空间目标天基监视分布式仿真系统设计

以HLA在航天系统仿真领域的广泛应用为背景,设计了基于HLA的空间目标天基监视分布式仿真系统。在系统架构层面,设计数据层、模型层、任务层的分层结构。在系统设计方面,设计仿真控制成员、天基监视成员、光学载荷成员、空间目标成员和视景仿真成员,建立天基监视系统中的轨道动力学及机动模型、姿态动力学与控制模型、载荷指向及目标成像模型。在系统实现方面,基于RTI进行系统集成。应用Vega Prime和OpenGL实现天基监视视景仿真和光学成像仿真,完成空间目标天基监视任务的仿真验证。     

空间监视相控阵雷达匹配搜索技术研究

研究空间监视相控阵雷达搜索方法问题。针对常规搜索方法所面临的低轨目标拦截概率和搜索范围间的矛盾,提出基于空间碎片运动特性的匹配搜索方法。基于不同轨道高度空间碎片对搜索数据率要求的差异性,充分利用发射波束的主瓣宽度,将搜索屏看成“慢搜索远距离”和“快搜索近距离”的两个等效搜索屏,分别用于探测高、低轨道目标。在此基础上,通过优化轨道高度划分和波束编排,实现不同轨道高度目标的匹配数据率搜索。最后,利用实际空间碎片轨道根数和雷达散射横截面积数据,仿真比较了匹配搜索方法与常规搜索方法的探测效能,结果表明,匹配搜索方法对于低轨空间碎片的探测效能远高于常规搜索方法,对空间监视相控阵雷达搜索策略和资源管理方法的研究具有重要意义。     

基于天基空间目标监视系统的定轨技术研究

天基空间目标监视系统是进行空间目标监视与跟踪的重要发展方向,通过对美国即将运行的空间目标监视跟踪系统(SBSS)的分析,按照其设计思想和运行环境,仿真实现了SBSS对空间目标的定轨功能.设计了SBSS系统覆盖区域的简易算法,可以快速准确判断目标的可观测区域,为星座设计提供必要的支持.针对星上计算机能力有限的特点,提出了基于拉格朗日5点法求状态转移矩阵的定轨算法.仿真试验证明,SBSS系统对空间目标的覆盖区域比地基监视系统显著增加,同时,改进的定轨算法可显著缩短定轨时间、提高定轨精度,其中低轨道空间目标定轨误差10米,高轨道空间目标定轨误差500米左右.     

基于无奇异变换的双行轨道根数生成算法

在双行轨道根数（two line elements, TLE）和简化普适摄动轨道预报模型的基础上,针对空间目标TLE采样拟合过程中可能出现奇点的问题,提出基于无奇异变换的空间目标TLE生成算法。引入无奇异轨道根数代替开普勒根数形成改进的TLE参数,推导了目标位置矢量对改进TLE参数的偏导数矩阵,并采用选主列Givens QR分解算法进行观测方程迭代求解,以提高数值计算稳定性。仿真结果表明,该生成算法拟合精度和位置预报残差满足要求,可应用于低轨目标的空间监视。     

基于天基观测的空间目标变轨识别算法研究

随着太空事业的发展,对空间目标的管理,尤其是对非已控目标的监视是十分重要的,而轨道机动给空间目标监视带来了很大的困难.就针对变轨识别问题,给出了一种基于天基监视系统的空间目标变轨识别算法,并进行了相应的仿真计算和验证,具有一定的实用价值.     

多基地雷达系统空间监视能力的仿真分析

依据空间目标监视对雷达能力的需求,利用仿真手段对多基地雷达的配置进行研究.首先建立了多基地雷达系统对空间目标定位的数学模型,推导了定位误差解析公式.在此基础上进行了数字仿真,分析了接收站数目、测站几何布局、主站与接收站之间的距离、主站的距离测量精度以及接收站选取不同观测量组合等多种因素对多基地雷达系统空间监视能力的影响.最后提出了多基地雷达系统测站部署策略.     

面向空间目标监视的星图模拟器设计与实现

提出并实现了一种应用于光学空间目标监视地面仿真实验的目标模拟器系统。目标模拟器系统以高性能图形工作站和液晶显示器为硬件，通过软件方法，动态表现恒星、日、月、地球等自然天体对敏感器的光学特征，并通过建立球面光反射模型，模拟出自然环境中的空间目标航天器。系统可作为空间目标监视敏感器的地面仿真实验的目标模拟器，亦可以应用于星敏感器的地面实验。     

