帮助提出NASA哥达德中心指令管理系统软件功能要求的专家系统样机

在NASA哥达德航天中心,指令管理系统(CMS)的作用是把航天器的操作要求转换成可向航天器上行发送的详细操作规划。该指令管理系统是NASA数据系统的一部分,而数据系统负责将NASA近地卫星的科学和工程数据下行发送到用户,并将指令数据上行发送到航天器。目前,要确定CMS软件设计的功能要求,得花一到三年的时间,每周开会一到二次。提出CMS软件功能要求的另一种方法是开发一个专家系统样机帮助完成这项工作。具体说,与领域专家相互切磋构成知识库,然后联系到一个现有的称为“知识工程系统”(1.3版)的专家系统应用产生器上。知识库的开发主要分四步:①开发面向问题的结构层次;②确定知识管理方法;③对知识库编码;④检验、测试、考核和评价知识库以及整个专家系统样机。通过当配角来检验这个专家系统样机,然后作专家系统样机的知识库精化、评价和实施。     

用于卫星定点保持机动的专家系统

本文介绍了一种完成航天系统实时分析和指令产生的专家系统样机的开发及其能力。目前,卫星轨道控制专家系统(ESSOC)已能够进行同步卫星定点保持机动。考虑了航天器不断变化状态和前面的动作,ESSOC给操作手推荐相应的指令,指导操作手完成定点操作。与卫星状态有关的信息存入专家系统的知识库。该知识库不断被处理过的航天器遥测数据更新。过程的结构信息用产生式规则进行编码。过程式规则相互无关,而且与知识库无关,这样就使得系统很容易维护和扩展。文章特别强调了ESSOC系统特性及其开发,即知识获取的结构化方法,以及使ESSOC能在实时环境中工作的设计及提高性能的技术。     

用于数据误差检测的以OPS5编写的样机专家系统

我们已经用OPS5语言开发了一个样机专家系统,用于检测数据的误差。这种数据是航天器建造者/用户交给NASA哥达德航天中心,要在“通信线路分析与仿真系统”(CLASS)计算机上处理的数据。这个样机专家系统叫“轨道预处理系统”(TRAPS),有49条规则,目前在IBM PC计算机上运行,用的是Artelligence公司的OPS5 软件包。在其实用阶段,TRAPS专家系统将用Oak Ridge产生式语言(ORPL)编写,在CLASS计算机(一台Perkin-Elmer3244超小型机)上运行。ORPL语言是由Oak Ridge国家实验室用MULTIFORTH语言在Hewlett-Packard 9836台式计算机上实现的OPS5,目前正移植到CLASS计算机上的SS-FORTH。本文讨论这个专家系统的问题领域、开发方法、工具、结果以及由TRAPS计划提出的进一步研究计划。     

用于卫星控制的专家系统

本文介绍了一种用于卫星指令控制的专家系统样机。本样机系统的任务是:帮助卫星控制人员使定点卫星作机动飞行,维持其精确的点定角,即进行定点保持。从专家系统的观点来看,本系统有两点值得注意。第一,使用了某种自动获得知识的手段。由于主专家在马里兰州,而人工智能专家(AI)在加里福尼亚州,所以需要一种自动获得知识的手段。第二,该系统是一个仿真和专家系统技术的混合物,这些技术分布在一台DEC VAX计算机和一台LISP机上(一种专用AI计算机)。这种分布对现实的可能布局是一种合理的模式。     

美国哥达德航天中心选定TRW公司负责数据处理与传送

加州Redondo海滩的TRW公司赢得一项1.72亿美元的合同,负责接收和发送NASA地球观测系统的数据。NASA准备于1998年发射该系列(小卫星)的第一颗卫星。TRW的该项合同预计持续到2001年。     

故障诊断技术在测控系统中的应用

本文介绍了故障诊断的一般概念,对几种主要的故障诊断技术进行了分析,并以美国的SCARES故障诊断专家系统为例,介绍了国外在这方面的发展,最后对我国航天测控系统中采用故障诊断技术提出了几点建议。     

故障诊断技术在测控系统中的应用

本文介绍了故障诊断的一般概念，对几种主要的故障诊断技术进行了分析，并以美国的SCARES故障诊断专家系统为例，介绍了国外在这方面的发展，最后对我国航天测控系统中采用故障诊断技术提出了几点建议。     

设施顾问:一种用于航夭器地面设施的分布式专家系统试验型样机

本文介绍了开发称为“设施顾问”的一套协同运行的专家系统的设计问题、目前的进展和下一步的措施。该系统能支持航天器地面设施(单位)的实时运行管理、脱机规划以及自适应工作。该设施顾问的核心问题是支持分布式问题解决协议和传统的专家系统技术常常忽略的自适应性能。目的在于建立设施顾问的外壳:(1)它由一系列经检验的骨架组件组成,经修改适用于任一单位的各个管理工作岗位,(2)它支持这些工位的分布式解决问题的各个方面,(3)可有效地进行扩充(或与任一原有的独立的管理专家系统结合起来),以支持该工位遇到的独立的、非分布式管理控制问题。由于分布式专家系统(DES)技术比较新,单位的运行要求无风险性,所以提出了一项有关“设施顾问”的分布式专家系统试验样机的课题。不管是否能达到设施顾问计划的所有目标,但试验样机至少有希望提供:DES训练条件、得到经验教训、操作手册,并对DES用于单位运行和规划活动有更深切的理解。     

