星载电子系统数字化设计仿真平台

针对卫星数字化设计的趋势,建立起面向任务化、功能化、用户化,集设计、仿真验证、开发于一体的星载电子系统数字化设计仿真平台。该平台以SoC设计方法学为基础,吸收了现有的SoC体系结构研究的成果,将星载电子系统抽象为IP模块并借助FPGA验证平台对系统设计进行验证,集合软件开发平台进行系统开发以及相应的应用软件设计。该平台的建立使星载电子系统数字化设计仿真更为灵活,同时加强对复杂设计的管理,有效的降低星载电子系统设计中的风险,缩短设计周期,降低设计成本。     

航天器远程导引变轨方案设计数字化平台

卫星工具包STK(Satellite Tool Kit)具有强大的仿真演示功能,而设计能力不足.利用STK/X模块,进行VC 和STK的无缝连接,通过使用STK/Astrogator模块的轨道机动仿真功能和STK地图窗口、三维窗口的演示功能,实现集远程导引变轨方案的设计、修正、仿真、演示于一体的数字化平台.该平台实现了远程导引变轨方案设计的全数字化,快速化,并提供良好的图形用户界面、飞行方案的数据库管理和丰富的数据报表和图形,为变轨方案的优选、优化和验证提供基础.     

微小卫星数字化综合仿真试验系统研究

随着微小卫星的技术进步及其应用领域的不断拓展，微小卫星总体设计及应用仿真迫切需要先进仿真技术的强有力支持。论文基于协同仿真的设计思想，进行了微小、卫星数字化综合仿真试验系统的方案研究，阐述了系统的基本设计思想与主要任务，进行了系统体系结构、硬件配置与软件结构的功能分析与设计，介绍了其中所涉及的主要关键技术等。最后，给出了一个基于任务仿真需求的微小卫星数字化综合仿真试验系统的初步功能实现。     

行星际轨道任务优化与仿真平台设计与实现

探测器的轨道优化设计是深空探测领域中的重要研究内容,介绍了自主研发的行星际轨道任务优化与仿真平台(ITOT)的系统构架和主要功能.此平台包括4大子系统和12个功能模块,能够实现行星际轨道任务的信息管理,计算、优化和可视化仿真等功能.本平台特色在于使用多种演化算法和多目标优化算法来求解复杂的行星际轨道优化问题.通过与有关文献中的对比计算,证明此系统的正确性和有效性.     

小卫星设计、分析与仿真验证一体化系统

针对小卫星采用一体化设计、模块化集成的方法,选择国际上先进的仿真技术,在单轴气浮转台和AC104实时仿真器硬件基础上,设计并建立了“小卫星设计、分析与仿真验证一体化系统”的数学仿真和半物理仿真两个平台,该系统在方案设计阶段用于对总体方案进行优化,仿真与评价;在研制阶段为部件和分系统提供系统的验证和验收手段,在测试和运用阶段用于系统的故障诊断、故障隔离和对策研究等。     

有连续推力控制的卫星轨道确定算法

连续推力轨道控制跟踪过程,观测量中包含推力加速度信息,反映轨道机动过程中卫星动力学的模型误差。以跟踪和精确定位空间机动目标为目的,给出基于地面雷达观测,实时估计推力加速度,修正卫星动力学模型的轨道确定算法。建立连续推力控制过程变质量动力学模型,给出常推力变加速度满足的运动学微分方程;建立变加速度估计系统状态方程和扩展卡尔曼滤波轨道确定算法;并给出连续推力控制过程中卫星运动状态关于变加速度的变分运动方程。实际飞行控制中应用表明,通过离散观测数据,实时估计连续推力变加速度,解决连续推力过程轨道精确确定问题是可行的。     

天基激光清除空间碎片任务分析

从天基激光技术参数和空间碎片清除需求两方面对天基激光碎片清除任务展开研究。基于激光支持爆轰波的传播机理,分析激光烧蚀推力的变化规律,揭示了短脉宽激光适用于碎片清除任务的原理,推导建立了激光烧蚀碎片的推力模型。对影响推力的典型激光参数进行研究,比较归纳了激光功率密度和光斑直径的通用求解模型,构建了最佳耦合条件下碎片速度增量与冲量耦合系数、脉冲个数之间的数学模型。从碎片尺寸和轨道区域两方面分析了将太阳同步轨道1~10 cm碎片作为清除对象的必要性,基于清除任务的合理性提出天基激光和碎片在“偶遇”条件下的作用模式,给出了清除距离和清除时间窗口。运用轨道动力学知识建立了基于近地点高度增量的天基激光碎片清除效果评估模型,案例分析表明了天基激光清除碎片的可行性。研究成果可为相关技术研究和任务设计提供参考。     

低轨回归轨道卫星轨迹漂移特性分析与控制

针对低轨回归轨道卫星,建立了星下点轨迹漂移的数学模型,研究了星下点轨迹保持控制的问题。首先,分析了回归轨道星下点轨迹的约束条件,给出了星下点轨迹漂移与卫星轨道根数偏差之间的关系。在此基础上,将星下点轨迹保持控制问题转化为基于平均轨道根数的相对轨道控制问题,其中参考卫星是虚拟的,仅受到地球引力影响,利用高斯摄动方程建立了包含J₂摄动和大气阻力摄动的相对运动方程,基于Lyapunov理论设计了星下点轨迹保持的相对平均轨道根数反馈控制律。仿真结果表明,所设计的星下点轨迹控制律能有效地实现星下点轨迹保持的要求。     

