自主卫星系统基于Agent的建模与仿真研究

为满足越来越高的航天任务要求,卫星系统必须具有一定程度自主性;但自主卫星系统是复杂系统,研究困难,仿真往往成为唯一的有效手段.本文提出使用基于agent的建模与仿真(ABMS)方法研究自主卫星系统的策略.首先分析了3个有代表性的自主航天任务系统,然后详细讨论了卫星系统的自主性,最后介绍了作者独立开发的支持自主卫星系统ABMS的模型体系结构和软件平台--ABSSA和absimlib,为仿真研究自主卫星系统提供了理论和实践支持.     

仿真技术发展必须依托创新体系——李伯虎院士在国防科技工业系统仿真大会后一席谈

2015年11月15日,在北京航天工业发展大厦举行的“仿真的力量——国防科技工业系统仿真大会”上,中国工程院院士、航天科工集团二院科技委常务副主任李伯虎为大会做专题演讲,题为《复杂系统高性能仿真计算机系统研究》。李伯虎院士向现场500余名参会代表介绍了复杂系统、计算科学、高性能仿真技术、高性能计算机系统的内涵;其次,从满足两类用户——“复杂系统高端建模仿真用户及按需提供高性能仿真云服务的海量用户”及其三类仿真——“数学、人在回路、硬件在回路／嵌入式仿真”的角度,讨论了对复杂系统高性能仿真技术的技术需求,并介绍了相关的技术概况,进而提出研制复杂系统高性能仿真计算机系统的必要性。     

航天器信息流数字化协同设计方法

目前航天器设计需求越来越复杂,参与设计方接口越来越多,导致传统的依靠独立串行、手工撰写方式完成的航天器信息流设计方法无法满足现代航天器设计要求。为此,文章提出基于网络的信息流数字化协同设计系统架构。通过在多个领域航天器建造过程中的推广应用表明:该方法能够有效提升航天器研制效率,在保证质量的同时减少研制成本,其实现方法和经验可为同类复杂、现代化工业制造系统的跨网络协同设计提供参考。     

红外成像制导半实物仿真技术研究

为研究红外成像制导系统在复杂环境下的各项性能,需在内场建立贴近真实环境的半实物仿真试验环境。围绕这一目的,介绍了基于五轴转台的半实物仿真系统和基于六自由度的半实物仿真系统组成及工作原理,分析了红外成像制导技术的发展带来的目标区多波段多谱段场景模拟、面向博弈对抗的复杂仿真场景模拟以及分布式协同制导的实时仿真环境构建等需求,提出了需要解决的仿真总体技术、多波段多谱段目标区大范围场景快速建模技术、目标区场景多波段多谱段生成技术、试验设计与仿真评估技术等主要仿真关键技术。     

复杂电磁环境卫星侦察仿真系统架构设计与探讨

复杂电磁环境卫星侦察仿真系统具有功能复杂、仿真数据量大等特点,系统涉及到雷达、通信等辐射源建模仿真、侦察载荷工作模式建模仿真、卫星平台建模仿真、数据传输建模仿真等方面.探讨了如何设计出仿真效率高、系统扩展性好、易于维护的系统架构.     

敏捷卫星姿态对像移速度与偏流角的影响

针对敏捷卫星需要具备在复杂姿态下推扫成像的能力,建立了卫星在不同姿态下的像移速度和偏流角的数学模型,并进行了仿真分析,讨论了姿态改变对卫星成像带来的影响。仿真分析表明:姿态改变是影响像移速度和偏流角的最大因素,敏捷卫星从一个姿态变化到另一个姿态成像时,需要根据预期的姿态调整相机的积分时间以满足成像质量要求,同时偏流角也需要做相应调整以补偿姿态改变带来的偏流角变化。     

复杂系统仿真概念模型研究进展及方向

介绍了仿真领域里的概念模型的发展过程及研究现状，针对复杂系统仿真提出了复杂系统仿真概念模型，研究了复杂系统仿真概念模型的内涵和评价建模方法优劣的标准，探讨了关于复杂系统仿真概念模型的建模语言、描述方法、建模过程、验证方法和辅助工具五个研究方面的研究方法及方向。     

《航天器动力学工程》序(一)

