复杂系统实时仿真平台关键技术探讨

为有效支撑多体协同武器、集群作战武器、无人机群、多模复合制导武器等复杂系统全任务剖面的仿真验证评估,急需开展复杂系统实时仿真平台技术研究。在分析国内外实时仿真平台研究现状的基础上,结合复杂系统实时仿真的需求和特点,提出了一种新的适用于复杂系统的实时仿真平台解决方案,重点阐述了复杂系统实时仿真平台通用架构、时钟同步、智能适配、超高速网络通信、智能IO交互等关键技术的实施途径,并给出了典型的应用案例。结果表明:所提出的复杂系统实时仿真平台具有较好的通用性、适配性和可扩展性。     

航天器飞行控制仿真与平行系统

总结并分析了目前国内外航天器飞行控制仿真与平行技术的发展现状和任务需求,针对中国当前飞控仿真与平行系统的通用化和标准化不足的情况,提出了一种可组装的飞控仿真与平行系统的定义和系统架构,阐述了仿真与验证、决策与支持两个部分的设计方案,并通过嫦娥五号的飞控工作进行了检验,验证了系统的有效性。最后展望了未来航天器飞行控制仿真与平行技术的发展方向。     

基于ATML的分布式ATS架构研究

自动测试系统ATS通用化是测试与诊断技术的重要发展方向,直接决定了系统的设计维护成本、技术寿命和测试诊断性能。现有的通用ATS主要采用集中式系统架构,系统维护成本和难度较高,信息互通性和通用化程度不理想。针对集中式ATS架构的局限性,设计并验证了一种基于自动测试标记语言ATML标准集、以网络为中心的分布式通用ATS架构。经验证演示实验,该架构较好地解决了仪器和系统的互换性问题,并通过发掘仪器的智能性,缓解了网络的延时问题和带宽压力,对构建通用ATS具有重要工程意义。     

基于SCA的网电对抗平台架构设计及其应用

为了满足战场环境下网电对抗平台对不同信息层次的探测、攻击与防御能力以及通用化、模块化、协同的需求,设计了基于SCA的网电对抗平台的功能体系架构,并以组网雷达对抗为例,给出了基于此体系架构的多平台协同组网雷达对抗波形开发方案,仿真测试表明此网电对抗平台的功能体系架构具有可行性和通用性。     

AMESim软件在液体火箭发动机系统动态仿真上的应用

根据模块化建模思想和通用仿真要求,利用AMESim中的AMESet平台二次开发出了发动机系统通用仿真模块库,并对不同类型发动机系统的动态特性进行了仿真.研究结果表明,建模过程简单明了,操作性及通用性强.通过计算结果与试车曲线对比,验证了所采用仿真方法的合理性和正确性.所做的工作为今后液体火箭发动机通用仿真研究打下了良好...     

载人月球探测混合云架构体系仿真系统研究

针对载人月球探测工程任务需求,设计了一种基于混合云架构的体系仿真系统,实现了辅助设计、方案验证和协助任务等功能应用。分别从任务设计和应用模式角度分析了体系仿真系统功能需求;根据需求给出体系仿真系统总体架构,采用仿真平台和仿真支持库统筹建设的方式,完成了系统开发与集成;提出了针对体系仿真系统建设涉及的体系建模、任务规划、推演展示、效能评估和系统联动与扩展关键技术实现方案;应用该系统实现了对典型载人月面活动场景的仿真,得到了关键参数模拟推演结果,验证了体系仿真系统各项功能有效性和正确性;最后给出了思考和展望。该体系仿真系统可支撑未来载人月球探测相关任务开展发展论证和综合评估验证,能够为同类系统开发提供方案参考。     

通用导弹实时仿真测试方法研究

在展望军用自动测试设备（ATE）／自动测试系统（ATS）发展趋势基础上，总结了设计通用导弹实时仿真测试系统的软硬件条件，并对该通用导弹实时仿真测试方法的思想进行了介绍。最后，从系统的硬件开发平台、软件开发、工作原理等三个方面对该通用导弹实时仿真测试系统的开发进行了介绍。     

复杂电磁环境卫星侦察仿真系统架构设计与探讨

复杂电磁环境卫星侦察仿真系统具有功能复杂、仿真数据量大等特点,系统涉及到雷达、通信等辐射源建模仿真、侦察载荷工作模式建模仿真、卫星平台建模仿真、数据传输建模仿真等方面.探讨了如何设计出仿真效率高、系统扩展性好、易于维护的系统架构.     

