卫星姿态控制系统在轨实时健康评估

面向航天器在轨智能自主管控的技术需求,提出一种基于多级模糊综合评价架构的卫星姿态控制系统的在轨实时健康评估方法.根据卫星姿态控制系统的性能特点,按实际功能将其划分为姿态测量、控制器和执行机构3个部分.在确定各部分单元部件健康信息的基础上,基于模糊综合评价算法对各部分的健康度分别进行评估.基于评估所得到的姿态测量、控制器和执行机构3部分健康信息,根据各部分对系统健康的影响情况结合变权综合原理确定健康影响权重,采用模糊综合评价算法实现对姿态控制系统整体健康性能的综合评估.仿真实验结果表明,所提出的方法能够有效实现卫星姿态控制系统的在轨实时健康评估.     

应对银河-15卫星故障:异常卫星与在轨维修技术的发展

2010年4月8日，世界上最大的固定卫星服务供应商——国际通信卫星有限公司（INTELSAT）与其银河-15（Galaxy-15）卫星失去了联系，该卫星开始从其地球静止轨道（GEO）位置向东漂移，而它的转发器仍在工作。因此该卫星被媒体称作“僵尸卫星”（Zombiesat）。这意味着银河-15卫星将对地球静止轨道区域内其他卫星的运行造成严重影响。     

中继卫星支持海量航天器在轨测控技术

目前中低轨的卫星在轨测控主要基于地面测控设备,当管理的在轨卫星数量持续增加时,需要不断地建设新的测控站或增加测控设备,同时由于地球遮挡限制,一个地面测控站的测控范围只占一颗卫星运行弧段的很小部分,集中在国内建设的地面测控站无法解决轨道全弧段覆盖难题。地球静止中继卫星系统的高覆盖特性和多址服务能力为近地卫星在轨测控提供了空间和频域的多重复用能力,文章从中继链路性能、多目标服务项目、多目标服务能力、覆盖特性等方面进行了详细分析,结果表明在现有的管理模式下,3颗具有多址能力的中继卫星就能管理中国目前在轨的和今后一段时间发射的所有近地卫星,这将显著降低在轨卫星对地面测控设备的需求。同时,中继多址测控服务模式可以克服现有在轨卫星管理时间域集中和应急能力差的缺陷,为卫星用户提供更多的服务手段,满足不同在轨卫星管理和使用要求,大幅提升在轨卫星的安全性和使用效率。     

服务于在轨卫星的自动服务卫星

目前,要想改进军用和商业卫星,除了发射新卫星外没有别的办法。但也不乏一些先知先觉的人,美国国防部的一些分析人员曾研究过制造一种能对卫星进行“加油”并安装先进电子设备和蓄电池的自动服务卫星所需的成本及带来的好处,他们得出的结论是这种在轨服务可显著延长卫星的寿命,并使运行卫星星座的成本降低20％～30％。而其关键是发展无人自动服务卫星。     

美国先进通信技术卫星在轨一年回顾

ＮＡＳＡ实施先进通信技术卫星（ＡＣＴＳ）计划的目标是希望保持美国在卫星通信领域的优势地位。ＡＣＴＳ卫星入轨一年的实践表明，该计划获得了圆满成功。它帮助美国产业界开发了几项通信卫星新技术：用于小口径用户终端的高增益跳频点波束；星上切换和基带处理；按需信道指配；Ｋａ频段传输；宽带（９００ＭＨｚ）信道及研究和补偿该频段内的雨衰等。此外，ＡＣＴＳ卫星还为许多公司、政府机关和大学等用户提供如何应用这些新的通信业务的实践机会。ＡＣＴＳ卫星的潜在价值与其说存在干技术细节中，不如说在于总体方案概念里。任何一项技…     

英实验卫星在轨试验碎片叉捕技术

<正>英国萨里卫星技术公司去年从国际空间站上投放的一颗卫星已成功验证了未来可用来清除空间碎片的一个鱼叉式装置。近日该装置从"清理碎片"卫星上射出,击中了由1.5米长的一根支杆从星上伸出的靶板。这项实验是耗资1700万美元的清理碎片任务的主要目的之     