卫星轨道摄动的小波平滑

人造卫星的摄动变化规律是一个十分复杂的问题，对其各种因素影响的分析是极其困难的。本文在轨道摄动计算的基础上给出了一种基于小波分析的方法，能够对轨道摄动作出很好的精确预测，而且能够消除计算和实际存在的噪声误差，对信号作出很好的平滑。     

正交圆轨道星座设计方法研究

讨论了全球覆盖正交圆轨道星座设计方法.推导了极轨道星座实现球冠覆盖时星座参数的精确计算公式,分析了精确计算公式与Beste的近似计算公式之间的关系,明确了近似计算公式的应用条件.提出采用极轨道星座结合赤道轨道星座构建全球覆盖正交圆轨道星座的思想,推导了正交圆轨道星座的参数计算公式,给出了一些星座方案,并与全球覆盖极轨道星座进行了覆盖性能的分析和比较,说明了正交圆轨道星座设计方法的有效性.     

基于轨道根数差的卫星编队自主定轨研究

设计一种应用于卫星编队的自主相对轨道确定方案。不同于目前广泛采用的Hill方程,采用轨道根数差的形式描述编队卫星间的相对运动规律,选择“无线电 激光”的组合测量方法,利用星间距离信息与方位信息作为观测量,设计扩展卡尔曼滤波器实现环绕星相对轨道的自主确定。仿真结果验证了这种导航方案的有效性。     

空间预警系统任务分析/规划仿真环境

针对空间预警系统的任务分析和规划问题，使用基于ASPEN的表示建模语言建立起航夭系统的任务模型，将Pareto遗传算法、混合遗传算法等多种搜索算法，和卫星仿真软件STK集成在一起，建立了一个任务分析规/划仿真环境，并在其中进行了一些仿真分析研究，如预警卫星星座优化、预警卫星传感器调度等。     

卫星自主定轨中轨道摄动仿真

本文针对组合大视场星敏感器卫星自主定轨方法,建立了地球非球形摄动下的广义卡尔曼滤波仿真模型,滤波过程采用了新的改进算法。通过计算机仿真,说明该自主定轨方法具有很高的位置、速度均方误差估计精度且算法是收敛的。计算给出了一日内的卫星轨道,反映了在地球非球形摄动下轨道的变化情况,且对轨道面的进动进行了计算。     

小卫星姿控系统设计、分析与仿真测试一体化平台开发

基于并行工程的开发理念,依据星上姿控系统的技术特点和开发流程,搭建了一个集任务分析、控制算法设计与优化、软硬件开发、分系统及整星仿真、测试和验收于一体的"小卫星姿控系统设计、分析与仿真测试一体化平台",实现"边设计边测试"的高级开发理念,可为小卫星姿控系统研制开发全过程提供一整套技术解决方案,对于减少整星集成测试出错及零部件返工、提高系统开发过程中的柔性、缩短系统开发周期具有重要意义。仿真试验结果表明,集成平台可大幅提高卫星姿控系统开发效率,对后续系列型号卫星姿控系统的研制开发也具有重要应用价值。     

小卫星星务规划的Hopfield神经网算法

小卫星的任务规划是为确定飞行任务目标并根据飞行任务目标制定控制小卫星运行的指令序列,小卫星的任务可以归结为在资源一定的情况下的规划与调度问题,对于0－1整性和二次型规划（0－1ILQP）问题,本文提出了Hopfield神经网的解法。即将0－1ILQP的目标函数和约束条件用函数的方法写成能量函数形式,然后利用Hopfield神经网求解出该能量函数的全局最小点,从而求解出原0－1ILQP的最优解,最后,作为一个算例,给出了用此方法成功的在优化卫星任务规划中的应用。     

低轨卫星移动通信体制设计与仿真

设计适合小业务量的低轨卫星移动通信体制.提出正交码分复用DS-CDMA方案,先将输入数据串并变换得到多路低速并行数据,再采用并行正交码字进行扩频调制.编码调制方式采用SCCC编码BPSK信号,提出采用数据辅助的方法估计UW期间的频偏,并对接收信号进行校正的方案,仿真结果表明误码率性能恶化量很小.     

基于小波分析的控制系统分析和设计平台WaveLab

介绍了本课题组完成的基于小波分析的控制系统分析和设计平台ＷａｖｅＬａｂ。该平台基于Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统,具有丰富的控制系统仿真、分析计算和设计功能。平台建立了开放性的结构,具有高度可扩展性,可以把新的数据类型和小波分析算法扩充进来。ＷａｖｅＬａｂ初步实现了基于小波分析进行控制系统分析和设计的目标。     

基于HLA的卫星轨道机动仿真研究

针对STK(Satellite Tool Kit)在联合作战仿真中实时互操作能力的不足,提出了一种灵活的基于HLA(High Level Architecture)的卫星轨道机动仿真系统设计方法。建立了圆轨道之间平面内霍曼转移、平面外单脉冲和双脉冲轨道转移三种轨道机动模型,设计了多视图可视化表现子系统和仿真对象模型(Simulation Object Model,SOM)。与STK的仿真结果对比表明了该方法的可行性和模型的有效性。     

聚合级实体仿真中任务的分解与解聚

提出了聚合级实体任务分解和任务解聚的概念。任务分解是任务空间概念模型(CMMS)的核心问题,提出了任务分解的一般指导原则和基本方法。任务解聚是多分辨率仿真中不同分辨率实体保持任务一致性的必然要求,提出了聚合级实体发生解聚时其指挥任务的解聚方法。给出了装甲营进攻过程中任务分解与解聚的示例。