激光雷达系统仿真软件

从激光雷达约束条件入手 ,研究了通用激光雷达仿真模型 (GL M) ,其中包括大气传输模型、探测器噪声模型、发射与接收模型、目标反射数据库。着重分析、讨论了各种天气和系统条件下 ,对激光雷达性能的影响。根据模型 ,研制了通用仿真软件 ,最后给出了计算机仿真结果。     

软件定义航天器系统架构设计

软件定义技术的高速发展有望引发航天产业新一轮的技术革新。文章分析了未来航天器发展的总体趋势和软件定义航天器的发展现状;针对未来航天器灵活、自主和快速的发展需求,提出了一种软件定义航天器系统架构,其具有设计分层化、接口规范化、硬件通用化、功能软件化和资源虚拟化等技术特征。相比以往的航天器系统架构,它将软件定义扩展至整个航天器,并充分考虑了航天器的固有特征。文章分析了该架构对未来航天器发展需求的满足情况,梳理了开放架构与规范、器载操作系统、器载超算平台和安全机制4项关键技术,并提出进一步细化系统架构、形成标准规范的发展建议。     

Cubature Kalman filtering for relative spacecraft attitude and position estimation

A novel relative spacecraft attitude and position estimation approach based on cubature Kalman filter is derived. The integrated sensor suit comprises the gyro sensors on each spacecraft and a vision-based navigation system on the deputy spacecraft. In the traditional algorithm, an assumption that the chief?s body frame coincides with its Local Vertical Local Horizontal (LVLH) frame is made to construct the line-of-sight observations for convenience. To solve this problem, two relative quaternions that map the chief?s LVLH frame to the deputy and chief body frames are involved. The general relative equations of motion for eccentric orbits are used to describe the positional dynamics. The implementation equations for the cubature Kalman filter are derived. Simulation results indicate that the proposed filter provides more accurate estimates of relative attitude and position over than the extended Kalman filter.     

基于多因子组合判别的数字量帧通用解析方法

随着航天任务型号的不断改进，箭上各系统单机输出数字量数据的现象越来越普遍，且数字量数据帧结构也越来越复杂多样，在各型号之间差异也较大，这给遥测数据处理带来了巨大挑战。若各型号各种帧结构数字量数据均对应一种解析方法，那么软件需要经常做适应性修改，造成软件维护工作量大且容易出错。针对这种情况，在充分梳理总结以往各型号任务中复杂帧结构数字量数据的特点和对应解析方法的基础上，提出了基于数字量帧结构中多个因子作为综合判据的普适性的解析方法，称为“通用解析方法”，其中分析了各因子对数据帧解析的作用，讨论了块头、步长等重要因子的设计和判别，给出了通用实现过程。方法已多次应用于航天任务中，效果良好。     

The results of flight tests of an attitude control system for the Chibis-M microsatellite

The attitude control system of the Chibis-M microsatellite is described. Results of flight experiments on damping the initial angular velocity (made using magnetorquers) are considered, as well as stabilization in the orbital referece frame, and orientation of solar arrays toward the Sun using reaction wheels. The operation of algorithms of satellite attitude determination on sunlit and shadow segments of the orbit is also under study. The general logic of operation of the attitude control system in automatic mode is presented and discussed.     

基于最小系统的小卫星在轨软件重构系统设计

提出一种基于星载终端处理设备最小系统的小卫星在轨软件重构系统设计方案。依据星上信息流实现现状,设计重构系统的系统框架,提出星载终端处理设备的最小系统组成、通用功能集和需要满足的整星安全性功能需求。系统中,应用软件程序数据按照注入帧格式通过遥控通道注入到星上,可缓存在星务存储器中再分发给终端目的设备,通过最小系统软件对应用程序进行引导和加载管理,整个过程均有差错控制设计以保证其可靠性和安全性。软件重构试验和容错试验表明,利用该系统可实现星载微计算机软件和FPGA配置数据的可靠上注、可靠存储和可靠加载。     

