Project Systems Engineering for Developing Space Robots

Space robots possess unique distinguishing features unlike general robots on earth, due to the particular environments in space. The developing of various practical space robots promoting the improvement of space science and technology is a complex man-machine-environment engineering problem. This paper analyses from the systems engineering viewpoint the space robot system in the scope of the architecture of robotics discipline, space environment characteristics, man-machine-environment system of space robots, the general methodology of project systems engineering and the process of space robot systems engineering.     

从空间机器人的研究和应用谈谈工程系统工程

由于空间环境使空间机器人具有一些地面机器人所没有的特点,研制各种空间应用机器人,不断推进空间科学技术的发展,是一个复杂的人-机-环境系统工程。本文应用系统工程的观点,初步分析了空间机器人系统,包括机器人学科层次体系,空间环境一般特点与空间机器人,人-机-环境系统,工程系统工程一般方法论,以及空间机器人系统工程步骤。     

任务空间概念模型轻量级形式化校核方法初探

任务空间概念模型是现实世界军事知识的第一层抽象，是仿真系统开发的业务基础。所以任务空间概念模型的质量直接影响到仿真系统的质量，任务空间概念模型自身的VV＆A是一个非常值得关注的问题。任务空间概念建模本质上看是军事领域的知识表示或者需求描述，定性描述占主要，定量成分非常少。因此，传统的通过分析输出数据的方法不能适应任务空间概念模型的特点。把轻量级形式化方法引入了任务空间概念模型的校核，提出形式化校核过程。并建立了部分校核模型。     

The use of space in living systems theory: Extensions and applications

Space, especially physical or geographical space, is a very important concept in living systems theory (LST). Indeed, along with time, it is included in the very definition of a concrete living system. But while time has its own critical subsystem in LST, space receives relative neglect. There is no space subsystem, but space is discussed in the boundary and supporter subsystems. The problem here is that discussion of the boundary emphasizes the regulation of matter-energy and information flows, while discussion of the supporter emphasizes vertical support rather than lateral spacing. The purpose of this paper is to rectify the relative neglect of spacing by unifying the scattered discussion of space in LST. After discussing space in the boundary and supporter subsystems at six levels (the organism, group, organization, community, society, and supranational), the paper extends and complements the literature of LST by discussing additional relevant literature on space, and by discussing possible applications at the six levels.     

空间监视卫星捕获识别能力建模与仿真

首先在监视载荷性能指标模型和空间目标特征模型的基础上,建立便于仿真的捕获识别能力模型。接着利用VC++6.0设计开发空间监视卫星捕获识别能力仿真软件,通过不同监视轨道和不同监视载荷及其组合,对不同空间目标的捕获识别能力进行仿真。最后得到了有关监视轨道选取和载荷搭配的结论。     

一种空时盲RAKE接收机

多用户检测和阵列天线是直扩码分多址系统中两种减轻多址干扰的关键技术 ,将两者结合起来的空时处理能大大提高系统的容量和性能。设计了一种空时盲RAKE接收机。研究结果表明 ,这种空时盲RAKE接收机具有较强的抑制多址干扰以及克服多径效应和“远近”效应的能力 ,并且能快速收敛。     

系统仿真在载人航天中的应用

探讨了系统仿真的各个发展阶段在载人航天中的应用,介绍了在航天员能力评估、研究空间运动病、训练及研究用模拟器等方面的应用情况,并提出重视方案论证阶段仿真,强调仿真的集成化和智能化以及拓展仿真应用的几点思考。     

Performance and EXIT analysis of parallel concatenated space time trellis codes

Space time trellis coding (STTC) techniques have been proposed to achieve both diversity and coding gains in multiple input multiple output (MIMO) fading channels. But with more transmit antennas STTCs suffer from the design difficulty and complexity increasing. This paper proposes a scheme, named parallel concatenated space time trellis codes (PC-STTC), to achieve the tradeoff between the performances and complexity of STTCs for a large number of transmit antennas. Simulation results and complexity comparison are provided to demonstrate the performance and superiority of the proposed scheme over conventional schemes in fast fading channels in low signal-to-noise ratio (SNR) regions. And an EXIT (extrinsic information transform) chart is given to analyze the iterative convergence of the proposed scheme. It shows that PC-STTC has better iterative convergence in low SNR regions.     

航天无线电测控仿真系统的设计与实现

介绍了航天无线测控仿真系统的设计思想和关键技术,航天无线电测控仿真系统是一个集工程分析仿真、操作训练仿真和测控信号模拟等功能为一体的综合性仿真系统,实现了航天无线电测控系统的全数字和半实物仿真。它可以广泛应用于航天测控系统的教学训练、试验研究、性能测试和故障分析等方面     

Knowledge synthesis in technology development

This paper introduces a knowledge construction model called the i-System for knowledge integration and creation and its relation to the new concept of the Creative Space. The five ontological elements of the i-System are Intelligence, Involvement, Imagination, Intervention, and Integration corresponding to five diverse dimensions of the Creative Space. The paper discusses the meanings and functions of these dimensions in knowledge integration and creation, and presents applications of the i-System to technology roadmapping and archiving.     

