含共因事件航天系统的通用动态故障树方法

为了表示航天复杂系统中组件依赖关系和输入次序等动态事件与共因事件,动态故障树的求解过程通常会面临很高的计算复杂度与时间开销。基于系统定义假设,由基本事件的概率分布入手,根据动态门的时序逻辑定义和关联方式,给出系统故障事件的准确通用计算方法GDFTA (Generic Dynamic Fault Tree Algorithm)。GDFTA方法实现了通用的动态树求解,避免了Markov方法的状态空间爆炸问题,并取得了较理想的计算准确性。通过对动态树实例的可靠性评估证明该方法可行。在标准动态故障树测试集中,四类不同系统的可靠性结果精度优于Monte Carlo方法,计算效率也有显著提高。     

基于马尔科夫再生过程分析阶段任务系统的可靠性

分析阶段任务系统（PMS）的可靠性是一项重要的工作。为了方便分析大部分已有的分析方法都假设阶段持续时间是确定的或者阶段内过程是齐次马尔科夫过程，这些方法不能够分析实际存在的大量一般的PMS。为此本文研究具有随机分布的阶段持续时间和阶段内过程是马尔科夫再生过程（MRGP）的一般PMS的可靠性分析。由于引入MRGP，一般PMS的阶段内活动可以是指数，确定或者其他一般分布。本文首先给出了一个实际有效的5元组模型框架来刻画该类PMS的动态行为，然后利用已有的MRGP分析方法，说明了阶段内条件瞬时状态占有概率矩阵的计算方法。为了避免为整个PMS构造一个巨大的MRGP，在假设阶段边界允许记忆丢失的条件下，本文给出了一个系统可靠性的有效计算方法，该计算方法是两步的分治方法，首先对每个阶段内的MRGP进行分析，然后利用分析结果通过矩阵乘获得系统的可靠度。通过本文给出的方法可以有效的分析一般PMS的可靠性。     

海基S频段航天测控半实物仿真系统设计

陆、海基统一S频段测控网是我国为适应载人航天任务特殊要求而建立的航天测控骨干网,基于遍布三大洋的远洋航天测量船队实现的海基测控大大提高了对飞船的测控覆盖率.本文仿真系统是根据海基航天测控演练、联调的需要而提出的,明确了仿真系统的构建原则、组成和功能.给出了海基测控目标轨迹仿真的方法和模型,对目标动态模拟设备的设计与实现进行了具体描述.该仿真系统已应用于新一代远洋航天测量船,在神舟七号载人飞船测控任务准备中发挥了重要作用.     

一种基于Markov模型的星载计算机系统可靠性评测的新方式

可靠性在星载计算机系统中具有非常重要的作用。现以Markov链为基础,提出了一种新的估计星载计算机系统可靠性的统计使用检测方法。首先通过对故障的传播进行分析,对检测过程中Markov链上由故障产生的状态转移描述方法进行了改进,将“故障不一定产生失效”的现象用Markov链描述出来。其次,提出了程序执行路径的概率计算方法,并且用该方法对星载计算机可靠性进行了估计。最后通过仿真实验表明了该计算方法的有效性。通过对故障状态转移的分析和路径概率计算方法的提出,使星载计算机系统可靠性评测更能反映实际情况。     

星载天线双轴定位机构多状态可靠性分析

以某通信卫星关键部件双轴定位机构为研究对象,给出了系统多状态的定义,分析了系统各组件的马尔可夫模型,由拉氏变换及其逆逆变换求得了系统组件各状态的概率,再用通用生成函数计算得到了双轴定位机构的可靠度。实现了多状态系统中动态可靠度的评估问题,同时降低了单纯用Markov方法的计算复杂性。     

一种新研航天器系统可靠性指标论证方法

传统用单一顶层指标来指导航天器系统研制及验证工作的观念,存在导致工程不同实施阶段航天器系统顶层验证指标的缺失、影响系统相关设计及各阶段验证评估工作等问题。文章提出一种新研航天器可靠性指标论证方法,给出基于航天器系统可靠性增长趋势图的工程不同实施阶段航天器系统可靠性验证指标的确定方法,以解决新研航天器系统可靠性指标设计要求值和门限值的确定问题。以某新研航天器系统为例,给出了航天器系统可靠性指标论证详细过程,验证了方法的可行性。文章提出的指标论证方法适用于新研航天器系统可靠性指标论证及确定工作,对其他新研航天产品的可靠性指标论证工作也有借鉴作用。     

航天测控协同仿真互操作协议研究

针对航天测控协同仿真缺乏统一的交互视图无法实现互操作的问题，本文提出航天测控协同仿真实时动态互操作协议，规定了信息交互的语义描述方法和控制逻辑，从顶层规范了不同类型、不同模态的分布式仿真模型间的互操作行为，实现了测控仿真系统的快速集成和高效协同。     

