用于卫星长期管理的专家系统

本文介绍了专家系统在卫星测控中的应用，叙述了卫星长期管理辅助决策系统的基本结构，主要组成部分及设计原理，着重介绍了其中的卫星工况决策诊断、能源管理、轨道保特、通信转发器管理、长期管理工作计划预报等五个子系统．该系统已经应用于实用通信卫星的长期管理之中，取得了显著的效果。     

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。     

近地卫星严格回归轨道保持控制

研究了近地卫星基于严格回归参考轨道的轨道保持控制方法：将卫星编队理论引入单星绝对轨道保持控制,提出了"虚拟卫星编队"的概念,分析了卫星轨道相对于参考空间轨迹在轨道摄动情况下的偏离状态及变化趋势,然后根据卫星编队相对运动学,推导出了偏离状态与虚拟卫星编队构形参数之间的对应关系,并设计了以轨道参数超调、偏置及阈值触发为特征的管道保持控制策略。数值仿真结果表明,使用该控制策略能够将卫星轨道保持在以空间参考轨迹为中心的轨道管道内,并且有效减少了因周期性轨道摄动波动造成的管道保持控制量和控制频次。研究成果对于有空间轨迹回归要求的卫星轨道保持控制具有指导意义。     

轨道预测辅助GPS载波跟踪技术用于低轨道卫星定位研究

针对低轨道卫星及其特定的运动环境,研究了星载GPS接收机载波跟踪问题。基于卫星轨道可模化、可预测的特性,提出了利用预测卫星轨道计算多普勒频移,并用于辅助载波环路跟踪的新方法。该方法有效地降低了低轨道卫星GPS信号跟踪中的动态,从而在跟踪过程中可以采取降低环路阶数、减小环路带宽、增加预检测积分时间这几种措施来提高环路跟踪弱信号的能力,有助于提高低轨道卫星的定位性能。     

应用非线性模型预测控制的绳系卫星Halo轨道保持控制

针对哑铃型绳系卫星在圆形限制性三体问题(CRTBP)中的Halo轨道保持控制问题,应用非线性模型预测控制(NMPC)方法设计了Halo轨道保持控制器。首先采用摄动法得到目标Halo轨道,通过跟踪目标轨道上一运动点,将其转化为目标跟踪控制问题,然后设计非线性模型预测控制器对其进行跟踪控制。利用4阶Ronge-Kutta法对原非线性模型进行离散化,将预测控制中的有限时域最优问题转化为非线性规划问题进行求解,得到下一周期的控制量。最后通过数值仿真验证了即使在初始位置偏差较大的情况下,所设计的控制器只需要很少的速度增量就可使绳系卫星系统运动至目标轨道,并精确地保持在目标轨道上。     

卫星轨道误差的相关性

卫星的轨道误差是卫星测控中需加以约定的重要指标之一,其常用的表示方法主要有Kepler轨道根数形式和RTN投影形式。本文推导了RTN形式的卫星位置、速度误差与Kepler根数误差间的关系,给出了近圆轨道中RTN形式位置、速度误差间的定量关系,分析了RTN形式位置误差约束下Kepler根数误差的相关性,并分别给出了验证算例。该结果可用于分析确定卫星轨道误差指标,使其彼此匹配。     

空间目标轨道确定专家系统

空间目标轨道确定专家系统的面向空间监测需求开发的大型交互式应用软件。它的功能面向空间监测和信息分析中广泛的业务需求，基础是轨道计算软件，数据库支持和一些辅助支持软件。本文详细地介绍了空间目标轨道确定专家系统软件的设计方案。     

月球探测卫星的轨道支持

主要讨论采用月球卫星的探测方式时，月球探测器对测控系统的轨道支持要求和实现手段。重点对月球卫星转移轨道段的轨道测量和确定方法进行研究，利用仿真的地面站的测距和测角资料进行了定轨误差分析。     

空间站伴随卫星的最优轨道机动

介绍了空间站伴随卫星的概念和轨道机动过程，给出了伴随卫星的轨道构型；建立了伴随轨道的最优机动模型，并对脉冲轨道机动进行了仿真计算，得出了伴随轨道最优机动轨迹、方位角和释放时间等的变化规律,研究结果对伴随卫星控制具有一定的参考价值。     

