卫星和飞船的跟踪测控建模分析

针对2009年全国大学生数学建模竞赛——卫星或飞船的跟踪测控问题,讨论了所有测控站与卫星的运行轨道共面的情况下实现全程监控所需测控站个数。分别就卫星在圆形轨道和椭圆轨道上运行的情况,利用几何与向量知识建立模型,通过MATLAB编程和数值计算的方法给出了卫星在不同飞行高度上测控站点的个数以及各测控站点的具体位置。     

卫星和飞船的跟踪测控模型

卫星和飞船在国民经济和国防建设中有着重要作用,对卫星和飞船的测控成了航天系统的一个重要组成部分。在对卫星和飞船全程测控的前提下,分析了卫星和飞船的运行轨迹,并建立了简化的测控站分布模型。     

卫星和飞船的跟踪测控模型

为了对卫星和飞船的发射与运行过程进行全程跟踪测控,建立了完全覆盖模型和动态跟踪模型,得到建立测控站的个数,并用相关的实际数据来检验模型的合理性与应用性。     

卫星和飞船测控站分布的优化模型

以2009年全国大学生数学建模竞赛C题为背景,运用解析几何与高等数学的方法,对神七飞行轨道为圆形轨道和椭圆轨道分别建立了理想数学模型.对于飞船的不同飞行高度与角度,给出了相应的全程测控所需的最少测控站的优化模型,最后对模型进行了评价.     

卫星和飞船的全程跟踪测控的数学模型

对监控卫星或飞船的地面测控站点的建立进行了较为全面的分析,通过对不同的运行轨道的讨论,建立了相应的数学模型,并通过对神州七号飞船相关资料的收集整理,对模型进行了求解和验证,得出了实际数据基本相符的结论.     

卫星测控系统中的大气折射在线修正模型研究

在卫星发射和运行过程中,精确测量其飞行的轨道参数是地面卫星测控系统的主要任务之一.要使地面测控系统对卫星进行精确地定位,就必需对引起测控系统误差源之一的大气折射误差进行修正.根据电波传播理论和我国大气环境特点,针对地面卫星测控系统要求的高精度、实时性等特点,利用我国10年探空环境资料,建立了基于母函数的大气折射误差在线...     

回归大椭圆轨道卫星轨迹保持策略与仿真

为了实现大椭圆轨道卫星星下点在一定经度范围内回归,保持对特定区域的长时间观测,对优化轨迹保持策略进行了深入研究。首先提出了必须根据共振大椭圆卫星的轨道演变规律进行轨迹保持。同时分析了大椭圆轨道卫星满足回归条件的轨道约束;其次分析了主要动力学模型的摄动规律,建立了轨道摄动对升交点赤经、半长轴以及轨迹漂移影响的计算模型;最后结合工程应用实际,给出了具体的回归大椭圆轨道的轨迹保持周期和保持策略。通过仿真实验及结果分析,表明了该策略的正确性和有效性,为回归大椭圆轨道卫星的轨道设计和测控实施提供技术参考。     

决战太空

"神舟二号"测控回收 北京时间1月16日19时22分,我国第一艘无人飞船"神舟二号"在内蒙古中部地区成功着陆.至此,飞船按预定计划,在太空飞行了7天.围绕着飞船的测控和回收,我国航天测控人员决战太空,展开了紧张的工作.     

小卫星轨道姿态控制系统仿真软件平台

提出了微小卫星轨道姿态控制系统仿真平台的设计思想,并将卫星轨道、姿态动力学与计算机图形学相结合,设计了基于三维实时动态显示技术的轨道姿态控制系统仿真软件平台,其中包括数据管理与分析、动力学计算、星上姿控程序接口和仿真结果的三维输出。平台用于卫星编队飞行的轨道设计和星上姿态控制程序的地面测试,可以动态仿真演示卫星在发射、测控和应用中的轨道和姿态运动。     

科技日报评出2008年国内十大科技新闻

按事件发生时间顺序。一、我国首颗中继卫星成功发射 4月25日，我国首颗数据中继卫星“天链一号01星”在西昌卫星发射中心成功发射。中继卫星可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务。它的发射成功，填补了我国卫星领域的又一空白。     

疲劳寿命计疲劳响应模型研究

对疲劳寿命计恒幅加载的响应性能进行了全域实验研究,得到疲劳响应的电阻变化标定数据曲线．在此基础上,根据电阻变化等效方法,建立了任意循环加载下疲劳响应的数学计算模型,并给出了任意加载下电阻响应误差的全域统计分布函数．通过多级加载实验对计算模型进行验证,说明此计算方法能准确预测电阻变化量。     

