遥感卫星任务数据可视化系统设计

本文阐述了遥感卫星任务数据可视化的主要内容和技术方法,建立了与任务对应的数据模型,并在此基础上设计了数据可视化系统和不同需求维度的人机交互界面,主要功能包括轨道态势、载荷计划、健康状态等信息的数据可视化,可以为碰撞规避、任务筹划、组织决策等提供数据支撑。     

航天器真空热试验数据可视化系统设计与实现

针对航天器真空热试验测控数据处理现状和需求,通过引入三维数据可视化技术,设计了一种数据可视化系统。该系统运用Java 3D技术,通过虚拟场景设定,将真空热试验试件三维设计模型与热模型结合,实现温度数据—颜色映射,以云图形式显示测控数据,并实现与现有测控软件数据交互。典型试验结果表明:该可视化系统可以实时、真实、直观地显示试件在真空热试验过程中的温度变化情况,为试验过程中的实时温度监视和工况判读提供有效手段。     

基于数据分发服务的航天器软件通信框架设计

针对航天器软件基于星内路由的进程间通信方式存在的通信过程不灵活,配置繁琐易产生错误,通信功能简单、难以满足复杂通信需要等问题,文章提出了一种基于数据分发服务(Data Distribution Service, DDS)的航天器软件通信框架(Satellite-based DDS,S-DDS),并对S-DDS进行了访真验证。结果表明:该框架实现了灵活便捷的进程间通信过程,无需对通信过程进行繁琐的配置,同时能够满足复杂的通信需要,使软件开发过程更为简单快捷,有效解决了目前航天器进程间通信存在的问题,可为航天器软件进程间实现灵活便捷的通信过程提供参考。     

一种航天器测试注入数据序列自动生成方法

针对航天器测试注入数据序列生成效率低、易出错问题,在Visual Studio环境下运用C++语言和开放数据库连接(ODBC)接口技术,设计了航天器测试注入数据序列自动化生成软件,形成了注入数据序列自动化生成方法。与传统人工序列生成方法相比,该方法具有自动、快速、智能的优点。通过载人航天器综合测试应用,结果表明:航天器测试注入数据序列文件生成效率提高95%。可为航天器自动化综合测试系统设计提供参考。     

混合空间目标下的多航天器抵近观测任务规划

研究了服务航天器对多个空间目标的抵近观测任务规划问题,并考虑了高价值航天器、普通航天器以及失效航天器或空间碎片3类待观测目标。通过构建合理的评价体系,对目标观测的任务方案进行评分。建立了综合观测目标数量、观测目标类型、燃料消耗、单次点火速度增量以及任务时长的多约束优化模型,涉及的优化变量包括目标分配向量、观测次序向量以及观测时刻向量。服务航天器通过一种四脉冲机动策略抵近每个目标。采用进化算法求解规划问题,并提出一种基于动态规划（DP）的局部搜索策略以优化观测时刻,提升优化效率。最后分别给出了针对单一类型和混合类型空间目标的抵近观测任务规划算例,通过与传统进化算法的求解结果对比,说明了所提出的DP搜索策略的优势。     

航天器综合测试快速获取遥测数据的一种新方法

介绍了一种在航天器综合测试时从星载数据总线快速获得遥测数据的方案。该方案开发了3个软件模块,即星上遥测数据快速获取软件模块、快速遥测数据总线提取软件、快速遥测数据处理软件模块;其特点是仅靠软件使遥测数据的更新频率提高数倍,有效缩短了测试数据的判读时间,同时提高了检出偶发异常的概率,提高了测试效率和质量。     

航天器寿命数据的定义、范畴及其分类研究

系统地介绍了航天器寿命的涵义,分析了开展航天器寿命数据管理和积累的重要意义,研究提出了航天器寿命数据的定义、范畴与分类,并以寿命试验数据为例设计了分类寿命数据采集卡,为建立航天器寿命数据管理和评估系统及规范寿命数据管理工作提供了基础。     

