卫星指令控制系统中的信息反馈校验监督

本文讨论采用信息反馈校验方式的卫星指令控制系统的信息反馈校验监督能力问题。提出了关于信息反馈校验指令控制系统的最佳监督概念和校验监督能力的概率表示。还讨论了改善系统校验监督能力的途径。利用本文给出的概率分析方法,可以完成系统性能的评价。     

基于CCSDS 标准的遥感卫星下行数据纠错校验技术

卫星下传时难免会受到噪声干扰, 影响数据质量. 为了尽可能减少噪声干扰对卫星数据的影响, 几乎所有卫星在其数据下传时都加入了容错编码, 以提高卫星数据的抗干扰能力. 与此相适应, 地面处理系统要相应地进行纠错校验处理. 本文研究了基于CCSDS 标准的PN, CRC, RS 和Viterbi 纠错校验处理技术, 论述了纠错原理, 以Envisat 卫星为例, 给出了各种纠错校验处理技术的软件实现方法.      

卫星轨迹跟踪控制的参数化方法

 在卫星轨迹控制系统的状态空间模型的基础上,通过分析卫星的轨道动力学方程,给出卫星轨迹跟踪控制问题的数学描述;基于线性系统的特征结构配置和模型参考理论提出一种卫星轨迹跟踪控制的参数化方法,设计系统的反馈镇定控制器和前馈跟踪控制器。分别进行卫星悬停和绕飞两种指令下的仿真。仿真结果表明,提出的控制方案是行之有效的。     

南非“绿色”卫星上的计算机

南非对地观测“绿色”小卫星上的计算机由约翰内斯堡的分析管理系统公司（ＡＭＳ）制造，采用８０８６和８０８７单元组成一台数据处理计算机（ＤＨＣ）和一台控制导航计算机（ＣＮＣ），这两台计算机合装后重量仅８公斤。数据处理计算机处理指令和通信信号，包括有效载荷数据、卫星各系统检测、卫星和地面站之间往来的导航数据，以及卫星电源系统、时钟和天线指向系统。控制导航计算机负责轨道控制，通过数据处理计算机和星上敏感器的接口数据了解卫星方位，通过给反作用飞轮和推力器等控制部件的指令完成定位工作。为了达到两年飞行任务有…     

新一代卫星导航信号测量性能分析

导航信号的测量性能最终影响系统定位、测速、授时等服务精度, 是系统顶层设计的重要论证内容之一. 结合COMPASS系统新一代卫星导航信号体制框架设计, 分析了各种应用条件下的伪距、载波相位和多普勒测量精度, 并以典型设计参数为例进行了数值计算. 结果表明, 在接收机典型设计参数和工作条件下, 各信号分量均能够实现0.1m的伪距测量精度、0.006周的载波相位测量精度以及0.005m·s-1的多普勒测量精度. 首次给出的针对新信号体制各项测量性能的研究结果可为卫星导航系统信号体制设计、 导航接收机关键参数设计以及卫星导航系统用户测距误差预算等顶层设计提供参考.      

风云二号气象卫星指令与数据获取站

风云二号气象卫星指令与数据获取站是中国第一套集遥感图像接收与实时处理,多种云图广播与数据通信,以及对卫星跟踪、三点测距、确定卫星姿态、遥测、遥控等多种功能于一体,多载波体制工作的具有国际先进水平的大型综合站。文章对其任务、系统组成与功能进行介绍,给出了系统框图和主要参数。对研制全过程的重要技术问题,特别是对原始云图实时处理为展宽云图,三点测距等关键技术难点进行了较详细的分析。     

基于视线测量的卫星编队机动控制方法

采用视线测量的方法,建立一种编队卫星队形保持与机动的协同控制策略。编队中每一个卫星跟踪自己轨道前方邻近卫星,产生一个视线测量矢量,编队的第一个卫星根据高级控制层指令追踪期望轨道,产生链式编队,将编队卫星之间的视线距离作为反馈控制量来实现队形控制。通过推导J2相对摄动力的表达式,控制模型考虑了模型不确定性和摄动影响,采用滑模控制器,实现了基于视线测量的编队卫星链式跟踪协同控制。仿真算例结果表明,该方法在实现编队卫星队形保持与整体机动控制上具有可行性。     

