卫星任务分析与轨道设计数字化平台

针对卫星一体化、数字化设计的趋势,以通用卫星分析工具STK(SatelliteToolKit)为基础,利用STK/CON模块提供的接口功能,把面向用户要求的轨道设计程序与STK强大的演示和验证功能通过VC 编成的外部命令结合起来。在针对用户不同任务要求基础上实现了集设计、分析、仿真、验证和强大数据功能于一体的卫星任务分析与轨道设计数字化平台。该平台可以实现卫星轨道设计的全数字化、快速化、可视化以及多功能性,为卫星轨道设计方案的优选、优化和验证提供基础。     

天地一体化任务中升空平台的时空特性仿真

针对天地一体化任务的实际需要,建立了卫星轨道计算与升空平台时空特性分析模型,在卫星轨道计算与星地可通信性分析的基础上,提出了升空平台执行天地一体化任务的时空条件分析以及升空平台的任务执行时机和位置的选取方法。以无人机作为升空平台,构建并实现了升空平台用于天地一体化任务的时空覆盖分析与仿真程序。验证了仿真程序的轨道计算数据的可用性,并对仿真结果中的无人机航迹数据进行了比较与分析。     

快速侦察任务响应时间分析与轨道设计

提出以任务响应时间为指标设计侦察任务和卫星轨道。给出了侦察卫星采用近地快速覆盖轨道执行快速侦察任务的流程,讨论了数据回收站的布设原则和发射场的选取方法,分析了数据回传对发射轨道的约束和光照条件对发射窗口的约束。在此基础上分析了侦察任务的响应时间,设计了快速侦察任务的最优轨道,使任务响应时间最短。在光照约束条件下,快速侦察任务的最大响应时间为1天。仿真算例验证了近地快速覆盖轨道的快速响应能力。     

载人火星任务混合推进轨道方案

以未来载人火星探测任务为背景,提出了混合推进的轨道方案,即行星中心轨道段采用脉冲推力变轨,行星际航行轨道段采用小推力变轨的策略。建立了日心段三自由度动力学模型,利用“能量等高线”图选取了几组典型脉冲往返轨道作为标称轨道：最小能量税遁,快速转移税逆和短期停留轨道。在此基础上设计了与之对应的行星际航行段小推力最优转移轨道,得到混合推进的轨道方案。最后通过与脉冲轨道的燃料消耗对比,分析了混合推进轨道方案的可行性。研究表明,此类方案较好地结合了脉冲变轨飞行时间短的优势和小推力变轨省燃料．任务灵活的优势.     

同步轨道SAR参数分析及成像方法

针对地表信息探测及监控的地面遥感应用场合,利用同步轨道卫星对地观测重复周期短、可实时监控的特点,从概念、原理上对同步轨道合成孔径雷达进行了说明,对其参数设计方法进行了研究。在条带成像模式下对卫星相对运行轨迹和波束覆盖范围进行了重点研究,理论上分析和计算了卫星轨道及姿态对雷达成像斜视角及多普勒中心的影响。基于对中国地区地理的监测,设计了一组有效的雷达参数,对此进行了理论仿真,对GEOSAR成像中的距离多普勒成像算法和后向投影算法分别进行了对比和说明。通过数据仿真结果验证了本系统的有效性和可行性。     

灰色关联分析法在卫星初轨选优中的应用

针对航天测控中心利用各种数据源确定的多组初始轨道如何选优问题,提出了一种基于灰色关联分析的卫星初始轨道选优算法。通过分析确定卫星初始轨道的数据源及定轨原理,应用该方法并结合测控专家的经验,建立了初始轨道选优的评价指标体系,成功地利用标称轨道作为属性基向量,解决了比较数列的生成问题。通过一颗典型的太阳同步轨道卫星为例,引入Spearman等级相关系数与最新研究成果相比较的方法,验证了该方法的合理性和正确性。     

地球静止轨道-低轨道最优异面转移方法

研究了轨道转移飞行器（orbital transfer vehicle, OTV）从地球静止轨道向低轨道的最优异面转移过程,提出了解析法和智能优化算法。在解析法中,完整地推导了最优转移轨道的求解方法,提出了最优转移轨道应满足的条件,并采用牛顿迭代法求解第1次速度脉冲应改变的轨道倾角。以离轨点位置、入轨点位置和转移时间为优化变量,采用遗传算法对最优转移过程进行求解,给出了遗传算法求解该优化问题的设计步骤,并将变轨过程在卫星工具包（satellite tool kit, STK）场景中进行了演示。仿真结果表明两种方法均能满足Lawden一阶最优必要条件。     