月球取样返回器回收半实物仿真系统研究

月球取样返回器回收半实物仿真系统是通过模拟返回器取压孔附近压力环境,将回收程控装置硬件实物接入仿真系统并构成实时仿真回路的半实物仿真平台。文章介绍了月球取样返回器回收半实物仿真系统的研制意义,对系统总体结构和设计方案、网络环境、运行流程和新的设计特点进行概括,在面向对象的基础上建立了分阶段的月球取样返回器降落伞回收系统整个工作过程的动力学模型,利用空投试验测量数据对模型的仿真精度进行验证分析,并对半实物仿真系统的实时性和压力模拟精度进行了分析。结果表明,半实物仿真系统的各项技术参数均达到设计指标,可为中国探月工程三期中月球取样返回器回收分系统的可靠性评估提供重要的技术支持。     

空间机械臂技术及发展建议

空间机械臂是一个机、电、热、控一体化的高集成度的空间机电系统。文章概述了国内外该技术的发展情况;论述了空间机械臂在目标监视与观测、在轨试验和建设、行星与深空探测三个方面的任务;讨论了系统构成与功能。结合工程应用,提出了空间生存与性能保持、空间驱动与伺服、空间建标与测量、天地协同控制与示教、地面仿真训练与环境模拟五项关键技术。文章还对我国在该技术领域的发展思路提出了建议,并展望了我国空间机械臂技术的发展前景。     

射频制导导弹故障自动诊断系统

介绍用于射频制导导弹故障自动诊断系统的框架设计，列举了导弹故障模式种类，根据导弹综合测试与故障诊断的特点，遵循推理知识、测试知识和排故知识这样一种新的专家系统的分类方法，论述该系统的诊断原理及实现方法，阐述系统故障诊断功能工程化的特点及采用的关键技术。该系统已成功实现了对导弹电气故障的自动诊断。运行结果表明，该系统自动化程度高，诊断有效，操作使用方便，是一种新一代的导弹维护测试诊断系统。     

Optimal control of a spinning double-pyramid Earth-pointing tethered formation

The dynamics and control of a tethered satellite formation for Earth-pointing observation missions is considered. For most practical applications in Earth orbit, a tether formation must be spinning in order to maintain tension in the tethers. It is possible to obtain periodic spinning solutions for a triangular formation whose initial conditions are close to the orbit normal. However, these solutions contain significant deviations of the satellites on a sphere relative to the desired Earth-pointing configuration. To maintain a plane of satellites spinning normal to the orbit plane, it is necessary to utilize “anchors”. Such a configuration resembles a double-pyramid. In this paper, control of a double-pyramid tethered formation is studied. The equations of motion are derived in a floating orbital coordinate system for the general case of an elliptic reference orbit. The motion of the satellites is derived assuming inelastic tethers that can vary in length in a controlled manner. Cartesian coordinates in a rotating reference frame attached to the desired spin frame provide a simple means of expressing the equations of motion, together with a set of constraint equations for the tether tensions. Periodic optimal control theory is applied to the system to determine sets of controlled periodic trajectories by varying the lengths of all interconnecting tethers (nine in total), as well as retrieval and simple reconfiguration trajectories. A modal analysis of the system is also performed using a lumped mass representation of the tethers.     

高超声速飞行器发射坐标系导航算法

针对高超声速飞行器弹道特点和导航参数的需求,提出基于发射坐标系(LCEF)的高超声速飞行器导航算法。首先,介绍发射坐标系下捷联惯导(SINS)算法编排,推导发射坐标系下姿态、速度和位置离散递推方程。然后,介绍地心地固系(ECEF)下的卫星位置和速度转换到发射坐标系的方法,推导发射坐标系的SINS/BDS组合导航滤波器状态方程和量测方程。最后,以助推-滑翔飞行器为对象,进行了发射坐标系下组合导航仿真,位置精度小于10 m,速度精度小于0.2 m/s。     

基于ISA总线的无人驾驶直升机遥测数据地面处理系统

本系统对共轴式双旋翼无人驾驶直升机机载遥测数据采集系统发回的遥测数据进行码同步、帧同步、解密、信道解码等处理 ,并将恢复后的数据帧保存在缓存中。计算机监控程序通过 ISA(Industry Standard Architecture)总线 ,使用内存映像的方式访问数据并进行后续处理。本系统的码同步部分、用作缓存的双口 RAM以及 ISA总线接口部分使用 CPL D(ComplexProgrammable L ogic Device)实现 ,帧同步、解密和解码功能由单片机完成。系统结构简洁、功能可靠、体积小、重量轻 ,非常适合移动的车载遥测地面站。