运载火箭与航天器界面载荷设计优化方法

基于动力学理论,开展了器箭界面动态内力的理论建模,对影响器箭界面动态内力的主要因素进行辨识,并分析了器箭界面动态内力随各影响因素的变化趋势。同时,基于某真实火箭构型以及对应外激励,通过设计有效载荷的质量、质心高度以及基频参数组合集,开展跨声速工况下器箭动力学耦合分析,获取横向质心等效加速度分布数据。结合理论分析的分布规律,对耦合分析质心等效加速度进行分类统计,构建了一种可行的器箭界面动态内力精细化设计方法。该方法应用于新一代运载火箭,可有效降低器箭界面载荷设计条件,具有重要的工程意义。     

航天器数据管理系统软件的自动化测试系统设计

针对目前航天器数据管理系统软件人工测试存在的测试效率低、测试有效性差的问题,提出一种数据管理系统软件的自动化测试系统设计,在虚拟的数据管理系统设备上运行数据管理系统软件,应用自动化测试系统完成对数据管理系统软件的测试。引进虚拟测试(VTEST)平台软件、电子信息设计系统(EDS)及测试接入控制(TAC)系统3种工具,创建一种分层架构的测试系统,各层之间通过标准接口进行数据交互,以利于系统维护和被测对象的接入。由于自动化测试系统的测试实施过程不需要人工干预,避免了人工操作过慢、误操作、重复操作等问题,因此测试时间相比人工测试可缩短40%,而且能避免人工误判导致的测试不充分问题,能提高测试的有效性,从而提高数据管理系统乃至整器的可靠性。     

航天器自主任务规划修复技术研究进展

结合航天器自主能力发展的迫切需求,阐述了航天器自主任务规划修复的必要性和难点。给出了航天器自主任务规划修复技术、航天器任务规划稳定性和规划修复问题的定义。根据规划执行失败时采用的修复策略,将自主任务规划修复技术分为规则匹配型、局部调整型、删除/求精型、状态转移型和构造新问题型五类。重点归纳了各类自主任务规划修复技术的研究进展和特点,分析了规划稳定性的定量评价方法。并在对目前任务规划修复方法总结分析的基础上,给出了未来航天器自主任务规划修复技术的研究方向建议。     

基于故障注入技术的航天器系统级软件测试方法研究

针对航天器系统级软件故障模式测试特点及难点,对故障注入技术在航天器系统级软件测试的工程应用进行经验总结。详细说明了系统级软件故障模式测试的基本原理,从应用对象的角度出发将故障注入技术进行合理分类,提出了3种适用于航天器系统级故障注入技术。根据现有工程实践经验,结合系统级故障模式测试设计理论,对系统级故障注入技术从实现原理、地面系统连接方式、故障注入与系统响应时序关系等方面进行了研究,并在此基础上提出了航天器系统级星载软件故障模式测试验证的具体应用方法、适用场景及优缺点,可为航天器系统级电测中的软件测试设计提供参考。     

基于小样本数据增强的航天器表面损伤智能检测方法

在轨运行的航天器表面形成损伤有可能导致严重的后果,需要对航天器进行在轨实时损伤检测。针对航天器损伤检测图像样本难以获取的问题,本文采用智能化检测方法,提出了一种用于航天器表面损伤样本扩充的生成对抗网络,该网络能够学习单张输入图像的特征纹理表示,从而生成大量与输入图像特征相似的细粒度尺度样本,实现了少量图像数据样本的扩充。利用YOLO目标检测算法在扩充的图像样本中进行表面缺陷与损伤的检测识别,获取了较高的检测精度,为未来航天器健康状态监测与评估、通用化服务机器人应用及太空原位建设等提供了技术支撑。     

基于AE-UKF的航天器自主导航方法

针对自主导航过程中不确定的测量噪声和干扰的影响,提出了一种具有自适应能力的状态估计方法AE\|UKF方法。该方法通过对非线性的状态方程进行Unscented变换,对非线性的测量方程求取雅可比矩阵,同时在滤波迭代过程中引入自适应因子,使滤波器具有自适应能力。将AE\|UKF方法应用于自主导航系统导航信息的估计过程中,仿真结果表明：AE\|UKF方法在达到UKF方法精度的同时,能够克服自主导航过程中不确定的噪声和随机干扰的影响。     

