航天器天基测控中心关键技术分析

天基测控模式是航天器测控发展的必然趋势.天基测控模式与地基测控模式有着本质的区别,如何实现天基测控是我国航天领域目前研究的重点课题之一.本文在分析天基测控技术和我国现有条件的基础上,提出了实现航天器天基测控的方法,分析研究了与航天器天基测控中心相关的关键技术。     

航天器测控仿真方法研究

航天器发射前,航天飞行控制中心需要对相关测控方案和软件进行验证。利用仿真系统验证测控方案和软件是一种行之有效的途径。航天器测量数据、轨道和姿态控制仿真是航天飞行控制中心仿真系统的重要组成部分。分别讨论了航天器测量数据、轨道控制和姿态控制仿真方法,分析了航天器测控仿真系统的建立,通过仿真结果说明了仿真方法的合理可行。     

一类适用于多星测控调度问题的模型及求解算法

多星测控调度是一个复杂的NP—hard问题,其模型和算法的研究一直是求解的关键和难点。本文从组合优化角度对问题进行描述,建立了多星测控调度问题的数学模型,并利用启发式调度算法予以求解。最后,将算法应用于一个6站10星的调度问题,进行了数值仿真研究。仿真表明,算法能在较短时间内求得任务支持率高且资源使用相对均衡的解,具有较好的寻优能力。     

基于遗传算法的TT＆C测控资源优化调度

TT＆C测控资源调度是一个涉及卫星、测控站以及调度准则等多方面因素的复杂优化问题。针对这一优化问题，根据测控调度的一般原则和优化准则，建立了相应的优化模型，并给出了基于遗传算法求解该问题的方法和步骤；最后，通过两个示例分析，演示验证了该方法对于解决一般测控调度问题的有效性。     

中低轨道卫星多星测控存在的问题及其改进措施

在分析了中低轨道卫星的测控特点与难点的基础上，讨论了地面S频段测控网多星测控存在的问题，并提出了采用高效动态的测控资源调度方法、建立完善的服务等级体系、完善远程监控体系、简化USB测控站面向任务的实时处理过程、增配多星同时测控的S频段测控设备、充分利用USB活动站、租用(或建设)高纬度测控站等改进措施，以提高多星测控能力，适应“在轨卫星数量多、卫星相继过境时间间隔短、多星同时过境”的多星测控需求。     

外弹道测量数据野值的递推辨识

动态测量数据中野值是导致滤波发散的主要原因之一。在目前的靶场外测数据处理中,尚无特别行之有效的野值辨识和剔除手段。本文以“新息”为基础,提出了基于卡尔漫滤波方法的野值辨识和剔除方法,有效地解决了滤波发散问题。而且可同时进行野值的剔除与状态估计,极大地提高了计算速度和数据处理的精度。经仿真计算证明,该方法是实用有效的。     

飞行器轨道交会的H_∞次优控制问题

研究了近圆轨道上两个飞行器轨道交会的控制问题。通过对最优控制理论设计最优交会轨线的研究 ,提出了利用 H∞控制理论设计实际控制器的方法 ,给出了仿真结果 ,验证了这种方法的正确性。说明了该方法具有鲁棒的控制效果以及次优的轨道特性。     

外弹道测量数据野值的递推辨别

动态测量数据中野值是导致滤波发散的主要原因之一。在目前的靶场外测数据处理中，尚无特别行之有效的野值辨识和剔除手段。本文以“新息”为基础，提出了基于卡尔漫滤波方法的野值辨识和剔除方法，有效地解决了滤波发散问题。而且可同时进行野值的剔除与状态估计，极大地提高了计算速度和数据处理的精度。经仿真计算证明，该方法是实用有效的。     

用启发式算法和基于冲突的回跳算法求解卫星测控资源调度问题

针对卫星用户提出的两种不同性质的申请,建立了问题的约束满足模型;根据申请的不同特点分别提出了启发式算法和基于冲突的回跳算法对模型进行求解,并设计了均衡原则、效能原则和就近原则,引导求解过程趋向多目标优化,在优先提高任务支持率的同时兼顾测控站的使用均衡和效能;最后,将算法应用于一个6站10星的调度问题,并进行数值仿真研究。仿真结果表明,本文提出的算法与遗传算法相比,能在更短时间内求得任务支持率更高且负载更均衡的解,证明了算法具有较好的寻优能力。     

应用故障模式规避提高卫星运行可靠性方法研究

可靠性指系统在各种可能条件下正常运行的能力,系统可靠性是系统工程研究的重要内容.卫星及其运行环境的特殊性导致其运行可靠性研究难以应用可靠性工程通常使用的概率和统计学方法.通过研究应用故障模式规避(FMA)方法提高卫星运行可靠性,识别了单边和双边故障模式,定义了故障模式及其规避过程的数学表述,提出了用于故障模式规避的扩充非关联控制因素约束边际区间、自主选择故障模式状态空间、故障模式状态空间预测、故障模式隔离和关联控制因素与故障模式策略,给出了相应的案例.