航天器天基测控中心关键技术分析

天基测控模式是航天器测控发展的必然趋势.天基测控模式与地基测控模式有着本质的区别,如何实现天基测控是我国航天领域目前研究的重点课题之一.本文在分析天基测控技术和我国现有条件的基础上,提出了实现航天器天基测控的方法,分析研究了与航天器天基测控中心相关的关键技术。     

基于干扰观测器的天基观测航天器姿态控制设计

与地基空间目标监视系统相比,天基观测系统具有监视范围广,不受国界限制,观测精度高等优点,是未来空间目标观测技术的重要发展方向。但天基观测航天器工作时,相机转台的运动,太阳能帆板挠性部件的弹性振动与航天器的姿态运动相互影响,构成强耦合的非线性系统,传统的控制方案无法实现对这类天基观测航天器的高精度姿态控制。文章针对某一空间观测航天器的任务要求,设计了基于干扰观测器的前馈补偿航天器姿态控制系统,仿真实验结果表明:姿态角控制精度小于 0.06°,姿态角速度精度小于 0.03(°)/s,达到了精度要求。     

天基测控系统应用发展趋势探讨

基于中继卫星的天基测控系统将在我国航天测控系统中扮演越来越重要的角色,研究天基测控系统应用发展趋势,对支撑天基测控系统发展、引导技术及应用研究都有着重要意义。本文从我国基于中继卫星的天基测控系统应用需求分析入手,介绍了国内外天基测控系统应用现状,对我国天基测控系统应用发展趋势和相关关键技术进行了深入探讨,指出今后应加强中继链路设计分析与模拟验证工作,建议重点开展抗干扰抗截获技术、更高码速率传输技术以及多用户网络化技术等关键技术的研究和应用。     

航天器测控仿真方法研究

航天器发射前,航天飞行控制中心需要对相关测控方案和软件进行验证。利用仿真系统验证测控方案和软件是一种行之有效的途径。航天器测量数据、轨道和姿态控制仿真是航天飞行控制中心仿真系统的重要组成部分。分别讨论了航天器测量数据、轨道控制和姿态控制仿真方法,分析了航天器测控仿真系统的建立,通过仿真结果说明了仿真方法的合理可行。     

载人空间站工程测控通信系统挑战和机遇

针对载人空间站工程对测控通信系统提出的更高测控覆盖率、更高可靠性、长时间连续测控、高数据传输速率、多目标同时测控等需求,提出了采用天地基相融合的测控通信模式,构建以中继卫星系统为主的天基测控通信模式,利用"北斗"卫星导航系统实现自主可控的高精度轨道确定,合理布局和调度地面测控站,提升地面站工程遥测码速率和双目标支持能力,实现减站增效。对天地基测控资源进行一体化考虑,实现按需调度,完成空间站持续高可靠测控通信任务。讨论了测控数传一体化发展思路,建设Ka频段测控站,同时实现测控和高速数据传输。基于IP(互联网协议)开展天地一体化设计,提出了网络化测控的思路。     

TDRSS、USB系统兼容星载应答机的一种实现方案

基于我国航天器地基测控网的现状和未来中继卫星系统天基测控网的需要，提出了兼容TDRSS系统的USB系统的星载应答机设计方案和主要技术指标，为TDRSS系统用户应答机研制工作提供参考。     

一种半实物卫星通用测控仿真平台设计与实现

卫星通用测控仿真平台是为了提高测控支持效率和能力而提出的。根据航天测控任务需要以及测控设备的特点，设计了基于半实物的卫星通用测控仿真平台硬件环境。采用面向对象技术，结合喷泉模型进行了软件开发。通过抽象以及采取“穷举覆盖、描述文件、参数表、动态连接库、分支语句”等方法，建立了卫星通用测控仿真平台数学模型。通过与真星比对，该平台在信道的电气性能和数据层与真星具有等价性，并成功地应用于近地和同步卫星的系统联试和任务实施中。     

基于工作流技术的测控信息会签系统设计

为了解决地面测控中心采用纸质方式会签测控信息工作量大、效率低、多航天器支持能力差的问题,论述了测控信息会签系统的设计方法、实施效果。通过分析载人航天测控信息会签的需求和特点,采用工作流技术对测控数据处理过程进行阶段划分和抽象建模,设计用户、岗位和任务的多对多映射方式,规划层次化的会签流程模板,实施会签流程多层次复用和动态组装,构建基于B/S(Browser/Server,浏览器/服务器)模式跨平台的系统架构,以数据库实时同步为基础,建立对称的实时热备工作模式,设计多任务通用的数据库结构,实现了测控信息的在线会签。实际应用表明,基于工作流技术的在线会签系统大幅缩短了测控数据处理周期,提高了航天器上行控制效率,有较高的推广价值。     

北斗卫星导航( 区域) 系统星座对中国载人航天器的服务能力仿真分析

载人航天器可以利用北斗卫星导航系统实现自主导航定位和相对测量以支持轨道确定和交会对接任务。为了评估当前星座条件下北斗卫星导航(区域)系统对中国载人航天器的服务能力,建立了当前北斗卫星导航(区域)系统的星座仿真场景。利用载人航天器轨道参数,对其轨道处北斗区域星座的覆盖特性和服务能力进行了仿真,分析了可以用于载人航天器绝对定位和相对定位的时间长度、可见卫星情况、位置精度因子等特性。分析结果表明,在载人航天轨道的一些持续时间段内,航天器可以利用北斗(区域)系统完成绝对和相对定位功能。     

