美国空间态势感知系统发展现状及趋势分析

空间态势感知(SSA)是航天电子对抗的重点内容之一,SSA项目的研发已引起极大的关注.简要介绍了美国<2020年空军条令>中有关SSA的规划,重点讨论美国在研的几种SSA系统现状,明确了其未来的SSA是响应型.最后,分析了未来的响应型SSA.     

Orbit Design for Responsive Space Using Multiple-objective Evolutionary Computation

Responsive orbits have exhibited advantages in emergencies for their excellent responsiveness and coverage to targets. Generally, there are several conflicting metrics to trade in the orbit design for responsive space. A special multiple-objective genetic algorithm, namely the Nondominated Sorting Genetic Algorithm Ⅱ (NSGAⅡ), is used to design responsive orbits. This algorithm has considered the conflicting metrics of orbits to achieve the optimal solution, including the orbital elements and launch programs of responsive vehicles. Low-Earth fast access orbits and low-Earth repeat coverage orbits, two subtypes of responsive orbits, can be designed using NSGAⅡ under given metric tradeoffs, number of vehicles, and launch mode. By selecting the optimal solution from the obtained Pareto fronts, a designer can process the metric tradeoffs conveniently in orbit design. Recurring to the flexibility of the algorithm, the NSGAⅡ promotes the responsive orbit design further.      

基于奇异谱分析的空间环境数据插补方法

空间环境数据具有典型的非线性、非平稳特征,并经常包含有缺失数据,给预报模型的建立、预测以及物理过程的分析带来了一定的困难。为了实现对缺失数据的插补,基于奇异谱分析(SSA)迭代插补的思想,设计了一种能够适用于不同缺失数据分布的插补方案。该方案提取出原始时间序列中缺失数据分布数组,利用缺失数据分布数组生成交叉验证所用的测试数据集,并利用离散粒子群优化算法寻找SSA的2个关键性参数,即嵌入窗口长度和主成分个数。通过不同太阳活动年份实际观测的太阳风参数、地磁指数等实例验证了算法的有效性。      

基于太阳能热推进的应急飞行器系统优化设计

基于太阳能热推进的航天器推进系统具备高比冲、高效率等诸多性能优势。文章基于太阳能热推进原理实现应急轨道航天器的轨道补偿控制,并对系统关键参数进行了优化设计。首先建立轨道控制系统的数学模型,然后根据太阳能热推进原理与轨道特性实现吸热剂质量与聚光器吸热面积的优化计算,最后仿真验证该方案的可行性。仿真结果表明:该方案适用于210～300 km高度的应急轨道,且吸热剂质量与聚光器面积需求均在合理范围内。     

A data transmission scheduling algorithm for rapid-response earth-observing operations

With the development of rapid-response Earth-observing techniques, the demand for reducing a requirements-tasking-effects cycle from 1 day to hours grows rapidly. For instance, a satellite user always wants to receive requested data in near real-time to support their urgent mis- sions, such as dealing with wildfires, volcanoes, flooding events, etc. In this paper, we try to reduce data transmission time for achieving this goal. The new feature of a responsive satellite is that users can receive signals from it directly. Therefore, the traditional satellite control and operational tech- niques need to be improved to accommodate these changes in user needs and technical upgrading. With that in mind, a data transmission topological model is constructed. Based on this model, we can deal with the satellite data transmission problem as a multi-constraint and multi-objective path- scheduling problem. However, there are many optional data transmission paths for each target based on this model, and the shortest path is preferred. In addition, satellites represent scarce resources that must be carefully scheduled in order to satisfy as many consumer requests as possible. To efficiently balance response time and resource utilization, a K-shortest path genetic algorithm is proposed for solving the data transmission problem. Simulations and analysis show the feasibility and the adaptability of the proposed approach.     

自主可控技术在试验任务领域的应用研究

试验信息系统是航天发射和科研试验任务的关键支撑,需要走自主可控的道路。基于此,首先说明了试验信息系统的自主可控现状,并从多方面分析了面临的主要安全威胁。基于自主可控技术发展水平及发展现状分析了推进自主可控的可行性,再分别从网络设备、计算机设备、存储设备、操作系统、数据库等基础软件、安全防护设备、核心器件等方面提出了自主可控技术应用策略,并相应提出自主可控的应用软件研制策略。最后针对推进自主可控的风险进行了深入分析,提出了具体的应对措施。经过多个典型系统应用表明,基于国产品牌硬件设备和自主基础软件平台,经过一定的适配和系统定制,能够满足试验任务强实时、高可靠性要求。     

奇异谱分析在故障时间序列分析中的应用

由于日益增长的飞行安全和飞机维护质量需求,飞机使用可靠性已经成为一个重要的研究领域。从某航空公司波音737飞机使用过程中现场所记录的18年的故障数据出发,应用奇异谱分析（SSA）方法,对故障时间序列进行了建模和预测,进一步以预测结果的均方根误差（RMSE）最小为优化目标对SSA模型参数进行了优选。在此基础上,提出了一种更为广泛的模型组合方法和实现算法,这种方法采用不同的时间序列模型来构造SSA分解出的趋势、周期和残差等成分。通过与三次指数平滑（Holt-Winters）、自回归移动平均（ARIMA）2种时间序列模型的实验结果对比,SSA及其参数优选和模型组合方法在故障时间序列分析中具有更好的拟合和预测精度。      

空间快速响应航天器轨道/弹道一体化规划

以空间应急响应任务为背景,采用轨道/弹道一体化规划设计方法,实现空间快速响应航天器全程飞行轨迹规划。在分析弹道设计参数对轨道参数影响性的基础上,将弹道规划分为程序角参数设计和发射诸元参数设计,采用改进的粒子群算法和牛顿迭代法进行混合优化求解。算例表明,使用混合优化求解方法收敛速度快,迭代次数少,易于工程实现,能满足一体化任务规划的快速性要求,可为空间快速响应航天器设计提供理论参考。     

高功率发射机的通用组合微波功率模块

主要介绍了用于高功率发射机的通用组合单元——微波功率模块(MPM)。MPM具有高效率、高增益、重量轻、体积小等优点。MPM已经在雷达、电子对抗和通讯等领域得到应用。随着技术的日益发展,MPM将会得到越来越广泛的应用。     

2018年阿拉斯加Mw7.9级地震同震电离层扰动研究

2018年1月23日，阿拉斯加湾科迪亚克岛东南部海域发生了Mw7.9级地震，这是由于太平洋板块浅层岩石圈内的走滑断层造成的。采用美国连续运行参考站（CORS）的GPS观测数据（采样间隔为15s），解算孕震区上空高精度的倾斜总电子含量（STEC），利用奇异谱分析（SSA）的方法提取电离层扰动信息，对阿拉斯加地震同震电离层扰动（CID）进行分析。结果表明，在震后1h内，STEC探测到了明显的“N”形波扰动，扰动振幅超过了0.16个总电子含量单位（TECU），持续时间近15min。CID传播速度为2.62km/s,在距震中600km的范围内传播，结合扰动信号频率，判断是由瑞利波向上传播至电离层引起的。由于受到地震破裂带和地磁场影响，CID传播具有明显的方向差异性，探测到的CID点主要位于震中西南方向。此外，在SWARM卫星的垂直总电子含量（VTEC）数据中发现，震发当天震中上空区域TEC明显减小。