微小卫星星务计算机系统模拟部件可靠性设计

为确保星务计算机系统长期在轨工作的稳定性,针对系统中数模转换器等不同模拟部件的特点,给出相应的可靠性设计方案。在模拟输入通道中采用中位值滤波和递推平均滤波的组合算法,来获取尽可能可靠的输入数据,在模拟输出通道中则采用中值表决电路通用模块实现正确的模拟输出。该方案已在原理样机研制中得到验证和完善。仿真和验证结果表明,本方案在兼顾微小卫星对功耗、质量等苛刻要求的同时,能够很好地满足系统的可靠性要求。     

北斗卫星导航系统效能综合建模与分析研究EI北大核心CSCDCSSCI

针对卫星导航系统效能要素多样、作用关系复杂的特点,构建了基于质量特性视角的导航系统效能指标体系,研究提出一种综合考虑空间信号精度、卫星平均中断间隔时间、卫星在轨测试时间、运载火箭可靠性、星间逻辑关系等要素的导航系统效能集成分析方法.该方法采用广义随机Petri网构建导航单星可用性模型,考虑随机故障和耗损故障构建导航单星可靠性模型,采用应力-强度分析构建导航单星能力模型,综合星间逻辑关系并运用动态贝叶斯网络开展导航系统效能建模与分析.北斗卫星导航系统仿真算例验证了方法的有效性和可行性,并对其他卫星系统效能分析具有一定的参考价值.     

卫星导航系统点波束功率增强信号参数优化设计

导航卫星面向特定区域播发点波束功率增强信号, 是提高导航信号抗干扰性能的一种有效措施。针对点波束功率增强信号具有波束宽度窄、指向可变的特点, 研究了信号功率增强幅度、半波束角和扫描角等工作参数对覆盖性能的影响。分析结果表明, 功率增强幅度在0~20 dB变化时, 等效载噪比线性增加, 具有最好的增强效果。当高轨地球同步轨道(geosynchronous earth orbit, GEO)/倾斜地球同步轨道(inclined geosynchronous earth orbit, IGSO)卫星和中轨道(medium earth orbit, MEO)天线半波束角分别为0.86°和1.31°时, 在卫星发射总功率不变的条件下可实现20 dB的点波束功率增强, 对应的作用区半径分别为542 km和494 km。当GEO/IGSO卫星和MEO卫星天线扫描角分别取7.79°和11.90°时, 最大功率增强覆盖范围半径可达到9 046 km和8 538 km。     

北斗卫星导航系统组网发射方案风险分析

卫星群的组网发射是北斗卫星导航系统建设中一至关重要的环节,它受到技术可靠性、发射场容量以及测控能力等方方面面的制约,因而存在着很大的不确定性因素.为确保导航系统建设进度、保障系统运行效益并减少不确定因素,在实际组网发射前需进行综合的风险分析.围绕一箭多星发射方式的选择,通过建立可靠性和风险分析框架来处理其所带来的风险,不同的发射方式具有不同的技术可靠性、资源消耗和所得收益,对一箭多星发射方式的比较,为权衡选择结果提供了定量的分析.进一步考虑发射方式的技术可靠性和其他约束的影响,对不同发射方案的表现,特别是对本文新提出的组网可靠性指标进行仿真分析,最后从多角度利用ER方法综合进行卫星组网发射方案整体性定量评估.     

无人机卫星导航系统的电磁干扰效应规律研究

针对无人机飞行过程中其卫星导航系统容易受到电磁干扰而不定位的问题,以某型无人机的导航接收机为试验对象,开展了连续波干扰信号的注入效应试验。通过试验得到不同类型卫星的带内电磁敏感度曲线,并研究了初始载噪比与电磁敏感阈值、干信比之间的关系。此外,还得到了导航接收机定位失锁的敏感频段,然后通过开展定性试验分析,得知同频干扰和混频器副波道干扰是导航接收机定位失锁的主要原因。根据以上结论给出一种无人机卫星导航系统电磁干扰预测的可行性方法,对提升无人机在复杂电磁环境下的安全态势具有重要意义。     

无人机卫星导航系统的电磁干扰效应规律研究

针对无人机飞行过程中其卫星导航系统容易受到电磁干扰而不定位的问题,以某型无人机的导航接收机为试验对象,开展了连续波干扰信号的注入效应试验。通过试验得到不同类型卫星的带内电磁敏感度曲线,并研究了初始载噪比与电磁敏感阈值、干信比之间的关系。此外,还得到了导航接收机定位失锁的敏感频段,然后通过开展定性试验分析,得知同频干扰和混频器副波道干扰是导航接收机定位失锁的主要原因。根据以上结论给出一种无人机卫星导航系统电磁干扰预测的可行性方法,对提升无人机在复杂电磁环境下的安全态势具有重要意义。     

卫星运行视景仿真中的姿态控制研究

针对卫星视景仿真中的卫星姿态控制问题,详细介绍了在虚拟场景中为使卫星保持在某一特定姿态,通过旋转变换实现卫星姿态控制的方法和具体算法。文中不仅介绍了在OpenGL开发环境中调整卫星姿态的方法和算法,而且针对Vega开发环境中VgPos函数的特殊要求,详细论证了同时对三个坐标轴分别旋转时依次确定三个旋转角的方法,并给出了求解三个旋转角的算法。文中描述的方法和算法对于开发虚拟仿真应用程序的研究人员具有借鉴意义。     

