实现多任务低费用测控服务的探讨

降低航天任务费用，提高航天任务的效费比是多年来各航天大国研究的重点，低费用空间操作是其中的一个重要部分。NASA提出的“更小、更快、更廉、更好”，成为各国实施低费用航天计划的指导方针。在提高卫星操作的交通方面也出现了许多新的概念和思路，如“功能最小化原则”。在技术上，低费用小型化地面站更受到市场欢迎；大力提高星上自主能力已成为小卫星的重要发展方向；地面站的联网与互操作成为实施空间操作服务的必然结果；标准化的推进，面向用户的商业化运作模式和现代管理思想等所有这些措施都体现了以更低的费用提供高质量卫星操作服务的宗旨。本文较为全面地分析了可有效降低测控操作费用的技术途径，在此基础上结合我国的具体情况，提出了一些改进、提高我国测控系统多任务低费用测控服务能力的总体思路，为我国测控系统的长远发展规划提供一些参考意见。     

为使操作费用最佳化的地面部分重用

航天任务的操作费用占整个任务费用的１０￣１５％，为了使正常操作的费用最低，并尽量延长实用卫星的寿命，从而增加总任务投资的回报，探讨地面部分设计方案最佳化方法越来越重要。本文介绍了欧空局在一系列任务地面部分开发和操作方面的经验，以证明可在直接重用，采用通用部件和任务专门开发之间正确折衷，实现最小风险开发并使操作费用最佳化。     

低成本自动化航天测控中心发展设想

随着航天发射任务越来越频繁，航天任务的开销越来越大，以前采用的高投入大规模的航天试验方式越来越不能适应形势的发展。为此航天任务的各相关系统都面临降低成本的压力，航天测控中心作为航天任务的重要部分也面临降低操作费用及减少人员参与的要求。操作自动化是解决这个问题的一个较好的方法。另外，由于测控中心与外网连接的需求越来越明显，安全问题就成为了必须首先解决的问题。     

通过自主数据传输操作降低航天任务费用

航天任务的当前趋势不再是进行几项昂贵的大型任务,而是向着许多小型低成本任务的方向发展。如果总预算不增加,这种趋势必定意味着每项任务的费用要降低。一部分必要的费用降低可靠标准化和自动化来得到。操作的自动化以及通信协议和操作方法的标准化可使基础设施和软件的开发、维护、甚至操作费用能被多项任务分摊,可以大大降低任务的开发和操作费用。     

降低航天任务测控与操作费用的途径

航天器的测控与操作管理是航天任务的重要组成部分,随着政府对航天任务经费的削减,庞大航天测控网的建设与维护费用,长寿命航天器管理累积性支出,在航天任务总费用中所占比例越来越大,已影响航天事业的正常发展。本文总结归纳了进入９０年代以来,航天测控和运行管理领域发生的种种变化以及今后的可能发展方向。首先分析了这一发展趋势出现的背景,接着从观念变化、测控业务商业化、国际合作、采用先进技术降低测控设备造价、改     

用新技术支持未来航天任务

未来的航天任务操作将是什么样？未来航天任务将从目前开发的新技术中获得多少好处？从桌面个人计算机（ＰＣ）操作整个卫星、一个星座和一族卫星的可能性如何？本文就来探讨这些问题，作为对星上自主和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ大型协议之类新技术将如何改变航天操作的前景预测。分析了“离岗”任务操作控制中心的设想及其在未来任务操作中的作用，介绍了从现有方案发展的类似情况，仔细研究了智能卫星的设想。这种智能卫星能监视自己运行状     