空军新型在轨GPS卫星准备就绪

据每日防务网站10月25日报道，美国空军在10月初宣布其新型在轨全球定位系统（GPS）导航卫星已准备就绪。该卫星名为GPS IIR-15（M），是目前在轨的GPS IIR卫星的二次改进型，之前一次改进的卫星名为GPS IIR-14（M），它从去年开始投入使用。     

轨道ATK看好卫星在轨维护

正美卫星和火箭制造商轨道ATK公司今年要为研制一种商业卫星在轨维护飞行器进行一大笔投资。这种飞行器应能在没有任何政府研发支持的情况下在2019年初投入使用。以往已出现过多个要开展静地轨道通信卫星在轨维护业务的项目,主要是在轨燃料补加,也有开展小的修理工作的可能,但由于形不成完整的业务模式而告吹。轨道ATK的维护飞行器利用了其静地星卫星设计,并结合了其天鹅座货运飞船自主交会技     

多刚体卫星转动惯量在轨辨识

惯量辨识需要精确的动力学特性,针对动力学特性不可忽略太阳电池阵转动这一状况,提出一种惯量辨识方法,用于卫星本体惯量和太阳电池阵惯量的联合辨识.在建立多刚体姿态动力学基础上,针对辨识变量的耦合特性,推导带约束的优化辨识模型,再利用约束最小二乘算法求解.最后通过仿真计算验证了辨识方法的可行性.     

高精度在轨实时轨道机动决策

为保证在轨机动实时性和高精度的要求,提出了一种基于机器学习的在轨实时机动决策方法。通过优化算法离线获得摄动下的精确解,减去二体解得到速度增量差,将其投影到轨道坐标系获得速度增量摄动修正项,以此作为神经网络输出,设计网络参数并训练得到摄动修正网络、组合应用摄动修正网络和二体解实现高精度的在轨实时轨道机动决策。仿真结果表明:卫星按照该决策机动完成后的终端位置偏差与按照优化算法给出的决策机动完成后终端位置偏差精度一致,且前者决策耗时仅为后者决策耗时的0.01%左右。所提轨道机动决策方法兼顾了精度与实时性,适用于星上决策。      

希望－2卫星及在轨应用

2015年9月20日,长征－6运载火箭在太原卫星发射中心以“一箭二十星”方式将希望－2卫星发射入轨。入轨后卫星顺利开展各项在轨试验,其中希望－2A卫星根据任务需要进行了多批次轨道控制,将轨道高度降低了60多千米。希望－2卫星通过获取热层大气密度原位数据正向探测大气密度时空分布关系,优化热层大气阻力模型,并结合多频点全球卫星导航系统（GNSS）原始测量数据及卫星激光测距（SLR）、甚长基线干涉测量（VLBI）等多体制精密测定轨试验,反向推演大气密度变化机理,为提高低轨航天器定轨预报精度获取有效连续的实测数据支撑,同时配置空间无线电台,为全球无线电爱好者提供服务。     

基于STLS的卫星惯量矩阵在轨估计

提出了一种采用结构总体最小二乘（Structured total least squares, STLS）进行卫星惯量矩阵在轨估计的方法,与当前估计方法相比,该方法在考虑敏感器测量噪声时能获得一致估计。首先由动量守恒定律得到估计方程,针对该方程的特点定义了惯量矩阵的STLS估计,并使用结构总体最小范数（Structured total least norm, STLN）算法进行求解。证明了当噪声为高斯分布时该STLS估计为极大似然估计,给出了该STLS估计具有一致性的充分条件,仿真结果验证了文章所提估计方法的有效性。     

基于微内核的星载实时操作系统设计与实现

当前星载嵌入式实时操作系统将各个功能模块都集成在内核之中,这导致内核庞大,增加了内核出现bug的风险,从而使整个操作系统的可靠性降低.设计并实现了一个基于微内核的星载嵌入式实时操作系统,通过将功能模块以任务方式运行在用户态,任务间通过消息传递机制通讯,以减少内核代码量.最后测试表明设计达到故障隔离的效果.     