TDRSS航天器用户终端一体化设计初探

借鉴美国TDRSS航天器用户终端情况,考虑未来我国中继卫星系统(CTDRSS)发展趋势,面向航天器天地基一体化测控的发展方向,探讨未来CTDRSS航天器用户终端一体化设计历程。     

基于DSPN的航天测控系统任务可靠性仿真建模

提出了基于确定与随机Petri网（deterministic and stochastic Petri nets,DSPN）的航天测控系统（tracking,telemetry and command,TT&C）任务可靠性定量分析方法,旨在对相关航天测控方案进行可靠性预计.通过对TT&C系统任务剖面进行时序弧段划分,考虑实际系统中测控单元阶段依赖、单元故障可修以及各单元参与任务起止时间不同等其他建模方法难以处理的复杂因素,建立了“单元层-系统逻辑层-阶段层”3层相互关联的TT&C系统任务可靠性DSPN模型.通过对模型仿真运行,实现了对给定测控方案下TT&C系统任务可靠性定量化评估.分析表明:仿真结果随着仿真次数增加逐渐收敛,与Markov解析方法求得的精确值对比误差控制在1%以内.      

具有相依特性的航天测控网稳定性分析

随着信息技术的不断提升,航天测控网各系统中的耦合和依赖变得越来越强烈。针对这种具有相依特性的测控网络的稳定性问题,提出借助于相依网络的分析方法,根据信息在测控网中所起的作用,对航天测控网相依特性进行分析、研究,特别是相依网络的级联失效过程进行稳定性分析。将航天测控网划分为具有相依特性的数据信息和控制信息,通过针对单侧网络进行蓄意攻击,研究不同控制信息模式下航天测控系统的稳定性,提出构建稳定、高效的测控网的方法。仿真结果表明,在数据信息遭受攻击时,合理规划控制信息形态并减小控制信息规模,能够有效保障航天测控系统的稳定性。     

测控资源调度管理系统的构造与实现

针对我国航天测控实际问题的特点和现状,基于知识发现提出了测控资源动态调度算法的框架,在此基础上,基于数据仓库建立了测控资源动态调度管理系统的体系结构,并采用面向对象(Ob ject-O riented,O-O)技术,分析和设计了测控资源动态调度管理系统,最后阐明了该系统的优点。实际应用表明,该方法使我国“一网管多星”的效率得到极大的提高。     

靶场实时测控软件系统现状与发展趋势

实时测控软件系统是航天测控系统的信息处理中心,在航天任务中担负着实时信息处理、设备数字引导、指挥显示和安全控制等任务。随着计算机与通信技术的飞速发展,实时测控软件系统向信息融合、分布处理、高可靠性和逼真的多媒体显示等方向发展。本文介绍了实时测控软件在航天任务中的地位厦作用,详细阐明了实时测控软件系统的发展历程、系统组成、功能特点和未来的发展趋势。     

星座通信系统测控模式探讨

立足星座通信系统的测控观点,基于卫星自主管理和采用新的伪码扩频测控体制,探讨简化地面测控管理所必需完成的大量复杂跟踪测量与控制任务的可行性,研究星座通信系统测控管理的操作设想。     

基于HLA的航天飞行任务联合仿真系统设计

简要说明了HLA的基本特点,描述了一个已经实现的航天测控仿真系统,并将其结构思想与HLA进行了对照。在此基础上,提出了一个依据HLA标准,对航天员座舱仿真、火箭和飞船仿真、测控网仿真等进行集成的航天飞行任务联合仿真系统框架,分析了各个仿真联邦成员的功能需求和信息接口,并着重介绍了针对任务要求的时间管理、数据通信等关键RTI机制的设计和实现方法,以及参照FEDEP模型和借助商业成品软件工具的系统开发策略。     

陆基测控资源分配决策支持系统研究

简要地对我国航天陆基测控网的状况进行了介绍,分析了测控资源冲突的形成原因,表明了建立智能化测控资源分配决策支持系统的重要性。并在此基础上,提出了该系统的设计思想,系统结构、功能及其实现方法。该系统融合了丰富的测控资源分配和管理知识,采用定性推理和定量计算相结合的工作方式进行决策问题的求解,最终实现一个基于知识的决策系统,按照本文提出的系统构造,已经开发了有关分系统,而且在神州四号飞船和多颗卫星的测控任务中进行了应用,表明系统的构造是有效的。     

载人航天飞行任务USB测控网优化配置解决方案

以我国载人航天飞行任务为背景,针对历次任务中USB测控网使用上出现的测站任务准备时间过长、与其他任务测站使用相冲突、测站使用效率不高等问题,在统计和分析实战任务数据的基础上,给出了一个载人航天飞行任务USB测控网优化配置的可行性方案,并提出了任务中选择测站的原则和测站配置确定流程,以期能够在今后的任务中更为合理地分配有限的USB测控网资源,提高其使用效率。     

卫星测控应用中心远程容灾系统方案设计

随着航天技术的发展,各种卫星如综合侦察卫星、气象与海洋监视卫星、数据与中继卫星等,其数据的信息速率存储、处理的数据量越来越大,对卫星测控应用中心大容量、高速率数据的安全性、可靠性要求也越来越高。在自然灾害,如地震、洪水;人为破坏,如恐怖活动、战争等条件下,确保卫星测控应用中心的安全与快速恢复能力,将非常重要。本文从原理上设计了一套远程数据容灾系统方案,以保证卫星测控应用中心在自然灾害或人为破坏后能够快速恢复其基本功能。分析表明,该方案具有很好的可靠性、安全性。