A shadow function model based on perspective projection and atmospheric effect for satellites in eclipse

Accurate Solar Radiation Pressure (SRP) modelling is critical for correctly describing the dynamics of satellites. A shadow function is a unitless quantity varying between 0 and 1 to scale the solar radiation flux at a satellite’s location during eclipses. Errors in modelling shadow function lead to inaccuracy in SRP that degrades the orbit quality. Shadow function modelling requires solutions to a geometrical problem (Earth’s oblateness) and a physical problem (atmospheric effects). This study presents a new shadow function model (PPM_atm) which uses a perspective projection based approach to solve the geometrical problem rigorously and a linear function to describe the reduction of solar radiation flux due to atmospheric effects. GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) satellites carry accelerometers that record variations of non-conservative forces, which reveal the variations of shadow function during eclipses. In this study, the PPM_atm is validated using accelerometer observations of the GRACE-A satellite. Test results show that the PPM_atm is closer to the variations in accelerometer observations than the widely used SECM (Spherical Earth Conical Model). Taking the accelerometer observations derived shadow function as the “truth”, the relative error in PPM_atm is ?0.79% while the SECM 11.07%. The influence of the PPM_atm is also shown in orbit prediction for Galileo satellites. Compared with the SECM, the PPM_atm can reduce the radial orbit error RMS by 5.6?cm over a 7-day prediction. The impacts of the errors in shadow function modelling on the orbit remain to be systematic and should be mitigated in long-term orbit prediction.     

一种基于时延约束的最优路径求解算法

作为QoS路由和流量工程的关键技术之一,基于时延约束的最优路径问题一直没有得到有效的解决.针对现有的算法很难得到最优解和计算复杂度过大等问题,提出了一种基于时延约束的最优路径求解(DCOP)算法,该算法通过减少算法的搜索空间来有效地降低算法的计算复杂度,可得到最优的无环解.算法采用自适应参数设计,提高了对网络规模和复杂业务变化的适应性.仿真表明该算法比同类算法计算复杂性降低了近一个数量级,且算法具有自适应能力,设计简单,易于工程实现.      

基于NN与SVM的图像质量评价模型

为了有效地评价图像质量,利用峰值信噪比(PSNR,Pear Signal to Noise Ratio)和结构相似度(SSIM,Structure Similarity)作为图像质量的描述参数,给出"野点"的定义,提出"野点预测"并基于神经网络(NN,Neural Network)与支持向量机(SVM,Support Vector Machines)建立新的质量评价模型:神经网络用来获取质量评价映射函数,支持向量机实现样本分类.采用UTexas图像库数据进行仿真试验,质量评价模型预测图像质量的单调性比PSNR提高7.42% ,质量评价模型预测结果的均方误差平方根比PSNR提高36.06％,模型性能测试中"野点"的数目相对减少,模型性能得以提高.试验结果表明该模型的输出能有效地反映图像的主观质量.      

双星定位系统/SINS深组合导航系统研究

以卫星模拟器为基础,介绍了一种双星定位系统定姿的基本原理,解决了双星定位系统存在的位置滞后即定位实时性较差的缺陷,把双星定位系统的位置与姿态信息和捷联惯导系统的位置、姿态信息进行组合后,可有效地提高系统的精度.     

利用星地差分GPS的地基测控系统实时标校方法

针对地基测控系统传统标校方法和基于差分GPS事后标校方法的不足,提出了一种基于低轨卫星与地面测控站之间星地差分GPS的地基测控系统测量误差实时标校方法。与基于差分GPS的事后标校相比,实时标校能使地基测控系统及时获取标校后的测量数据,从而实时进行轨道解算和预报,并及时上注以提升卫星运行性能。针对星地长基线、高动态和实时标校场景,系统地分析了影响星地基线估计性能的各项误差及修正效果,并提出相对位置精度因子的概念,由此得到星地基线估计精度预算。采用基于抗差自适应卡尔曼滤波的实时星地基线估计算法,并利用加权最小二乘法求解测控系统测量误差,从而获得校准结果。利用星载双频GPS接收机和导航信号模拟器构建半实物仿真平台,仿真结果表明,实时标校后测距系统误差残差降低到40 cm左右,测速系统误差残差降低到1 cm/s以下,与理论分析结果一致,可以较好地满足未来航天任务的测控需求。     

IEEE-1394b光纤总线系统的QoS分析

为解决航电系统的网络延迟和阻塞问题,对应用于其上的IEEE-1394b光纤总线系统进行了带宽预留机制和平均响应时间等关键特性的分析.基于IEEE-1394b协议的带宽预留机制,提出了等时数据传输和异步数据传输的服务质量(QoS,Quality of Service)满足的条件(硬QoS).在QoS服务准入控制的等时和异步请求混合的情况下,利用排队论进行了IEEE-1394b异步请求的QoS分析(软QoS),得到了忽略响应间隔时间,IEEE-1394b异步请求队列的平均响应时间.最后通过IEEE-1394b光纤总线实验系统进行了IEEE-1394b的QoS服务评估,验证了理论分析结果.对IEEE-1394b驱动层QoS的设计具有一定的指导意义.      

质量特性对航天器火工冲击传递影响仿真分析

航天器火工冲击环境复杂,冲击载荷的瞬态、高度非线性等特点,使得冲击响应的准确预示具有一定难度。卫星舱板上分布大量单机设备,其质量特性成为影响火工冲击传递的关键因素。根据火工冲击传递机理,建立了卫星舱板与单机设备的冲击有限元简化模型,计算了舱板上的火工冲击响应。通过与试验数据的对比,误差控制在±3.5 dB内,验证了有限元建模的合理性。以此为基础,研究了火工冲击传递特性,为火工冲击响应预示及卫星舱板布局设计提供了参考。     

基于转子不平衡响应的磁轴承磁力参数辨识

针对磁轴承磁力参数理论设计值不精确的问题,提出了一种基于不平衡响应的磁力参数实验辨识方法.利用转子的质量不平衡在高速转动时的离心力效应,通过检测磁轴承在零电流控制状态下的同频位移响应和零位移控制状态下的同频电流响应,解算磁轴承磁力参数.设计了基于通用陷波器原理的零位移控制器和零电流控制器,并通过设置T矩阵保证闭环系统稳定.实验结果表明:基于不平衡响应的磁力参数辨识方法,辨识结果与理论设计值差别在20%之内,证明了该方法的正确性和改进磁轴承力学参数的有效性.