导航星座的任务重构技术研究

以COMPASS卫星导航星座为对象,研究了导航任务的重构技术。首先,对COMPASS卫星导航星座的主要性能进行了分析和仿真;其次,分析了星座中部分卫星失效后对导航性能的影响;最后,提出了分别利用在轨运行的高、中、低轨卫星及临近空间飞行器进行任务重构的方法,并对重构后的导航性能进行了仿真。仿真结果表明：提出的任务重构方法对于保证导航星座的正常运行是有效的。同时,对于研究飞行器应急测控技术具有借鉴意义。     

深空环境下卫星编队飞行队形重构实时重规划

针对深空环境中卫星编队自主队形重构的机动问题,设计了队形重构过程中的实时重规划方案。在每次重规划过程中首先用Legendre伪谱法将当前时刻到终端时刻的重构问题离散化为非线性规划问题;其次,根据卫星编队飞行队形重构的特点,使用协同进化粒子群(CPSO)方法对每次重规划进行求解,该方法既避免了传统优化方法对复杂问题梯度的求解,又能在整个优化过程中保证约束条件的满足,并且能够事先为粒子群的进化提供大致方向,极大地提高了每次重规划的计算速度;最后,提出了重构过程中具体的重规划策略,以保证队形重构的顺利进行。仿真结果表明,与传统的控制方法相比,在重构过程中,该方法能够在初始给定轨迹的基础上进一步优化,可以有效降低重构过程的能量消耗,并能够避免重构过程中碰撞的发生。     

基于动态库的星载软件可重构设计与实现

针对卫星在轨运行、长期处于无人值守状态,主要依靠星载软件的安全性和可靠性来保证整星任务的稳定工作.复杂多变的空间环境可能会引起星载器件的异常变化,从而导致星载软件异常,甚至发生软件"衰老".本文在分析现有可重构方案基础上,提出了一种利用动态库的静态链接方式实现在轨可重构的方案,针对存在软件缺陷,或者需要功能升级和拓展的...     

考虑燃料消耗均衡性的低轨通信星座在轨星座构型重构方法研究

针对低轨(low earth orbit,LEO)通信星座在轨重构问题,分析了低轨通信星座的特点,提出了4个重构指标,即全球平均覆盖率、燃料消耗均衡性、重构总时间和重构总速度增量,并分析了提高轨道高度的重构方式.采用基于分解的多目标进化算法(multiobjective evolutionary algorithm b...     

Fast cooperative trajectory optimization and test verification for close-range satellite formation using Finite Fourier Series method

The process of formation reconfiguration for close-range satellite formation should take into account the risk of collisions between satellites. To this end, this paper presents a method to rapidly generate low-thrust collision-avoidance trajectories in the formation reconfiguration using Finite Fourier Series (FFS). The FFS method can rapidly generate the collision-avoidance three-dimensional trajectory. The results obtained by the FFS method are used as an initial guess in the Gauss Pseudospectral Method (GPM) solver to verify the applicability of the results. Compared with the GPM method, the FFS method needs very little computing time to obtain the results with very little difference in performance index. To verify the effectiveness, the proposed method is tested and validated by a formation control testbed. Three satellite simulators in the testbed are used to simulate two-dimensional satellite formation reconfiguration. The simulation and experimental results show that the FFS method can rapidly generate trajectories and effectively reduce the risk of collision between satellites. This fast trajectory generation method has great significance for on-line, constantly satellite formation reconfiguration.     

基于算子理论的系统可重构性评价与自主重构

针对航天器在轨资源严重受限（包括计算资源、硬件资源以及能量资源）的特点，开展了基于算子理论的航天器姿态控制系统可重构性评价方法和自主重构策略的研究。首先，基于稳定核表示（SKR）和稳定像表示（SIR）的算子理论给出了系统可重构性评价指标，定量地描述了系统的重构能力，突破了基于互质分解理论的系统可重构性评价方法对系统线性性质的局限。同时，基于以上结果，给出了系统可重构性最大边界，为设计人员设计自主重构策略提供了明确的指标；然后，通过在设计阶段考虑系统可重构性，充分挖掘并利用系统重构潜力，为自主重构策略的设计提供理论指导；最后，通过仿真验证了所提方法的有效性和正确性。     

Robustness evaluation method for unmanned aerial vehicle swarms based on complex network theory

Unmanned Aerial Vehicle (UAV) swarms have been foreseen to play an important role in military applications in the future, wherein they will be frequently subjected to different disturbances and destructions such as attacks and equipment faults. Therefore, a sophisticated robustness evaluation mechanism is of considerable importance for the reliable functioning of the UAV swarms. However, their complex characteristics and irregular dynamic evolution make them extremely challenging and uncertain to evaluate the robustness of such a system. In this paper, a complex network theory-based robustness evaluation method for a UAV swarming system is proposed. This method takes into account the dynamic evolution of UAV swarms, including dynamic reconfiguration and information correlation. The paper analyzes and models the aforementioned dynamic evolution and establishes a comprehensive robustness metric and two evaluation strategies. The robustness evaluation method and algorithms considering dynamic reconfiguration and information correlation are developed. Finally, the validity of the proposed method is verified by conducting a case study analysis. The results can further provide some guidance and reference for the robust design, mission planning and decision-making of UAV swarms.     

可重配置的试飞模拟器软件构架研制

试飞模拟器介于工程模拟器和训练模拟器之间,兼顾着工程和训练两方面的任务.在试飞模拟器研制、虚拟试飞应用的基础上,提出了一套完整的可重配置的试飞模拟器软件构架方案,主要包括研究内容、开发环境、开发方法以及系统体系结构.依据此方案研制了一套飞行软件包,并通过虚拟试飞进行了验证.结果表明:可重配置的试飞模拟器飞行软件包克服了...     

一种PowerPC和FPGA结构的远程接口单元设计方法

远程接口单元（ RIU）已经是综合化模块化航空电子系统的重要组成部分。分析了分布式IMA架构下航空电子系统对远程接口的新需求,提出了一种基于PowerPC ＋FPGA结构的远程接口单元设计方法。通过设计方法不仅实现了单元综合多种I／O资源,还保证了单元具有一定的容错和可配置特性,并在远程接口关键技术方面取得了实质性的突破。     

具有星间链路的导航星座重构研究

针对具有星间链路的导航星座在卫星节点或链路失效情况下的重构优化设计问题,提出了一种基于遗传算法的设计方法。首先,根据导航星座的功能需求与设计约束,建立了星座综合重构优化设计模型。其次,提出了基于遗传算法的综合优化设计方法,并根据问题特性对遗传算法的具体操作进行了修改。最后,应用该方法对Walker 24/3/2构型星座及网状星间网络在节点和链路混合故障模式下的重构进行了优化设计。结果表明,基于该方法重构后的星座与网络拓扑性能能够得到一定程度的改善,证明了方法的可行性。