从第一颗卫星“东方红一号”上天到“神舟号”无人飞船发射已有三十年时间,三十多年来,我国空间技术经历了从无到有、从简单到复杂、从试验到应用和即将从无人到有人的发展过程。今天,我国完全靠自己的力量和技术已初步建立起几类应用卫星系统,这在我国科学技术史上是个了不起的进步。现代航天器不但规模庞大,构形复杂,工作寿命长且精度要求高,而且通过空间交会对接还可形成大型空间增长结构,有的甚至属于变结构和多级控制的复杂航天器系统,这就对航天     

基于实测数据的宽带雷达回波半实物仿真方法

自动目标识别技术的发展对雷达回波仿真的要求越来越高。分析了散射点回波叠加法和电磁散射建模回波生成法各自的优缺点,结合两种方法提出了基于实测数据的雷达回波半实物仿真方法。首先通过电磁散射建模预估目标的RCS信息,再从实测回波数据中提取目标的运动特征,从而仿真出雷达回波。该方法灵活性好、精度高、易于工程实现,仿真出的回波成像后具有较清晰的轮廓和明显的运动特征。     

装备效能评估与建模仿真技术

装备系统效能评估是检验装备作战能力的重要手段,是武器装备体系发展战略规划的基础,对比分析国内外装备效能评估与检验的过程和方法,其中主要的一种手段就是作战仿真分析。在梳理分析典型军事仿真分析评估系统的基础上,提出了仿真系统的功能需求、分类和总体架构,围绕系统实现中建模与仿真面临的挑战,总结提出了跨层次(平台)仿真建模技术和多分辨率(模型)仿真建模技术。     

复杂系统实时仿真平台关键技术探讨

为有效支撑多体协同武器、集群作战武器、无人机群、多模复合制导武器等复杂系统全任务剖面的仿真验证评估,急需开展复杂系统实时仿真平台技术研究。在分析国内外实时仿真平台研究现状的基础上,结合复杂系统实时仿真的需求和特点,提出了一种新的适用于复杂系统的实时仿真平台解决方案,重点阐述了复杂系统实时仿真平台通用架构、时钟同步、智能适配、超高速网络通信、智能IO交互等关键技术的实施途径,并给出了典型的应用案例。结果表明:所提出的复杂系统实时仿真平台具有较好的通用性、适配性和可扩展性。     

仿真:决定成败的系统技术

仿真技术的发展,从来都是与复杂系统和高可靠性要求联系在一起的。复杂系统结构庞大、参数复杂,系统实施要求很高;高可靠性则需要将各种边界条件纳入系统验证,确保可靠性指标。在这两种状况下,最有效、最经济的技术验证方法就是仿真。航天系统对仿真技术的需求正趋于强劲。由于航天系统的试验方法存在天地一致性、环境难以模拟等问题,仿真技术对于航天技术的发展和系统应用发挥了重要作用。目前,由于体系观念的不断更新,仿真技术的重要性也不断提升,并已经成为各个应用系统的支撑性技术、瓶颈性技术。所谓支撑性技术,是指其地位而…     

《航天器动力学工程》前言

根据航天工程的进展及其控制技术的进步,航天器动力学的发展可以概括为早期简单航天器动力学、现代复杂航天器动力学和未来大型空间结构动力学与控制。航天器动力学是力学学科用于航天器工程的专业学科,它既属于航天动力学学科,又属于多学科交叉的飞行器设计学科。其任务是研究航天器从设计、研制、试验、发射到在轨飞行和返回全过程的各类动力学问题的分析、仿真、优化与试验。对于现代复杂航天器,航天器动力学是一般力学、固体力学、流体力学、计算力学、实验力学与控制理论、计算技术、仿真技术及系统工程学等多个学科的交叉综合,不但理论难度大、运动方程非线性强、算法难度高,而且软件系统复杂、工程实用性强、工程化程度要求高。因此,本书定名为《航天器动力学工程》,意在从系统工程角度,重点     

基于干扰补偿的航天器直接自适应模糊控制

带有活动式有效载荷和挠性附件的大型航天器在动力学上具有非线性、大挠性、强耦合等特点,这给控制系统的设计带来了较大难度。其突出特点是要求控制系统在控制量受限的情况下克服各种未知复杂干扰力矩的影响。本文针对这类大型复杂航天器,提出了一种基于直接型自适应模糊逻辑和干扰补偿的控制方法。在控制律的设计中,将自适应模糊系统直接用作系统的主控制律,利用扩张状态观测器对模糊系统的逼近误差和内外干扰力矩进行观测并予以实时补偿。仿真结果表明了方法的有效性。     