NASA任务操作与控制结构项目

航天任务复杂性的增加与航天任务预算的急剧削减之间的矛盾造成了要求迅速降低卫星的设计与操作费用的巨大压力。为实现这些费用的降低,一种主要的方法是降低支持任务操作系统的开发和操作费用。 NASA总部通信与数据系统部用以解决该难题的一个策略是其任务操作控制结构(MOCA)项目。该项目的技术方面授权哥达德航天中心(GSFC)的任务操作部(MOD)负责。MOCA将开发出一种任务控制与数据获取结构及可支持标准,以引导未来卫星和GSFC的任务控制设施的开发。该结构将降低对全天24小时操作的需求,实现飞行与地面软件组件在不同任务间的高级别重复应用,并通过实现相应功能从地面到卫星的转移来增强整个系统的适应能力。 最终的结果是为GSFC自己开发的卫星的星地系统接口设计形成一种确定的方式,以及包括数据结构、接口和协议等在内的端一端卫星控制过程的规范。这些方式和规范都适宜于包含在对未来的空间卫星的征购文件中。如在征购文件中飞行软件核作为政府提供设备供给的话,将可得到开发和维护。 本文介绍了MOCA项目,包括其当前状态和未来结果。     

低成本航天任务保障设想

本文提出了一种新的端－端地面系统的结构，目的是减少总的航天任务任务地面支持费用。喷气推进实验室（ＪＰＬ）现用地面系统的操作、维护、部署、再生产和文件资料费用很大。在ＮＡＳＡ预算被削减这样一种气氛下，本文提出的结构由于能大幅度降低上述各项费用，从而更有现实意义。目前，地面支持功能（即接收机、跟踪、测距、遥测、遥控、监视和控制）分布在不同机柜中的几个分系统中。利用现有的多芯片模块（ＭＣＭ）封装技术，这     

CCSDS空间包在MOIMS领域中的应用

为了适应未来航天任务的发展,构建以服务为导向的、开放的、可重用的航天器任务操作系统,分析了CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems,空间数据系统咨询委员会)中MOIMS (Mission Operations and Information Management System,任务操作及信息管理系统)领域的任务操作服务框架的原理、层次结构及优点,对任务操作相关的通用服务、功能服务、COM(Common Object Model,通用对象模型)及MAL(Message Abstraction Layer,消息抽象层)对服务的抽象化描述方法进行了研究.MAL向任务操作相关的服务提供了通用的服务模型框架,所有服务均可用MAL消息格式进行规范化的描述,在此基础上建立了MAL消息格式与CCSDS空间包的映射关系,从而以CCSDS空间包为信息栽体实现了航天器与地面系统间的任务操作通信,可以作为以服务为导向的任务操作系统实际工程应用的参考.     

航天任务控制中心容灾模式研究

航天任务是一项高投入、高风险的活动,作为管理所有在轨飞行航天器及资源的航天任务控制中心,要求具备很高的可靠性与较强的容灾能力。国际航天大国对地面系统,特别是任务中心级的备份均非常重视,也开展了相关建设和系统运行。在对我国航天任务控制中心容灾模式进行探讨的基础上,提出容灾中心的技术要素、需求分析以及运行机制。     

人工智能在航天飞行任务规划中的应用研究

 在航天飞行任务中，如何设计航天器的飞行过程，如何确定地面对航天器的控制操作，如何制定飞行控制计划等，是地面飞行控制中心面临的重大问题，也是航天飞行任务规划所要解决的基本问题。在充分认识和把握人工智能基本原理、方法和技术的基础上，提出了一个基于规则演绎和状态演化的生长式推理模型，并对模型的特性进行了详细讨论，然后导出了该模型在航天飞行任务规划问题中的具体形式，从而成功地解决了航天任务自动规划的难题。通过在实际航天任务中的应用和验证，不仅证明该模型和方法是正确的、可行的和高效的，而且证明人工智能在航天飞行任务规划中有着广阔的应用前景。     