基于小波变换的轨道摄动时间序列建模及仿真

卫星摄动分析是卫星定轨的关键。卫星摄动变化规律复杂,直接影响定轨精度和计算效率。在摄动力分类和轨道摄动偏差统计分析的基础上,给出了一种基于小波变换的卫星轨道摄动时间序列分析建模方法。研究了基于小波变换的卫星轨道摄动偏差特征提取方法,能够对轨道摄动偏差做出很好的预测和噪声平滑;采用时间序列分析方法,构造了摄动偏差残差的统计模型;建立了基于卫星轨道摄动偏差残差AR（2）平稳时间序列表示的稀疏参数化卫星摄动的精确模型,达到对卫星轨道进行有效预测的目的。     

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。     

一种基于灰色关联分析法的航天器初轨选优算法及仿真

针对航天器入轨段,如何从多组初始轨道中选择一组最优轨道问题,进行了深入地理论分析,提出了一种基于灰色关联分析法的航天器初始轨道选优算法.根据航天器初始轨道的设计特点,创新地利用标称轨道作为属性基向量,解决了比较数列的生成问题,建立了灰色关联分析法的初始轨道选优决策数学模型以及求解的七个基本步骤,最后以一颗太阳同步轨道卫星为仿真算例,验证了数学模型和选优算法的合理性和正确性.     

某型履带式自行火炮直线行驶性能仿真研究

采用计算机仿真技术,建立某型履带车辆的虚拟样机,对履带车辆的直线行驶性能进行了仿真研究。首先利用ADAMS仿真软件建立其虚拟样机,并通过与设计数据比较对样机进行初步验证;然后通过行驶仿真试验测得行驶阻力系数,同时得到了车速与路面条件对履带车辆行驶性能的影响规律,确定了履带车辆在各种路面行驶的合理车速;最后,以履带车辆通过2.5m宽壕沟为例,研究了履带车辆在克服各种障碍时的动力学性能。结果表明,应用履带车辆虚拟样机,履带车辆行驶过程中的动力学性能可以得到很好的预测。     

基于Legendre伪谱法的远程最优拦截初制导方法

考虑J₂摄动,研究远程最优拦截初制导问题。针对远程拦截飞行时间长的特点,深入分析并改进一种固定时间拦截制导的摄动修正方法,提出J₂摄动远程脉冲最优拦截策略。基于一种求解最优控制问题的新方法--Legendre伪谱法（Legendre pseudospectral method, LPM）,研究有限推力远程最优拦截初制导问题,给出有限推力远程最优拦截初制导方法。以小倾角大椭圆轨道机动飞行器为对象,进行优化计算。仿真结果说明了本文的最优初制导方法的精度和计算效率。     

基于PSO的SVR参数优化选择方法研究

支持向量回归机(SVR)模型的拟合精度和泛化能力取决于其相关参数的选取,因此提出了基于粒子群(PSO)算法的SVR参数优化选择方法;并以不同噪声影响下的sinc函数和实际发酵过程产物浓度的SVR模型为对象,将提出的PSO优化参数方法与现有的交叉验证法、留一法进行比较。仿真结果表明:该PSO优化SVR参数方法可行、有效,由此得到的SVR模型具有更好的学习精度和推广能力。     

异构组播网络中效用最大化的速率控制算法

针对单播和多速率组播共存网络中资源最优分配问题，本文以用户效用最大化为目标，考虑组播异构性，将单播和组播任务纳入统一的凸规划模型研究，并应用惩罚函数法推导出一种启发式速率控制算法。仿真结果表明该算法能保证单播与多速率组播公平共享网络资源，算法选择不同的效用函数可使资源分配满足不同的公平性准则，资源利用获得不同的效率。     