基于PC/104总线的拖靶指令接收机设计

为了满足拖靶在飞行过程中的测控需要,对靶载指令接收机的功能和指标进行了设计,通过完善软件策略和编写多串口中断程序,降低了误指令率和提高了系统容错能力,同时保证了GPS原始测量数据和遥测数据的有效传输,对原有拖靶电台实现了遥测功能拓展,研制出基于数字信号体制的靶载指令接收机,使其性能得到重大改进。     

可变构型的控制力矩陀螺控制方法

针对固定构型的控制力矩陀螺群无法灵活改变其合成角动量包络以适应卫星不同工况的姿态机动需求问题,设计了一种可变构型的控制力矩陀螺群控制方法。建立了可变构型的控制力矩陀螺群的动力学模型;在考虑控制力矩陀螺群框架角速度、高速转子转速以及构型倾角变化速率等多变量下,设计了可变构型的控制力矩陀螺群的操纵律;分析了构型倾角固定和构型倾角可变情形下的控制力矩陀螺群合成角动量包络和奇异状态分布情况。采用可变构型的控制力矩陀螺群进行了卫星多工况姿态敏捷机动控制。数学仿真校验表明,可变构型的控制力矩陀螺控制方法能够实现金字塔构型下不同数目的控制力矩陀螺故障时的卫星三轴敏捷机动控制。     

基于学科链的卫星系统工程方法与实践

目前,绝大多数的卫星系统都是按照分系统来设计的,这种方法的弊端在于分系统内部重复的功能模块对整星而言是冗余的。因此,为了摒除按照分系统设计的卫星系统缺点以提高系统可靠性,我们设计了一个全新的卫星系统,其基于学科功能链。按照学科功能链,我们将卫星系统划分为控制学科链、结构热学科链、电子学学科链、载荷学科链,显著提高了卫星系统的性能、可靠性和功能密度,同时有效降低了研制成本,缩短了研制周期。最终,基于学科链的卫星系统已成功应用于北斗导航全球系统的首发卫星上。本文阐述了基于学科链设计的核心思想和四个主要的学科链内涵。     

基于G2的卫星控制系统故障诊断的半物理仿真

研究一种基于G2的集故障注入、故障模拟和故障诊断为一体的半物理仿真系统,包括基于VxW orks的实时硬件模拟系统、星载姿轨控计算机、数管及遥控遥测模拟器和专用接口箱等.开发了基于G2的以某一类典型卫星控制系统为对象的故障诊断专家系统,并对G2外部接口进行了扩展设计.最后,以典型故障为例,在半物理仿真平台上进行了演示验证.     

用于卫星入轨段测控的箭载天基测控中继系统

为满足卫星入轨段关键遥测参数下传和遥控指令上传的需求,设计了一种用于卫星入轨段测控的中继系统,方案主要基于火箭现成天基测控终端和卫星现成测控设备。介绍了中继系统的组成、工作原理和工作流程,研究了天基测控相控阵天线波束指向算法,设计了一种卫星遥测、遥控信号中继功能的地面测试系统。该箭载中继系统在快舟一号甲火箭上完成了两次飞行试验验证,两次飞行试验中继转发的卫星遥测数据完整,箭载卫星通信终端接收用户卫星遥测数据的载噪比大于20dB;地面测控中心接收天基遥测返向信号比特信噪比相对接收门限有3dB以上的余量。试验表明,该箭载天基测控中继系统通信链路余量充足,工作可靠,相比通过地面测控资源保障或卫星自身使用天基测控可节省一半以上成本。     

一种基于自测试的卫星快检技术研究

传统卫星设计以功能实现为主，可测试性较低，卫星综合测试基本依赖遥测遥控，测试周期长、效率低、成本高，不能很好地适应未来卫星批量化研制需求。参考民用汽车快速电检技术，从卫星可测试性与自测试设计出发，设计了基于总线调度的卫星快检系统，提高了卫星快速检修与快速发射能力，满足未来卫星低成本高效率研制需求。     