天基光学监视系统空间目标定轨精度仿真分析

天基光学监视系统具有获取空间态势信息的优势,是进行空间目标监视与跟踪的重要发展方向。主要研究基于天基光学监视平台的空间目标的可见区域分析和轨道确改进定算法,仿真实现了天基监视系统对空间目标的定轨功能,分析了天基光学监视平台对高、中、低轨三类典型空间目标的定轨精度。通过仿真实验可以得出,由高低轨监视平台组成的联合监视系统提高对空间目标的轨道确定精度,其中低轨空间目标定轨精度误差约20米,中高轨空间目标定轨精度300米左右。

Abstract：

Space-based optical surveillance system has advantages accepting state information of space-objects, and is an important tendency in the realization of surveillance and tracking for resident space objects. The orbit determination theory for space objects and its cover region by space-based optical surveillance system were analyzed. The function for space objects was simulated. The accuracy of three kinds of space objects based on space-based optics surveillance system was studied. Simulation experiment shows the surveillance system which constitutes of high/low orbit surveillance platforms can improve the accuracy of space objects, and therein the orbit determination precision for low-orbit space objects reaches 20m, while that for high-orbit space objects about 300m.     

天基光学空间目标监视图像仿真研究

以SBV为系统原型,在对天基光学空间目标监视工作机理进行分析基础上,充分考虑传感器恒星跟踪和目标星历两种工作模式特点,设计天基光学监视图像仿真结构和流程.分别对背景恒星、宇宙射线以及空间目标进行仿真模拟,并针对点扩散和空间目标运动拖尾问题进行改进,在模拟生成的仿真图像序列内能够更加充分反映空间目标点扩散和帧内运动特性     

海洋监视卫星作战效能分析

为分析海洋监视卫星的作战效能,针对由三颗卫星组成的海洋监视卫星系统,选择确认目标概率和对目标的定位精度为作战效能指标,建立了卫星确认目标概率和利用时差定位法进行定位的定位精度模型。对模型进行了仿真计算和分析,仿真结果表明:利用海洋监视卫星可以有效地发现海上目标,但有效确认目标的概率依赖于对目标特性的认识;合理增加卫星间的基线长度,保持卫星编队构型及其与目标间相对位置的均匀性可有效提高卫星对目标的定位精度。     

防空雷达预警监视装备体系作战能力优化的新模式

在将防空雷达预警监视装备体系作战能力辨析为固有作战能力和实际作战效能的基础上,提出了由“基于能力”的体系固有能力层面静态优化和“面向任务,基于效果”作战效能层面动态优化组成的一种新型体系作战能力优化模式--“双层铰链模式”。并给出了该模式的逻辑框图,同时对逻辑框图中的优化过程进行了阐述。最后,通过对某类复杂对抗背景下的防空雷达预警监视装备体系作战能力优化的实例分析,验证了该优化模式的可行性和可信性。     

基于遗传-模拟退火算法的空间目标地基监视调度方法

空间目标监视是航天任务得以顺利开展的重要基础。针对空间目标地基监视中的大规模复杂调度问题,建立了包含多种约束条件和优化目标的调度问题数学模型。探讨了利用遗传算法对全局解的一部分进行局部优化以提高资源利用率的算法混合策略,构建了遗传-模拟退火算法,其中对模糊需求使用了启发式方法以构造可行解的局部,并采用窗口修剪法进行冲突处理。仿真结果表明,遗传-模拟退火算法与窗口修剪法结合能够在可接受的时间内求得满意的解,验证了模型和算法的有效性。     

空间探测相控阵雷达系统中的任务规划算法

针对空间探测相控阵雷达系统,提出了一种观测任务规划算法。首先,建立了观测任务模型和观测任务资源占用模型;其次提出一种多任务并行截止期越早越优先(multi-task parallel earliest deadline first,MTPEDF)调度算法来解决观测任务规划,该算法综合考虑雷达的搜索任务与跟踪任务来进行系统资源的分配。对于跟踪任务,算法结合目标的过境时间以及当前系统的负载情况,以此来确定雷达对该目标的观测时间段;最后给出了算法的评估方法。利用在轨的2 886个空间目标进行仿真验证,仿真结果表明算法可以较好地利用系统时间资源,合理安排雷达观测任务。     

Research Activities on Space Electronics in CAST

This paper gives a brief review of the research activities on space electronics done in Chinese Academy of Space Technology (CAST), especially in Xi'an Institute of Space Radio Technology (XISRT). XISRT undertakes the development and manufacturing of space borne electronic equipment and their relevant ground TT&C in CAST. This paper deals with satellite communication and remote sensing.     

广播式与合约式自动相关监视的信息转换

广播式自动相关监视(ADS-B)与合约式自动相关监视(ADS-C)是两种不同的自动相关监视体制。通过对ADS-B与ADS-C之间监视信息的差异分析,提出一个能够使两种信息在末端应用时相互兼容的转换处理方法。运用该方法,可以实现两种自动相关监视系统之间的信息共享,有效提高空中交通监视系统的整体效能。