基于地磁场的高精度自主导航方法

地磁场矢量可描述成卫星的位置函数,利用三轴磁强计观测地磁场矢量或模,可实现近地卫星在任何运行状态下的自主导航,但是由于地球磁场模型存在不确定性和长期变化性,三轴磁强计存在安装误差和未知比例因子等误差因素,所以目前单一使用三轴磁强计进行自主导航精度有限。提出一种利用地磁场信息在轨修正地磁场模型高斯系数和标定三轴磁强计模型误差的新方法,通过将三轴磁强计与地磁场模型参考值的矢量和模分别作差,推导两种差值与地磁场模型高斯系数和三轴磁强计模型误差参数的数学关系,设计先进滤波算法得到高斯系数及误差参数的最优估计,实时修正地磁场模型和三轴磁强计模型。以某低轨卫星利用地磁场进行自主导航为例,利用数值仿真验证在轨修正后地磁场模型和标定后三轴磁强计模型,并对3种自主导航方法进行仿真结果的分析和比较,论证所设计方法既提高系统导航精度、收敛性和稳定性,又有利于工程实际应用。     

椭圆轨道自主接近自适应滑模制导律设计

研究了一种适用于椭圆轨道航天器自主接近任务的滑模制导方法。针对自主接近模型中存在目标轨道不可知信息量问题,根据多输入系统滑模控制思想,设计了系统误差收敛时间有限的自主接近非线性滑模制导方法,解决了自主接近系统中存在的时变性和参数不确定问题。引入剩余飞行时间,改进定义误差的参数,使自主接近过程的距离和速度具备更好的协调收敛性。根据距离收敛特性,利用线性插值方法自适应地设定期望收敛时间进而确定切换系数,在较小延长接近时间的情况下,较好地保证了变结构制导的鲁棒性,并抑制了指令抖振问题。数值仿真验证了设计的制导策略对不同的初始条件表现出良好的适应能力,满足自主接近停泊点精度要求,且自主接近所需时间较短,尤其对较远距离自主接近任务表现出很好的快速性能。     

基于DEA的农业产业结构调整方案综合评价研究

运用DEA的理论与方法对区域农业产业结构调整方案进行综合评价与优选。根据DEA评价结果对各方案进行规模效益分析,计算并比较各项投入冗余率和产出不足率,分析非DEA有效方案相对效率较低的原因,对方案做出合理的改进。在此基础上,采用一种新的DEA决策单元排序方法,最终优选出综合效益最佳的方案。其研究方法和研究成果,对于当前区域农业产业结构调整具有一定的现实意义和参考价值。表4,参10。     

基于粒子群算法的开关系统最优控制问题的数值算法

针对开关系统,给出了数学模型并引出了其最优控制问题,提出开关系统最优控制问题的加权粒子群算法,给出了相关的推理过程及算法步骤。加权粒子群算法不必找出支付泛函关于时间的显式表达,就可以找到其最优解,同样适用于其子系统为非线性的情形。分析了粒子群算法快速全局优化的特点,说明该算法能找到优化问题的全局最优解。以开关动态系统和一般开关线性二次问题的数值算例验证了该方法的有效性。     

基于横切关注点恢复的软件逆向工程研究

为解决软件遗产系统中横切特性的理解和进化问题,提出了面向侧面(aspect-oriented)的逆向工程框架模型,并以此为基础给出了一种用例驱动的形式化概念分析方法,对需求分析模型层面上的系统横切特性进行逆向恢复。通过对目标系统执行信息进行概念格分析,该方法能够识别和抽取横切用例模型的系统方法调用集合,并利用统一建模语言中用例图的版型(stereotype)机制对它们进行模型重构和呈现。与仅为了代码重构而进行的侧面挖掘(aspect mining)技术相比,该方法更适合在较高的系统抽象层面上进行程序理解,作为一种采用增量式结果产生策略的半自动化方法,它的实施流程也具有更好的可控性和对逆向工程需求变化的适应性。     

改进非支配排序遗传算法求解多目标Agent联盟

采用典型多目标进化算法-NSGA-II对从任务角度进行抽象建模所得到的Agent联盟模型进行生成优化,并针对Agent联盟生成存在的特点,将Pareto最优概念与多目标优化相结合对NSGA-II算法进行改进,从而实现兼顾联盟收益、开销、时间约束等多个目标。仿真对比实验结果表明,算法运行一次可以获得多个Pareto最优解,为各个目标之间权衡分析提供了有效的工具,在满足性能要求下,可为联盟生成提供满足多个设计目标的全局优化方案,对联盟实际应用具有借鉴与应用价值。对联盟实际应用具有借鉴与应用价值。