多星协同的自组装方法研究

针对复杂多卫星系统的协同问题,借鉴超分子化学中的自组装机制,建立了多卫星系统的半边图模型,并提出了半边图上的聚合体生长算法,可以实现系统资源针对给定任务的自主聚合。最后,通过仿真计算给出了该模型在航天任务资源初选中的应用,为航天任务调度的资源初选提供了一种新的研究思路。     

微小卫星星载计算机系统可靠性研究与设计

针对微小卫星星载计算机系统对可靠性和实时性的苛刻要求,提出一种冷、热备份并存的微小卫星星载计算机系统设计方案。利用计算机系统可靠性理论和马尔可夫链理论对该系统方案的可靠性进行建模、计算和分析。计算结果表明该方案既保留了热备份实时性好的优点,同时在一般条件下,三年内星载计算机系统可靠度能够达到0.97以上,能够满足一般微小卫星星载计算机系统的可靠性需求。     

对地观测卫星任务规划问题研究述评

卫星任务规划是卫星系统核心模块,其性能直接影响到卫星系统的工作效益。针对卫星任务规划的几个关键问题对现有的一些研究方法进行总结分析,并对未来研究进行展望。首先分析了多用户任务需求,梳理了任务需求的辅助分析过程,然后总结归类现有的区域目标分解和任务聚类的方法,在此基础上分别对单星和多星任务规划模型及求解算法进行述评,最后阐述了卫星任务规划调度需要进一步研究的问题。     

面向导航系统性能仿真的可移植性框架

导航系统性能仿真面临多领域模型集成和分析的困难.研究了仿真模型可移植性(simulation modelportability, SMP2.0)规范,分析了卫星导航系统仿真的基本特点和需求,提出了卫星导航性能仿真的可移植性框架,建立了基于SMP2.0的导航仿真应用架构.该架构包含导航系统模型设计、开发、集成、运行和试验...     

多阶段任务系统(PMS)可靠性模型研究

多阶段任务系统(phased mission system,PMS)包含了一系列具有时间连续且不相互覆盖的基本任务阶段。针对系统特点,对PMS的两种可靠性模型进行了初步的讨论和分析,并提出了一种对包含可修任务的PMS系统可靠性评估的方法。该方法从任务可靠度的角度描述了系统的可靠性,并结合可用度、可信度等描述参数建立了新的评估模型。最后从理论上分析了此方法的可行性,并通过实例验证了其有效性和正确性。     

基于SINS/GBAS组合导航的高精度进近着陆导航技术

可重复使用运载器在进近着陆阶段对位置偏差有较高的精度要求, 而现有的组合导航方式的导航误差波动幅度较大, 难以满足运载器在进近着陆段的导航要求。因此,本文利用捷联惯导系统(strap-down inertial navigation system,SINS)的非线性误差传播模型, 以陆基增强系统(ground based augmentation system,GBAS)输出的精确位置信息为基础, 建立SINS/GBAS组合导航方法, 并给出“输出+反馈”的组合导航复合修正结构。通过在GBAS中引入电离层误差及对流层误差, 从而实现了对于运载器定位误差在厘米级的精确定位。此外,通过引入扩展卡尔曼滤波技术, 有效地抑制了惯导误差漂移的问题。通过数值模拟仿真, 证明SINS/GBAS组合导航对飞行器进近着陆段的水平与高程定位误差不大于0.05 m, 测速误差不大于0.05 m/s, 从而证实了SINS/GBAS组合导航方式在可重复运载器在进近着陆段导航的可行性。     

卫星网络的数学模型和路由算法研究

对卫星网络路由算法研究中存在的问题进行了分析.建立了卫星网络的多约束数学模型,该模型表示了多约束条件下的最小代价问题.在数学模型研究的基础上,对多约束路由算法进行研究,得到一种多约束切换最优路由算法.该算法能够有效地降低路径的切换概率,能够提高计算效率,通过分析表明该算法具有较好的性能.     

抗干扰型卫星导航接收机的最优前端增益

基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)接收机射频前端增益大小引起的抗干扰能力与模数转换器(analog to digital converter,ADC)量化损耗之间的矛盾问题,提出一种抗干扰性能约束下的最优前端增益设计方法。首先,建立射频通道、ADC的数学模型。然后,分析在无干扰情况下前端增益对信号采样的影响、干扰条件下的抗干扰极限性能。最后,针对前端增益对信号接收与抗干扰性能之间的矛盾,以抗干扰性能为优化目标提出了最优的前端增益设计方法。仿真实测结果验证了本文分析结论的准确性和提出方法的有效性。     

基于蒙特·卡罗方法的可靠性仿真过程模型研究

针对传统可靠性仿真过程缺乏准确度以及仿真结果缺乏可信度等问题,通过嵌入验证模块和反馈模块,给出了改进的可靠性仿真过程模型。深入分析了改进后的仿真过程模型的具体步骤,随后基于蒙特.卡罗方法设计并实现了相应的可靠性仿真算法。最后,应用Matlab软件进行了仿真实验分析。实验结果表明,改进后的过程模型能够显著提高可靠性仿真的效率和精度,对于系统可靠性分析具有良好的指导意义和实用价值。