航天器利用跟踪与数据中继卫星系统导航的评述

NASA将利用跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)对地球卫星进行跟踪和通信。本文评述了利用TDRSS为航天器导航的能力。用加权最小二乘批处理技术拟合跟踪测量值,得到东TDRS卫星和几个用户航天器的轨道解。所研究的用户航天器有太阳峰年卫星(SMM),陆地卫星-5,地球辐射预算卫星(ERBS)和太阳散逸层探测器(SME)。以相继轨道解的一致性作为度量,评定了东TDRS卫星的轨道精度。将TDRSS跟踪获得的用户航天器轨道与同一时间由地面跟踪获得的结果进行比较,确定了用户航天器的轨道精度。研究了跟踪测量值特性和摄动力模型计算对轨道解的影响。介绍了东TDRS卫星和用户航天器的轨道确定结果,对这些结果进行的分析和评价以及由此得出的一些重要结论。     

用于卫星轨道保持的专家系统

本文评价了在卫星上实施人工智能的可能性。星载专家系统的目标是在没有地面辅助的情况下有效地实现轨道保持功能。本文将以国防通信卫星系统(DSCSⅢ)为例。我们从“自主尺度”评价了DSCSⅢ。虽然许多自主功能可用传统的计算机系统和程序来实现,可是自主式卫星定点可能得利用专家系统才行。定点保持目前由轨道分析人员在地面上完成。因为轨道修正过程是根据分析人员的经验和判断来进行的,传统的编程技术不具备这种能力,但专家系统给我们带来了希望。我们将把数字设备公司用来配置计算机的实用专家系统R_1作为分析的基础。R_1的功能类型和开发过程看来与轨道保持专家系统的很相似。我们对实现卫星定点专家系统需要的费用进行了分析。可以肯定,一个地面专家系统可以压缩目前完成轨道保持任务的人员。要把这种专家系统装进卫星,必须开发空间质量的硬件并经过充分测试和鉴定的专家系统。对开发、测试、鉴定和采购专家系统的费用与可能节约的费用进行比较,结果是很有希望的。用于卫星轨道保持的专家系统看起来是可行的、有较好的费/效比,而且还能通过自主操作来增加卫星的生存期。     

TDAS时代低地球轨道航天器的导航

九十年代将用跟踪数据采集系统(TDA5)取代现在的跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)。现在正在研究通过该TDAS为用户航天器提供测轨/测时功能的各种方案。TDRSS中所用的双向测距和多卜勒跟踪仍然是TDAS地基导航的一种方案,但本文集中讨论单向测距和多卜勒跟踪的方法,具体说是: (1)正向线路信标跟踪(FLBT)——在用户星上处理由TDAS卫星连续播发的独立的导航信号; (2)正向线路定期跟踪(FLST)——在用户星上处理从TDAS正向线路定期跟踪期间所接收的导航数据; (3)反向线路定期跟踪(RLST)——在地面处理从TDAS反向线路定期接收期间用户星所产生的导航数据。比较了每种方法的系统结构以及要求,给出了导航性能评价的初步结果。该性能是用户航天器轨道、TDAS星座结构和其它参数的函数。接着将这些结果与TDAS任务模型中的精度要求相比较。最后讨论了上述各种方案对TDAS和用户航天器的影响,并指出了需进一步研究的问题。     

任务操作中心——航天器地面数据系统关键部件的一体化

在以减少预算、限定系统开发时间和用户要求增加能力为特征的环境中,国家航空航天局开达德航天中心的任务操作处(MOD)在开发其航天地面数据系统方面提出了一个新的、高经济效益的新概念:任务操作中心(MOC)。按这种称为的方法,使用一种现代化的图形用户接口把关键部件集成为一个集航天器规划、监视、遥制为一体的综合系统。MOD目前正在构造多个MOC,其特点是采用通用的、可重复使用的和可扩展的系统结构,可支持X射线定时探测卫星(XTE)、热带降雨测量卫星(TRMM)和先进合成探测(ACE)卫星。 由于有了MOC方法,各种任务操作集合成整体,用户用一个系统即可完成实时健康和安全监视、实时遥控、实时姿态处理、航天器实时和预测性图形式监视、趋势分析、任务规划和调度、指令生成和管理、测控网调度、引导星选择;用专家系统进行航天器监视以及故障排除。MOD还准备按新的MOC管理机构构造测试和训练模拟器。 本文描述了MOC的概念,开发MOC系统中所使用的管理办法,使用的技术和构造MOC系统中对开发过程进行的改进,以及采用MOC法对用户和卫星工程带来的预期益处。     

