纳卫星星载计算机容错方法

为了提高纳卫星星载计算机系统的可靠性,减少体积、质量及功耗等多方面因素的影响,文章提出了一种软硬件结合的低成本容错设计方法。将星载计算机硬件采用双机冗余冷备份方案,通过现场可编程门阵列(FPGA)对故障处理器进行仲裁切换;软件容错通过错误检测与纠正(EDAC)信息容错技术的实现,对星载计算机整体程序进行纠错检错,以对抗单粒子翻转事件。结果表明:该方法能够对星载计算机系统进行有效的故障切换处理,并降低单粒子事件的不良影响,可以在纳卫星系统中推广应用。     

基于长短时神经网络的卫星陀螺仪故障检测

针对卫星陀螺仪故障检测中存在的冗余依赖、微小故障覆盖问题,提出一种基于长短时神经网络(LSTM)的故障检测方法。首先对卫星陀螺仪建模,考虑到卫星姿态控制回路对陀螺仪微小故障覆盖影响,利用半物理仿真平台采集陀螺仪正常与故障数据;然后使用部分正常数据训练LSTM神经网络,使得网络具有预测陀螺仪输出的能力,并将另一部分正常数据输入到训练好的网络模型,得到预测误差,进一步设定故障阈值;最后,将测试数据输入提出的故障检测模型,仿真验证其时效性和准确性。结果表明,在采样频率为10Hz时,对于陀螺仪的卡死、噪声以及偏差故障,基于LSTM神经网络的故障检测模型能在故障发生2s内检测出故障,并达到了98.9%的准确率。     

一种新的卫星超高速撞击解体阈值模型研究

为定量描述卫星在超高速撞击下的解体阈值与解体程度,本文提出了一种新的卫星解体阈值模型,即用能量密度em(来袭物动能与卫星在撞击通道内的质量之比)的大小来判断卫星是否发生解体,用卫星解体后碎片累积质量统计曲线中平滑无突变部分的碎片质量与碎片总质量之比μc来描述卫星的解体程度,μc越大,卫星解体程度越高。采用数值仿真方法获得了卫星最小解体撞击能量密度阈值为3.62×102J/g,研究了不同em和不同η(卫星在撞击通道内的质量与卫星总质量之比)条件下卫星解体碎片的统计规律,建立了μc与em和η之间的函数关系,初步完成了这种新的卫星超高速撞击解体阈值模型的构建。     

基于模糊观测器的不确定非线性系统故障检测方法

给出了一种不确定非线性系统的基于模糊观测器的故障诊断方法。用T-S模型描述不确定非线性系统,从而得到一种新的模糊观测器,并给出了其稳定性约束条件LMI。将模糊观测器和实际系统的输出之差作为残差可对不确定非线性系统进行故障检测。最后给出了一个控制系统感应电机的故障诊断应用实例。     

一种基于历史遥测数据的在轨卫星故障预警系统

对在轨卫星遥测数据的变化规律进行了分类,研究了数种主流的数据预测理论并分析了其适应性,由此提出了一种基于历史遥测数据的在轨卫星故障预警系统构架,并定义了其中各模块的功能以及接口关系,给出了实际应用的效果。这个系统对及早发现故障、维持在轨卫星的安全稳定运行具有重要价值。     

地磁场中测量卫星磁矩的一种新的方法

文章提出了地磁场中测量卫星磁矩的一种新方法。根据国内大部分卫星都不能翻转的情况,首次提出了地磁取向法。这种新方法测试简单,准确度比较高。