空间态势计算与可视化建模

由于空间环境、空间实体的复杂性和空间行动的特殊性,空间态势与地面态势相比更具不可见性。更难以理解和把握,需要通过科学的方法和先进的技术来定量地理解和直观显示空间态势。以突出空间态势的定量分析计算和空间态势的三维显示为出发点,以合理的数学计算模型为依托,采取数、模结合的可视化技术,设计了空间态势系统的功能与组成;建立了空间态势分析计算模型,提出了空间环境、空间实体、空间行动等态势要素的可视化建模方法。最后结合技术实现给出了部分态势可视化效果图。     

基于虚拟现实的太空操作仿真技术研究

为了降低现有地面设备在训练航天员操作效果方面与实际太空操作的较大差异性,提出一种新的训练手段-基于虚拟现实的太空操作仿真,分析其意义、研究内容,讨论实现方法,给出虚拟现实实现系统原理和仿真流程图并作简单分析,构建太空操作仿真的原型系统和试验基础平台。最后通过实例验证该系统及其仿真方法的有效性和实用性。     

空间网络路由协议研究

空间网络的开放媒质、动态拓扑、分布式合作、资源受限等特点,使路由协议成为该领域的研究难点,在研究空间网络节点运行规律的基础上,提出一种空间网络路由协议,采用静态配置与动态调整相结合的路由策略,在网络拓扑变化时自动对路由进行调整。利用网络仿真软件NS2搭建了空间网络仿真平台进行仿真实验,结果表明,该协议信令开销较小,具有良好的网络性能,适合应用于空间网络。     

空时编码阵波束域超分辨角度估计方法

空时编码阵(space time coding array,STCA)雷达通过在相邻阵元间引入时间延迟,在发射单一波形的条件下可实现全向空域的有效覆盖,工程上易于实现。针对STCA雷达体制,提出了一种基于发射维空间自由度的波束域超分辨角度估计方法。通过分析STCA多维模糊函数,设计了接收端的角度时间二维匹配滤波器,因而在接收端等效形成发射多波束,获得发射维空间自由度,进而设计相应的波束域搜索导向矢量,基于波束域多重信号分类 (multiple signal classification, MUSIC)算法实现了STCA等效发射端的超分辨角度估计。仿真结果验证所提方法的有效性。     

空军战役过程推演中的模型体系研究

介绍了一个空军战役过程推演仿真系统的模型体系，探讨了构成该模型体系的战场空间实体的主要构成和战场空间实体的信息处理过程，其中战场空间实体主要由指挥控制，传感器、资源管理、平台和通讯接口组成，最后本文介绍了该模型体系的战场空间实体的模型结构和在Sim2000中的模型示例。     

机载前视阵雷达阵元误差稳健的空时插值补偿方法

空时插值方法通过对地面杂波空时导向矢量进行插值变换,能够有效地降低机载前视阵雷达地面杂波的距离依赖性,改善空时自适应处理器的杂波抑制性能。然而,当机载雷达接收通道存在阵元误差时,该方法对接收的数据处理失效。针对该问题,提出一种稳健的空时插值方法,该方法在杂波空时导向矢量周围选取约束导向矢量,然后进行插值变换,补偿地杂波距离依赖性。仿真结果表明,当机载雷达接收通道存在阵元误差时,该方法能够有效地降低接收的地杂波数据的距离依赖性,提高空时自适应处理器的杂波抑制性能。     

基于CCPSO及PP模型的洪灾评估方法及其仿真应用

以求解洪水灾情评估问题为背景,针对洪灾评估模型参数难以优化这一问题,研究了一种混沌文化粒子群算法(CCPSO)。该算法将PSO纳入文化算法的框架,并在算法中引入局部遍历搜索性能较强的混沌搜索,组成基于PSO的群体空间以及基于混沌优化的信念空间,通过两个种群的独立演化及信息交流来提升算法的全局寻优能力。典型的测试函数的测试结果表明,CCPSO可以有效克服PSO存在的早熟收敛问题,全局收敛能力较PSO有较大提高。同时,为提高洪水灾情评估的灾情分辨率,提出一种基于CCPSO及投影寻踪模型的洪灾评估方法,该方法采用一种修正Logistic曲线来建立洪灾评估的投影寻踪模型,并使用CCPSO来优化投影指标函数以及模型参数。仿真应用结果验证了该方法的合理性及有效性。     

任务空间概念模型及其形式化抽象描述

任务空间概念模型对建模与仿真的互操作与重用有着重要的意义，但还没有一个统一的描述方法。文章研究了任务空间概念模型在仿真中的应用，探讨了它与作战想定、作战条令、条例之间的关系，然后对任务空间概念模型进行了形式化抽象描述，从而进一步给出了它的模型层次结构。     

利用编号计算点阵图形旋转后位置的新方法

定义了点阵图形的最小旋转点阵空间,根据点在最小旋转点阵空间中的位置,给点阵图形中的每个顶点一个编号。给出了一个算法,利用编号计算点阵图形的顶点在其最小旋转点阵空间中旋转特定角度后的位置。给出了算法的理论证明。该算法与常规的用旋转公式的方法相比,在时间效率没有降低的同时,不用存储点旋转后的位置坐标,从而节省了存储空间。     

支持导弹总体设计的虚拟协同设计空间

导弹武器系统总体设计过程的复杂性为模型和设计参数的共享、优化带来了新的挑战。本文在虚拟样机、计算机支持的协同工作等技术的基础上，提出了虚拟协同设计空间的概念，给出了支持导弹一体化设计与优化的VCSIMDO体系结构，实现了一个原型系统。