Passepartout Sherpa – A low-cost,reusable transportation system into the stratosphere for small experiments

The Passepartout sounding balloon transportation system for low-mass (<$<$1200 g) experiments or hardware for validation to an altitude of 35 km is described. We present the general flight configuration, set-up of the flight control system, environmental and position sensors, power system, buoyancy considerations as well as the ground control infrastructure including recovery operations. In the telemetry and command module the integrated airborne computer is able to control the experiment, transmit telemetry and environmental data and allows for a duplex communication to a control centre for tele-commanding. The experiment module is mounted below the telemetry and command module and can either work as a standalone system or be controlled by the airborne computer. This spacing between experiment- and control unit allows for a high flexibility in the experiment design. After a parachute landing, the on-board satellite based recovery subsystems allow for a rapid tracking and recovery of the telemetry and command module and the experiment. We discuss flight data and lessons learned from two representative flights with research payloads.     

多通道隔离电压采集板设计及验证

本文以卫星地面供配电测试阶段的母线电压及二次电源电压测量为背景,设计了多通道隔离电压采集板卡。首先归纳总结了卫星母线电压、二次电源电压及遥测指令信号典型接口电路,分析了以上几种电路的输出阻抗特点,然后设计了合理的隔离电路及测量电路,最后提出基于成熟的CPCI总线架构的模块化板卡方案实现测试设备的通用化设计及隔离性验证方法;经实际产品研制和系统测试,该板卡能够满足供配电地面测试设备对多通道隔离电压的采集需求。     

基于滚动时域优化的旋转弹解耦控制器设计

旋转弹在飞行过程中会受到外界干扰和不确定性的影响,并且存在气动交联、惯性交联和控制交联,为了实现稳定飞行,有必要进行解耦控制器设计。提出了一种基于滚动时域优化（RHO）的解耦控制方法。将旋转弹和舵机系统的动力学模型用状态空间形式描述,基于旋转弹、指令滤波器、积分跟踪误差的状态方程得到一个增广状态方程。采用基于指令滤波器的滚动时域优化方法进行控制量解算,根据系统输出与指令信号之间的差值实时调节控制器增益,实现旋转弹解耦控制。从加速度控制仿真结果可以看出,所设计的控制系统基本不受转速、建模误差和外界干扰的影响,具有较高的鲁棒性。      

卫星载荷1553B总线数据接口的设计与实现CSCD

卫星载荷总线数据流接口的实现对于卫星载荷数据流的传输体制能否正常工作起着关键性的作用,设计合理的数据流管理方案对于卫星载荷之间的正常通信至关重要。MIL-STD-1553B总线数据传输速率高,实时性好,具有合理的差错控制措施和特有的方式命令,适合星上大数据量的传输任务和特定环境的需求。本文使用龙芯配置卫星载荷1553B总线的工作模式,合理设计载荷数据流的传输形式,实现卫星载荷1553B总线的数据流接口。测试结果表明,数据接口可靠性高,实际应用效果好,满足卫星上的通信设计要求。     

基于PCH模型的航天器姿态无源控制

针对存在干扰力矩的航天器姿态控制问题,从能量角度提出一种基于端口受控哈密顿(PCH)系统模型的无源控制方法。通过将姿态控制系统表示为PCH形式,并增加与姿态误差积分有关的状态,利用互联和阻尼分配无源控制(IDA-PBC)方法进行控制器设计,使得闭环系统具有期望的内部互连结构关系和能量耗散特性,所提出的控制方案能保证系统的输入-状态稳定性。进一步,考虑执行器的动态特性,利用反步法对控制指令进行补偿设计,结合指令滤波技术避免对虚拟控制量高阶导数的计算,并从理论上证明了闭环系统一致最终有界。仿真结果验证了本文所提控制方法相比于单独基于无源性控制方法的性能优势。