基于CCSDS RASDS信息对象建模方法的数据注入工具设计

为了解决航天工程中,信息数据格式不易修改,机构间接口协调过程复杂,跨任务难以继承使用等问题,参照空间数据系统咨询委员会(CCSDS)空间数据系统参考体系架构(RASDS)中的信息对象建模方法,以数据注入指令设计为例,开发了工具链软件。工具链基于可扩展标记语言的遥测遥控信息交换(XTCE)标准,结合具体应用场景,对指令设计需求到具体数据文件转换过程中涉及的工具进行了划分,提出了生成遥控数据对象模型的方法。按照该方法设计的工具软件实现了抽象信息对象到数据模型的转换,有序自动生成模板文件,进行了验证。结果表明：RASDS从抽象数据结构到数据模型,再到具体数据对象的描述和转化方法是可行的,可以用于指导各种信息对象和数据对象的规范化设计和工具设计。     

火箭飞行仿真系统VV&A应用技术研究

火箭飞行仿真系统作为一个复杂仿真系统,具有多专业强耦合、多偏差模式、连续离散混合仿真等特点,如何保证仿真系统可信度,是一个亟待解决的问题。校核、验证与确认(Verification, Validation and Accreditation, VV&A)是保证火箭飞行仿真系统正确性和可用性的重要方法。系统地总结了VV&A活动各阶段的常用技术和特点,根据VV&A活动一般过程,从工程化角度重点研究了飞行仿真系统VV&A各阶段的具体实现过程,为其他仿真系统VV&A活动提供参考,具有较好的推广应用价值。     

电子战系统仿真评估的基本方法

对电子战(EW)系统在完成作战任务中的作用和使用效果进行定量描述和测试、评估,在EW系统的论证、研制、采办、应用过程中具有十分重要的地位。对于EW系统这样的大型动态复杂系统,计算机建模和仿真的方法是全面分析和评估其动态行为效能的重要手段。综述了计算机仿真在EW系统评估中的应用,把EW系统的仿真评估分为三个层次:工程级、系统级和任务级。并从EW的特点出发,提出了EW系统仿真模型中的三个重要的类型:基于离散事件的事件模型,基于数据描述的数据模型,基于信号描述的信号模型。提出根据这三个模型的标准规范建立系统数学模型和设计EW系统仿真模型构件的概念,用于构筑大型复杂的EW系统评估的仿真环境,并利用计算机技术,走发展和利用综合仿真的道路。     

高精度星地测距的多址干扰并行对消技术

目前,在航天测控系统中广泛采用扩频体制,但随着多通道扩频技术和多站测距系统的发展,测控系统面临的测量环境越来越复杂,对伪距测量精度产生较大影响。其中,多站测距系统中存在的强信号干扰和多址干扰,会导致测距精度下降。本文提出了一种基于并行干扰对消的高精度星地测距技术,通过信号处理重构和对消接收信号中的干扰信号,得到纯净的期望信号,从而抑制码分多址带来的测量误差,以提升测量精度,并通过仿真和试验验证了算法的可行性和优越性。     

一种雷达信号模糊函数特征提取与识别方法

现代雷达面向智能化、软件化、多功能与多用途方向发展,一部雷达往往具有多种工作体制与工作状态,雷达信号采用复杂的波形设计,这就使得雷达信号的特征提取与识别过程变得越来越困难。另外,现代电磁环境复杂,杂波、噪声干扰严重,给雷达的侦察工作带来更大的难度。基于此,提出将流形学习应用于雷达信号模糊函数的特征提取,并对其进行仿真与分析。结果验证了该方法的可行性。     

X波段机载雷达的收发模块

增强雷达性能的要求和对付越来越复杂威胁环境的需要促使了地面雷达、船载雷达和机载雷达系统的有源相控阵的研制。对于机载系统，电子扫描波束指向能力所带来的益处是灵活、高效的扫描范围覆盖、工作模式的交替进行（例如同时进行搜索、多目标跟踪和地形回避等）以及在每个工作模式中的动态波束方向图形状优化等。像可靠性增强和雷达横截面降低等其他系统益处也能在此种天线中加以证明。