载荷操作控制中心可移植可重用软件——用于高级地面数据系统的模块

哥达德航天飞行中心的任务操作部（ＭＯＤ）建造了多个供飞行操作小组监控卫星的任务操作中心。通过软件重用减少系统寿命期成本已成为ＭＯＤ优先考虑的问题。ＭＯＤ的可移植载荷操作控制中心（ＴＰＯＣＣ）开发小组建立了一个庞大的数据库，由１４个子系统组成，包括多个可重用通用模块的１０００００条已交付的源指令。迄今，已做成９个基于ＴＰＯＣＣ的控制中心，负责支持１１颗卫星，软件重用率平均达到７５％以上。本文介绍ＴＰ     

航天发射任务三维可视化实时仿真

根据航天发射任务的特点和任务三维可视化实时仿真需求,灵活运用多种设计模式设计实现了一个航天发射任务三维可视化仿真软件框架。该框架具有通用性强、可复用程度高、代码质量优的特点,可方便地实现各类航天发射任务的三维可视化实时仿真应用。     

卫星操作新途径探索

１９９６年５月，美国国防部（ＤＯＤ）、航空航天器（ＮＡＳＡ）、海洋大气局（ＮＯＡＡ）和侦察局（ＮＲＯ）着手为２０１０以后众多国家级卫星任务的操作研究一种新的基础设施。该研究的深度和广度前所未有，对下列诸多问题作了全面深入调研，即当前基础设施和操作方法，新设想，商业机遇，技术，标准化，卫星定位新方法和自主。结果表明，已存在一种高度可靠的基础设施，支持着近地、载人和不载人，直到深空的１２０多项航天任务     

一种用于小卫星的地面站

NASA已规划了可用“侦察兵”火箭发射的廉价“探险者”卫星新系列,将于九十年代初投入使用。利用当前的计算机技术已能制造出这样既简单又经济的卫星,用一个小型地面站即可对其进行操作,这种站将设置在卫星用户所在地,并将自主运行。除发射段和运行应急阶段的支持外,将不需动用NASA的测控设施。经论证,这种操作方式可在不降低性能的情况下减少航天任务的费用。     

软件无线电在卫星测控模拟器中的应用

卫星测控模拟器在航天领域有着重要的应用,以往的卫星测控模拟器多为一星专用.为顺应降低卫星操作费用的发展趋势,通用卫星测控模拟器应运而生.本文介绍了软件无线电的基本思想,及其在通用卫星模拟器设计中的应用与优势.     

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，国家航空航天局哥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ＭＯＣ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     

地面资源保障航天测运控任务质量评价指标体系构建

针对目前航天测运控任务完成质量评价主要集中在设备运行质量、资源调度能力评估等方面,缺乏从用户申请提交到执行效果反馈的全过程闭环评价问题,区分地面资源完成测控、数传两类任务质量情况,从设备跟踪任务质量情况、资源调度系统保障用户资源使用需求情况、用户对执行效果反馈及自身行为评价3个环节构建分类分层的评价指标体系。采用1-9标度法确立指标权重,研究对不同类型任务完成质量的综合评价,并利用实例验证所构建指标体系的可行性。为标准化、精细化评价地面资源保障航天测运控任务质量提供理论依据,并给出质量改进相关参考建议。     

基于BDD的航天测控系统任务可靠性分析

针对航天测控系统任务可靠性分析问题,提出了基于二值决策图（BDD）的航天测控系统任务可靠性分析模型和算法。将航天测控系统视为一个多阶段任务系统,采用任务剖面描述任务时序逻辑关系。根据各阶段的可靠性逻辑结构建立了单阶段的BDD,依次对各阶段的BDD进行运算得到系统的BDD,据此计算系统的可靠度。最后给出了一个算例,验证了算法的有效性。     

航天任务计划工作模式研究

地面采用何种方式来调度运行任务系统并对航天器实施控制,是飞行控制中心面临的一个重大问题。本文针对航天任务的特点,提出了采用计划工作模式的思想与方法。首先论述了采用计划工作模式的理论依据,然后探讨了计划工作模式的基本概念、特点和要求,阐述了航天任务计划工作模式的基本内容,最后讨论了计划工作模式的关键技术以及采用计划工作模式实现飞行控制自动化的可能性。