导航卫星载波相位模糊度自主解算方法

当有4颗以上导航卫星同步观测航天器(卫星、导弹)时,本文提出应用自主定位和自校准技术来自主解算导航卫星载波相位整周模糊度的方法,并以此获取航天器的高精度飞行轨道。     

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。     

NASA／GSFC基于COTS的地面数据系统的进展报告及其在新领域的扩展

集成化监视、分析、控制的ＣＯＴＳ系统（ＩＭＡＣＣＳ）是用于实时卫星遥控和遥测、轨道和姿态确定、事件预测和数据趋向预报的系统，１９９５年由ＮＡＳＡ哥达德航天中心（ＧＳＦＣ）在９０天内建造成功。本文描述了对最初基于商业成品（ＣＯＴＳ）样机所做的改进，包括系统的自动化能力和航天器的总装与测试（Ｉ＆Ｔ）能力的提高。对样机的进一步扩展是安装对航天器的直接射频接口。如原样机一样，与用户专用系统开发方法相比所有     

用于卫星控制的专家系统

随着星载系统的发展,卫星的复杂性和自主能力日益增强,故障越来越少,但是,剩余故障的诊断却变得更加复杂了。此外,现正在提高航天器的自主,与此同时,又要求缩减地面站上的人员。将来要成功地从地面处理故障就需要大量地增加故障检测和诊断的自动化。本文研究了专家系统用作地面诊断系统部件的问题。本文介绍了该系统的诊断过程及其对知识库的要求。给出了对部分卫星姿态控制系统进行诊断的专家系统设计成果。这一问题所需获取的知识主要集中在产生和分析遥测终端显示方面,这种遥测信息看起来很象曲线图。专家系统利用广泛的遥测分析、操作和卫星状态数据库以及卫星模型作出正确诊断。     

日本数据中继卫星计划

本文介绍了空间站时代日本的一种可能的数据中继卫星系统方案。该数据中继和跟踪卫星系统(DRTSS)将为高达300Mb/s数传速率的轨道航天器提供S波段和Ka波段通信及跟踪勤务。本方讨论了DRTSS的任务要求并进行了分析,还介绍了有关ETS-Ⅵ实验计划的情况。     

实现自动化任务操作的面向agent方法

在规划下一代卫星操作控制中心(MOCC)过程中,可望越来越多地利用新的、基于知识的技术。 本文将介绍面向agent(代理人)方法在实现卫星自动化操作中的率先应用。文中概述了此项技术,讨论了当前正在调研并制作样机的一些实用工作环境。目前的重点是开发一套简单的用户机制,使操作人员可以实时地建立软件agent,以辅助其完成一些常见的、劳动密集型操作任务。这些操作任务包括:日常数据处理和信息管理功能;综合分析复杂数据/信息集并剔除错误信息,增强航天器分析员/操作员快速识别、分析和排除航天器异常的能力;提取常见故障的特征量,提高例行监视和趋势分析的能力;在关键性机动过程中监视航天器的变化情况,以增强系统支持非常规操作的能力,而不需要临时增加人员。 正在开发一个基于agent的试验平台。利用该平台,我们可以:①更加清楚地理解应用面向agent技术来支持任务操作高度自动化的难度;②掌握在任务操作环境中正确采用agent技术所带来的全部益处。正在研制的试验平台将为“探测者平台(EP)/极紫外探测者(EUVE)飞行操作组(FOT)”完成部分数据管理和报表生成功能。本文将简述面向agent的技术,并详细介绍此试验平台的操作方案。     

电子学的进步促进了小型卫星性能的提高

由于微电子学的进步,几年前那些似乎只能由较大型航天器实施的项目,现在也可以由小型卫星来承担,从而使制造重量在500kg以下的卫星制造商从中获利。电子学的进步也推动了小型运载火箭的发展(大部分在前苏联),促使了低成本卫星发射服务与低造价卫星产品相结合。 位于英国吉尔德佛德(Guildford)的Surrey卫星技术公司成功地开展了一项业务,制造并发射政府(包括     

航天器遥控专家系统

对空间资源的依赖性以及空间系统由研究到实战角逐的最终转变,已经暴露出美国国防部现有航天系统的脆弱性。目前,对卫星的关键遥控主要由固定式地面站完成。这种地面站不设防,很容易被发现,因而容易遭到敌方攻击。在未来高度复杂的环境下,卫星的基本遥控系统的生存能力和耐久性将成为问题。解决这个问题有两种途径:(1)增加在轨关键系统(航天器)的自主能力,(2)提高地面关键遥控和例行遥控的自动化程度,增强地面系统的机动性以及提高其对意外情况的反应速度。本文将着重讨论DSCS Ⅲ卫星计划中应用AⅠ技术使航天器地面遥控系统自动化的方法。