基于多模型SGPC的高速列车速度及位置跟踪控制

研究了列车自动驾驶系统(ATO)的多模型阶梯式广义预测控制(SGPC)方法。首先针对高速列车运行过程的非线性特性,采用多模型策略,建立一个线性自适应模型和一个神经网络非线性模型并行辨识系统的动态特性。然后在每个采样时刻根据性能指标切换到最优的局部模型作为系统的当前模型。设计SGPC控制器,从而实现高精度的列车速度和位置跟踪控制。最后模拟列车运行中参数突变的影响,将该方法与传统的单模型线性广义预测控制方法进行对比研究。仿真结果表明:其控制效果明显优于单模型的线性广义预测控制器。     

基于多模型切换的过热汽温自适应预测控制

为了克服电厂过热汽温对象大惯性、大滞后及参数随负荷显著变化对系统控制带来的困难,采用了一种基于多模型切换的自适应预测控制策略.采用多个固定模型和2个自适应模型并行辨识过热汽温对象的动态特性.在每个采样时刻基于切换性能指标选出最优的局部模型作为当前模型,并据此设计预测控制器,从而实现全工况运行的自适应控制.同时证明了所提出的多模型控制策略可以保证闭环系统输入输出有界稳定.仿真结果表明该控制策略在大工况范围具有良好的动态调节品质和鲁棒性能.     

微小卫星编队飞行仿真平台设计

为了进行微小卫星编队飞行设计,设计了一个仿真平台。该仿真平台由两颗模拟卫星和控制中心组成,通过星间RF设备和网络控制器形成三节点星间网络,并可以根据需要增加模拟卫星的数量。模拟卫星载有多个物理的敏感器和执行器,能够对其性能进行测试。在此平台上设计了双星主从控制、双星协同控制、三星主从控制、三星协同控制、单星失效模式等多种控制策略。通过GPS伪距差分技术进行相对定位外场实验,给出了编队飞行控制仿真所需的相对定位精度,同时也验证了星间网络的功能和可靠性。     

全球导航星座的远地/深空导航应用研究

全球卫星导航系统为低轨和地面用户提供导航服务已有广泛的研究.中高轨卫星以及深空卫星的定轨、定姿和时间同步,目前主要利用地面测控系统完成,存在设备复杂、投资高、无法同时支持大量飞行器、无法自主运行等缺点.本文研究中高轨卫星和深空卫星利用全球导航星座进行定轨、定姿和授时服务的可行性,实现其扩展应用,寻求全球导航星座作为天基网时空基准的高效途径,使得天基网的自主导航与自主运行成为可能.论文提供了一套解决方案,在不增加卫星设备的前提下,通过星间链路的巧妙设计,实现对远地、深空飞行器的无源导航服务,重点研究了卫星可见性、几何精度因子（GDOP）等内容,进行了定位、定时精度分析,为全球导航星座的建设提供思路.     

多源卫星重力数据融合研究进展

分析了GOCE和GRACE等重力卫星数据在频谱上的互补性,指出了多源卫星重力数据融合的必要性,总结了多源卫星重力数据融合的研究进展和相关成果,特别是GOCO和EIGEN系列模型.在此基础上,探讨了目前多源卫星重力数据融合中存在的问题,如地形影响处理、位系数与数据的对应关系、数据权重分配等.最后,对多源卫星重力数据融合研究提出了一些建议.     

应用CHAMP卫星轨道和加速度数据恢复地球重力场

介绍了重力卫星CHAMP,GRACE,GOCE和利用卫星观测数据解算地球重力场的方法以及加速度数据的处理方法,探讨了基于能量守恒方法恢复地球重力场模型的原理.将基于能量守恒方法利用CHAMP卫星星历数据恢复的地球重力场模型与EGM 96重力场模型进行比较,结果验证了CHAMP卫星对地球中、长波重力场的敏感性,以及能量守恒方法恢复低阶地球重力场位系数的有效性.     

GPS变形监测信息单历元解算的抗差估计方法研究

根据高精度GPS变形监测的特点,介绍了单历元解算监测点变形量的似单差数学模型及其算法．该算法不涉及周跳的探测与修复、双差整周未知数的解算等棘手问题,适用于同步观测卫星数不少于2颗的情况．为提高单历元解算变形信息的可靠性,在分析算法的基础上,构造了实现对卫星进行自动选择的抗差估计模型．3个不同测区的试验数据计算结果表明,本文建立的似单差模型是正确的,采用抗差估计方法来选择卫星也是可行的．     

材料强度对UPC梁性能影响分析

给出了不同材料强度的无粘结预应力混凝土(UPC)梁抗弯强度和结构性能的分析研究结果。建立了基于有限元方法并结合一种弧长算法的适用于UPC梁非线性全过程分析的数值模型。提出的算法能较好地处理梁加载过程的响应变化,可穿越梁破坏前可能出现的极值点问题。利用该数值模型分析评估了混凝土轴心抗压强度和非预应力筋屈服强度对UPC梁性能以及无粘结预应力筋极限应力的影响。所得结果可为UPC梁的优化设计提供参考。