重构双机系统的可靠性分析

采用Markov过程，分别建立了容错双机系统和重构双机系统的可靠性模型，并着重研究了重构双机系统的重组时间对系统可靠性的影响。研究结果表明：重构双机系统的可靠性优于容错双机系统；在一般情况下（δ＞1），可以忽略重组时间对双机系统可靠性的影响，从而可以简化重构系统的可靠性模型。     

航天测控雷达标准化信息处理平台架构研究

随着航天测控雷达功能的多样化和复杂化，传统的根据场合和需求专门定制的雷达信息处理设计方法逐渐显现出设计周期长、灵活性差的弊端。结合航天测控雷达的任务特点和应用需求，按照标准开放体系架构的总体思想，设计航天测控雷达标准化信息处理平台的新型架构，给出其中的总线结构、高速互联协议、通用处理模块等关键硬件实现方式。航天测控雷达标准化信息处理平台未来可为信号处理、数据处理、任务管理等提供统一的支撑和部署平台，实现系统业务处理一体化。     

混合不确定信息航天机构可靠性综合分析方法

为更加准确全面描述和分析航天机构的概率、非概率和模糊信息混杂模型的可靠性,提出非概率-模糊-概率信息统一的可靠性模型。在凸集非概率的基础上,结合模糊随机类信息,同时考虑机构系统的响应域落在失效域和不落在失效域两种情况下的可靠性度量。统一的可靠性模型运用基于凸集非概率模型、模糊割集方法和概率可靠度方法对非概率和模糊概率信息相容处理,然后对这两种情况分别进行可靠性分析。当系统的响应域落在失效域时,将统一模型中的区间信息用基于区间均匀分布的二阶拟合可靠性分析方法(SORM)进行分析,用蒙特卡罗仿真抽样方法计算统一模型的可靠度量化值。当系统的响应域不落在失效域时,将统一模型归一到凸集模型中,用凸集模型融合模糊和概率信息,并用HL-RF求解非概率可靠性指标。最后文章通过数值案例和某卫星天线双轴驱动机构的工程案例对提出的方法进行验证。     

Study on TT&C resources scheduling technique based on inter-satellite link

The navigation constellation will have the capability of supporting Tracking Telemetry and Command (TT&C) operations by inter-satellite link (ISL). The ISL will become an important solution to reduce the shortage of ground TT&C resources. The problems need to be studied urgently in the field of space TT&C network resources scheduling management are how to determine the availability of ISL and how to allocate TT&C resources of ISL. The performance and scheduling constraints of navigation constellation?s ISL are analyzed, and three utilization strategies of ISL to perform TT&C operations are proposed. The allocation of TT&C resources based on ISL falls into two successive phases. Firstly, master satellite determination equation is established by using 0–1 Programming model based on the availability matrix. Mathematical method is used to solve the equation to determine the master satellite and the topology of ISL. Secondly, Constraint Programming (CP) model is used to describe the ground TT&C resources scheduling problem with special requirements of TT&C operations based on master satellite, and a heuristic algorithm is designed to solve the CP model. The equations and algorithm are verified by simulation examples. The algorithm of TT&C resources scheduling based on ISL has realized the synthesized usage of both the ISL and ground resources on TT&C field. This algorithm can improve TT&C supports of territorial ground TT&C network for global navigation constellation, and provides technical reference for the TT&C mission planning of global constellation by using ISL.     

导航星座的任务重构技术研究

以COMPASS卫星导航星座为对象,研究了导航任务的重构技术。首先,对COMPASS卫星导航星座的主要性能进行了分析和仿真;其次,分析了星座中部分卫星失效后对导航性能的影响;最后,提出了分别利用在轨运行的高、中、低轨卫星及临近空间飞行器进行任务重构的方法,并对重构后的导航性能进行了仿真。仿真结果表明：提出的任务重构方法对于保证导航星座的正常运行是有效的。同时,对于研究飞行器应急测控技术具有借鉴意义。     

智能天地一体化网络的卫星跟踪测控技术综述

随着卫星互联网和我国航天测控技术的不断进步,航天测控网络朝着智能化、一体化的方向发展,在自主测控、资源分配等方面进展良好。因此,建立智能天地一体化的航天测控网是我国航天未来发展的重要目标。针对智能航天测控网中的跟踪测轨、遥测和遥控三个方面,分别介绍了相关原理与技术。同时,结合CCSDS提出的空间数据链路标准协议详细介绍了TM、TC、AOS、Proximity-1以及USLP标准,分析了不同标准所使用的技术与实际应用。本文从数据链路层和物理层的角度介绍了智能航天测控系统的工作原理及技术要求,为我国智能天地一体化卫星测控通信网的研究提供参考并予以展望。     