低轨道卫星可用于航空指挥通信

低轨道卫星通信并非很新的通信技术，70年代初出现的卫星通信就是从低轨道卫星开始的，但在过去20多年中一直都没有受到很好的重视，它的发展远不及大功率高轨道卫星。随着高集成化半导体技术、微处理机技术的迅速发展和移动通信及航空指挥通信需求的急剧增长，低轨道卫星通信系统不仅可能成为现实，而且还将成为全球通信的新热点，特别是为航空指挥通信区域间的大面积覆盖，提供了一个最佳的通信方案。通信卫星按其运行轨道来划分，可分为高轨道卫星（HEO）、中轨道卫星（MEO）和低轨道卫星（LEO）3种，在一般情况下，低轨道卫星其运行…     

逆轨道拦截卫星轨道设计与优化

研究了一种逆轨道卫星拦截的方法。根据对逆轨道拦截卫星的要求,建立了停泊轨道的数学模型,并以轨道转移能量和快速拦截为优化目标,运用遗传算法对逆轨道拦截卫星的停泊轨道参数进行了优化设计。计算结果表明了遗传算法解决这一多约束多目标优化问题的有效性。     

用于低轨卫星精密轨道确定的简化动力学法

全球定位系统(GPS)的测量量可促成一种简化动力学法，用于近地卫星的近厘末级定轨。利用这种方法，不同观测时刻的卫星状态间的转移由正规的动力学模型和由连续GPS载波相位数据以运动学法导出的卫星位置变化来完成。动力学信息和运动学信息间的相对权重可自由变化。协方差分析表明：当观测几何差而动力学模型好时，模型支配着状态转移的计算；动力模型差而观测几何好时，载波相位统治着状态转移的计算；而当运动学和动力学信息间没有明显优劣时，简化动力学联合法可显著提高轨道精度。本文给出简化动力学法中准最佳的择权准则，并研究了求解精度对权的敏感性。     

月球重力场及低轨环月卫星轨道保持仿真分析

为了在满足精度要求的前提下节省月球重力场模型的计算时间,依据Kaula准则分析了目前国际上公认的最精确的两个重力场模型GLGM-2和LP165P,提出了在一定阶次截断重力场模型的问题.通过仿真不同阶次重力场模型作用下轨道高度为50 km的圆形极轨道环月卫星轨道特征的变化,验证了50 km以上高度卫星非球形摄动分析时可以将重力场模型截断至一定阶次的结论,并利用截断至70阶次的重力场模型仿真分析200 km圆轨道卫星一年内轨道下降程度.最后在仿真结果的基础上得到了200 km高度环月卫星需要每50天进行一次轨道保持控制的结论并完成一次轨道保持控制仿真.研究结论可以为我国低轨环月卫星轨道保持提供参考.     

基于相对轨道要素的椭圆轨道卫星相对运动研究

采用球面几何方法,严格定义了相对轨道要素(ROE),推导了其与绝对轨道要素(AOE)之间精确的相互转换关系;针对近圆和椭圆基准轨道相对运动情况,给出相对轨道要素和绝对轨道要素之间相互转换的近似式,以满足不同任务的要求;分析了卫星近距离相对运动时相对轨道要素的一些特性;基于相对轨道要素,推导了无奇点问题的、适用于近圆和椭...     

SDES：一种卫星入轨故障诊断专家系统原型

文章探讨利用专家系统技术和汉语语音合成技术等,实现航天器智能测试诊断的问题,介绍以此为目的开发的一种卫星入轨故障诊断专家系统原型,和实现这种原型过程中的主要工作,如问题择选、硬软件工具选择、硬件环境设计、软件环境设计、知识获取、系统结构设计、系统实现、存在问题分析与发展考虑等等。     

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。     

基于圆形轨道的卫星位置递推方法

卫星无源定位系统对目标进行定位时,用于定位的卫星位置与时差或相位差等信息可能不同步,无法进行定位,需要把定位信息统一到同一时刻。针对这一问题,提出了基于圆形轨道的卫星位置递推方法,把卫星位置信息同其它信息统一到同一时刻,然后进行定位。该方法比常用的直线轨道递推方法误差更小,准确度更高,对提高定位精度具有较大应用价值。