基于液相污染模型的航天器交会对接羽流污染研究

航天器交会对接任务一般由主动对接方和被动目标配合完成,交会对接飞行的主动寻的段和分离撤离段均可能出现主动对接方开启反向发动机进行反向紧急制动和撤离的情况,该情况下被动目标可能受到来自主动方反向发动机羽流污染影响。文章利用国际空间站羽流污染计算模型对交会对接任务羽流污染沉积进行了分析计算。     

多航天器协同探测效能影响参数不确定性分析

为解决传统基于蒙特卡洛仿真的探测效能不确定性分析评价方法中时间效率低,参数关系映射单一的问题,提出一种基于神经网络的不确定性分析方法,利用人工神经网络在拟合回归分析上的非线性特性,设计了能够替代复杂系统的神经网络结构,能够通过少量仿真计算结果作为训练样本实现模型的收敛并能有效反映被替代系统的原有特性。选择以一个多航天器的天文观测任务作为典型用例,建立了仿真分析模型,并与蒙特卡洛仿真方法结果进行了对比,验证了此方法的准确性和计算效率。     

一种基于EPSO的航天器交会轨迹优化方法

研究了航天器在固定时间内燃料最省的多脉冲交会问题,提出了一种基于种群熵粒子群优化 (Population Entropy based Particle Swarm Optimization,EPSO)算法的交会轨迹优化设计方法。采用线性化C\|W方程描述航天器的相对运动,以能耗最优为控制目标,得到了基于连续推力的最优转移轨迹,用于确定脉冲点的位置。考虑工程实用性,采用多脉冲控制方法,利用脉冲点的位置参数建立了以脉冲点时间间隔为决策变量的优化目标函数,并用EPSO算法进行求解。在EPSO中,种群熵描述粒子在搜索空间中位置分布的混乱程度,并通过上一代的种群熵确定下一代的搜索空间,从而减少搜索空间的浪费,提高了算法的搜索速度和收敛精度。仿真结果表明,算法本身具有良好的优化性能,适用于航天器轨迹优化。     

基于价值评估的卫星遥感数据迁移方法探讨

如何对存储的数据进行迁移是采用分级存储结构的卫星遥感数据存储系统的关键技术之一。文章提出了一种基于价值评估的卫星遥感数据迁移方法。通过建立价值评估的模型获得卫星遥感数据的价值,并以此指导存储系统对数据迁移。通过模拟环境下的试验,结果表明采用此方法能够达到提高系统性能、降低开发成本的效果。     

航天器自旋对测轨数据影响的修正方法

从测量原理上分析了航天器自旋对地基无线电测轨数据的影响,提出了测距和多普勒测速自旋影响修正方法,该方法也可用于估算航天器天线安装位置与自旋轴的距离。利用修正方法对嫦娥二号地月转移飞行段的地基测距与多普勒测速数据进行处理,解算的嫦娥二号天线安装位置精度在厘米量级。使用修正后的测距和多普勒测速数据,并融合时延与时延率测量数据,进行定轨计算,结果表明,使用修正后的测轨数据对事后定轨计算有近50m的精度提高。     

黏附激励下空间目标惯性参数的辨识方法

针对黏附卫星会自然激励目标改变运动状态的现象，提出一种利用黏附激励进行空间非合作目标惯性参数的辨识方法。黏附前，利用主星对目标特征点的视觉测量，建立估计目标惯性参数与相对运动参数的滤波器，并估计目标的转动惯量比和质心；黏附后，主星直接利用该滤波器估计目标的新的质心速度，并基于动量守恒原理计算目标质量。该方法不仅充分利用黏附过程的自然激励，无需常规辨识必须的主动激励，而且激励前后算法一致，无需切换。数字仿真证实了算法的有效性。