神舟号载人飞船船载测控通信分系统

介绍了神舟号载人飞船船载测控通信分系统中统-S波段（USB）、C波段、遥测、遥控、图像、话音、超短波（VHF）、短波（HF）和天线等子系统的组成、主要功能与特点，以及跟踪测轨、话音通信、遥控、遥测和天线等的可靠性设计。地面试验和飞行试验结果表明，该测控通信分系统都完成了测量任务，完全能满足载人航天工程的高要求。     

基于蚁群优化-模拟退火的天地测控资源联合调度

研究了一类约束条件复杂、具有多时间窗口特性的天地测控资源联合调度问题。建立了涵盖多种约束的问题数学模型和基于测控弧段时间序的无圈有向图模型,提出了一种蚁群优化-模拟退火算法(ACO\|SA)求解问题。探讨了两种算法的融合策略,完成了包括状态转移规则、可行解生成策略、信息素更新准则、邻域结构、快速退火计划等关键技术的设计实现。多个算例仿真和结果分析表明,测控弧段时间序能保证ACO\|SA得到高质量的优化结果,模拟退火机制能有效提高蚁群优化算法的收敛速度和求解质量,相比于基本遗传算法和先到先服务算法,ACO\|SA能得到质量更好的解。     

高速飞行器非视距短波通信的可行性验证飞行试验

当高速飞行器处于失稳失控等紧急情况时，现有航天器测控方法可能面临地面站天线无法及时跟踪和对准飞行器的问题，这将导致测控通信链路的中断，无法传输紧急的安控遥控指令。为了在飞行器失稳失控、非视距通信时与地面站维持通信，提出将短波通信应用于高速飞行器测控通信系统的应急通信，并进行非视距短波通信的飞行试验以验证方法的可行性。在试验中，地面站发射7 MHz的短波信号，高速飞行器内部安装的交流磁场计用于接收短波信号，获得了短波的磁场强度与飞行环境的本底噪声。试验结果表明，随着飞行器海拔的增加，磁场强度减小，高速飞行器始终能在非视距和天线不对准的情况下接收到短波信号，证实了短波应用于高速飞行器应急通信的可行性。试验是进一步验证高速飞行器在远距离、超视距以及拒止环境下应急通信的技术基础，同时，也为高速飞行器短波通信系统的研制提供重要的数据支撑。     

一种相控阵天线转台伺服控制系统设计

针对相控阵天线测控系统小型化的需求,提出一种相控阵天线转台伺服控制系统设计方法,采用集成化的设计思想,将伺服控制系统集成到转台内部。系统设计有波束控制器,具有波束控制功能和自动跟踪目标的功能,以及利用网络通信方式实现对多套伺服控制系统的远程控制功能。系统的伺服控制器采用参数自适应模糊PID控制结合时间最优控制的复合控制算法,阶跃信号、正弦信号测试和跟踪测试结果表明,伺服控制系统具有优异的动态性能和较高的跟踪精度。该伺服控制系统功能丰富,控制性能良好,具有广阔的应用前景。     

Multiple-task performance on a computer-simulated life support system during a space mission simulation

This paper presents an experiment which examined the effects of isolation and confinement during a simulation of a short-term space mission. During the 7-day spaceflight simulation, four Canadian astronauts were tested daily on a 30-min performance task. The task, CAMS (Cabin Air Management System), represents a computer-based simulation of a generic life support system. As a multiple-task environment, it allows the measurement of a wide range of task management variables such as primary and secondary task performance, and system control activities. Measures of subjective state variables were also taken. The results did not show any evidence of serious performance decrements for any crew member. The analysis revealed different adjustment patterns with which crew members responded as a function of mission duration and variations in workload. Among the secondary tasks employed, prospective memory was found to be more sensitive than reaction time to increases in workload. The paper concludes with a discussion of the utility of spaceflight simulations and computer-based simulations of space work.     

星上业务综合与地面综合基带一体化设计的思路

为满足在航天器与地面站之间传输各类数据的要求，航天器和地面设备都有相应的措施与之适应。星上数据的业务综合将航天器上的各类数据合并成一路数据流，经物理信道统一传输。地面设备则将遥测、遥控、测距和数传等功能在基带集成，形成综合基带设备。业务综合与综合基带都曾推动了航天任务中数据传输系统的发展，但二者都是从自身的角度考虑，并没有作为一个系统综合设计。本文对业务综合与综合基带进行一体化设计，使天地系统相互协调，最大限度地提高星地数据传输的可靠性和有效性。文中通过对遥感卫星数据传输系统的设计实例说明了一体化设计思路的应用。