北斗卫星导航系统实时定轨与钟差处理策略

目前鲜有对北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem,BDS）实时精密定轨与钟差确定的研究,文章提出了BDS实时轨道与实时钟差处理策略,包括了观测与动力学模型、实时轨道与实时钟差处理流程与评估方法。尤其对于实时钟差,为了提高计算效率,联合使用两个独立并行的线程估计非差绝对钟差和历元间相对钟差。利用多模全球卫星导航系统试验(MGEX)与全球连续检测评估系统（iGMAS）实测数据进行了北斗实时轨道与钟差解算,BDS实时轨道径向平均精度对于GEO卫星优于20cm,对于IGSO与MEO一般优于10cm;钟差精度对于GEO卫星为0.5~4.5ns,对于IGSO／MEO为0.2~2.0ns。基于目前的轨道与钟差结果,实时精密单点定位（PrecisePointPositioning,PPP）结果可以达到分米量级。     

基于STLS的卫星质量质心在轨估计

提出了一种使用结构总体最小二乘(Structured Total Least Squares,STLS)进行卫星质量和质心参数在轨估计的方法。其相对于现有方法有三个优点:采用完整的动力学模型,考虑敏感器测量误差,估计模型中不包含误差很大的推力值。首先推导了卫星质量和质心参数的估计方程,将其化为STLS模型的形式,对该模型定义了质量质心参数的STLS估计,并使用结构总体最小范数(Structured Total Least Norm,STLN)算法进行具体求解。证明了当敏感器噪声为高斯分布时,该估计为极大似然估计。仿真结果验证了该STLS估计方法的有效性。     

地磁测量卫星的矢量磁场在轨标定算法仿真

以SWARM为代表的高精度地磁测量卫星对地球磁场探测精度经过标定之后优于0.5 nT,对于开展地磁科学研究具有重要意义。地磁测量卫星通过安装在伸展杆上的矢量磁通门磁强计、标量磁强计和高精度星敏感器,获取测量方向的惯性空间姿态的地磁信息,其中高精度标量磁强计主要用于对磁通门矢量磁强计进行标定。针对地磁测量卫星,研究了矢量磁强计在轨测量误差的校正方法。考虑到矢量磁强计非正交角、标度因子以及偏差的影响,建立磁场矢量线性输出模型;结合标量磁强计的测量值分别设计基于小量近似的线性校正算法和基于参数辨识更新的非线性校正算法;校验两种算法的标定精度,并通过Tukey权重函数改善算法的鲁棒性。仿真结果表明,两种算法校正结果相似,磁场三轴误差可校正至0.5 nT以内,在标量磁强计存在异常值时仍具有较好的校正效果。     

基于LightGBM的HXMT在轨运行模式监测算法

HXMT卫星的空间硬X射线巡天和定点观测计划切换频繁,需要对卫星有效载荷在轨状态进行实时监测和判别.目前采用的是地面监测人员根据总结的规则进行人工监测的方式,虽然执行方便,可解释性强,但人力消耗较大,且对规则之外的情况无法灵活处理.本文利用HXMT卫星的实时遥测数据,提出一种基于LightGBM机器学习模型的在轨运行模式监测算法,将监测工作规约为多分类问题,并构建判别模型,对卫星在轨运行模式进行判断.在保障判别准确率的前提下,算法模型构建迅速,具有很高的实用性.基于真实遥测数据的试验表明,模型的判别准确率达到99.9%,满足在轨运行模式监测要求,可为HXMT卫星的运行监控任务提供参考依据.      

卫星双向时间频率传递链路中的功率预算分析

根据卫星双向时间传递的原理,研究了时间传递不确定度与双向链路总信噪比的关系,基于卫星通信系统链路功率的计算方法,给出了卫星双向链路功率计算的关键环节与链路预算步骤,并结合实际情况给出了北京-西安两地卫星双向时间传递链路的功率设计。     

卫星导航终端设备在真实卫星信号下的动态定位精度测试方法研究

卫星导航终端产品测试可分为室内模拟测试和实际信号测试,室内模拟测试信号与实际使用环境有较大差别,不能完全反映实际使用效果;而实际信号测试成本高,重复性较差。为了解决上述测试方法中的不足,本文提出了一种既可实现实际信号的采集,又可在相同环境下反复回放,进而能够高效完成导航终端产品实际使用性能测试方法。本方法基于全球导航卫星系统信号采集回放设备,搭建了包括测试车、实时动态差分基准站、实时动态差分流动站接收机、惯导单元、导航天线等设备的动态跑车测试系统,采集实际信号并在微波暗室中回放,以测试接收机的各项性能指标,为产品定型和性能比较提供参考依据。