低轨航天器天基测控方法研究

我国的航天器测控主要依赖地基测控系统实施,随着民用和军用需求的不断增加,太空运行的低轨航天器数量越来越多．仅依赖地基测控系统满足这些航天器的测控需求越来越困难,费用也越来越高．探索新的、有效且经济的测控模式势在必行．天基测控技术是航天器测控发展的方向,研究和应用天基测控技术具有重要的实用价值,可以解决困扰我国航天领域多年的测控资源紧张问题．在分析美国NASA数据与中继卫星系统相关技术的基础上,提出了我国低轨航天器天地基测控模式,讨论了该模式的运行原理,设计了该模式的仿真系统,分析了应用该模式需解决的关键技术问题,通过基于设计的仿真系统对提出的测控模式进行了验证．验证结果表明了提出的天地基测控模式可行,可以满足低轨航天器的测控需求．

航天器故障状态诊断和上行数据验证方法

基于遥测参数静态阈值的航天器故障状态诊断是目前普遍采用的方法,因缺乏验证平台地面系统难以保证上行数据正确;分析了参数静态阈值法的局限,研究了基于状态动态属性的航天器故障状态诊断方法,提出了通过建立仿真平台验证上行数据方法;方法已用于航天器实际测控,状态动态属性方法使航天器故障状态诊断更加准确,根据提出的上行数据验证方法建立的平台多次检查出了上行数据中的错误,提高了航天器控制的可靠性。

基于灰色系统理论的航天器故障状态预测方法

灰色系统理论已成功应用于若干领域,灰色预测是灰色系统理论的重要组成部分,研究了基于灰色系统理论的航天器故障状态预测方法;首先分析了航天器故障症状变量、症状变量测量值及其变化过程的灰色表示方法,之后,研究了航天器故障状态灰色预测方法,给出并分析了利用灰色系统理论预测航天器故障状态的部分预测结果;研究表明,基于灰色系统理论的航天器故障状态预测方法是可行的。

基于知识的卫星故障诊断与预测方法

卫星结构的复杂性、运行环境的独特性和诱发故障的多源性 ,使得卫星故障的诊断与预测较一般设备困难。通常 ,一种形式的推理只能诊断和预测卫星的一类故障。文章提出了同时应用多种形式推理进行卫星故障诊断和预测的新方法 ,此方法已成功地应用于基于知识的卫星故障诊断与恢复系统的开发 。

应用证据推理理论实现卫星故障诊断信息的融合方法

针对卫星故障诊断中应用同一征兆域信息难以区分的故障,提出了一种基于证据推理理论的故障诊断新方法。该方法应用证据推理理论实现卫星故障不同征兆域信息的融合,从而获得更加准确的故障定位。文中分析了卫星故障诊断中应用证据推理理论进行信息融合的必要性,研究了应用证据推理理论实现卫星故障不同征兆域信息融合的理论方法,给出了该方法的实际应用,讨论了应用该方法需注意的问题,最后给出了结论。

基于粗糙集理论的卫星故障诊断方法

卫星结构和控制的复杂性、独特性和诱发故障的多源性导致其故障诊断的困难。卫星的一种故障模式与许多症状变量有关,目前的故障诊断推理因未充分考虑症状变量的冗余变量而比较复杂。提出了基于粗糙集理论的故障症状约简新方法,用卫星故障实例研究了新方法的应用,结果表明该约简方法对消除卫星故障症状信息冗余、简化和优化故障诊断推理非常有效。

应用故障模式规避提高卫星运行可靠性方法研究

可靠性指系统在各种可能条件下正常运行的能力,系统可靠性是系统工程研究的重要内容．卫星及其运行环境的特殊性导致其运行可靠性研究难以应用可靠性工程通常使用的概率和统计学方法．通过研究应用故障模式规避(FMA)方法提高卫星运行可靠性,识别了单边和双边故障模式,定义了故障模式及其规避过程的数学表述,提出了用于故障模式规避的扩充非关联控制因素约束边际区间、自主选择故障模式状态空间、故障模式状态空间预测、故障模式隔离和关联控制因素与故障模式策略,给出了相应的案例．

在轨卫星与地面时钟精确同步方法研究

卫星的正常运行和应用依赖于在轨卫星星上时间与地面时钟的精确同步 ,星地时间的精确同步是通过地面测控系统对星上时间进行校正实现的。精确确定星地时差是确保时间校正正确性和准确性的关键。分析了卫星星上时间码产生的原理和结构 ,提出了精确计算星地时差的模型。

航天工程系统集成模型和策略研究

系统集成是系统工程的重要组成部分,决定着大型工程系统的成败．航天工程是典型的大型工程系统,系统集成过程环节多且关系复杂,经常发生因系统集成不合理而导致整个工程计划延误或性能指标降低的情况,严重影响了工程效用的发挥．本文探讨了航天工程系统集成模型的建立和策略的设计；分析了系统集成的两种典型模型和策略；通过示例研究了航天工程系统集成模型的建立和策略的设计．

不确定性推理理论在卫星故障检测和诊断中的应用

推理理论一般分为确定性推理理论和不确定性推理理论。传统的卫星故障检测和诊断应用的是确定性推理。然而 ,在卫星故障检测和诊断的实践中 ,仅使用确定性推理是很难对某些故障进行检测和诊断的 ,因为这时需要合情推理和容错能力。不确定性推理理论可以满足此要求。目前 ,航天领域的许多专家和实际工作者正致力于应用不确定性推理理论检测和诊断那些用确定性推理无法检测和诊断的故障。不确定性推理理论包括诸如包含度理论、粗糙集理论、证据推理理论、概率推理理论、模糊推理理论等。笔者研究的卫星故障检测和诊断的三种新方法 ,分别应用了包含度理论。

航天器天基测控技术仿真研究

天基测控技术是航天测控系统的发展方向，是弥补地基（陆基＋海基）测控系统缺陷、缓解地基测控资源紧张的有效办法。本文提出了基于“北斗一号”系统的航天器天基测控技术仿真方法，设计并建立了相应的仿真系统。基于建立的仿真系统、按照设计的仿真方法对航天器天基测控技术进行了全面仿真。仿真结果表明，基于“北斗一号”系统的天基测控技术可行，性能指标可以满足中低轨道航天器实际测控需要。

航天器故障诊断和预测天地一体化集成系统

在轨航天器和地面航天飞控中心天地2个系统缺乏相互支持和配合，是导致对航天器故障诊断和预测能力不足的重要因素之一。为了提高航天器故障诊断和预测的有效性、可靠性和准确性，需要将天地2个系统集成为一个整体（天地一体化系统）。设计了航天器故障天地一体化集成诊断和预测系统，讨论了航天器故障天地一体化集成诊断和预测方法，对航天器故障天地一体化集成诊断系统和方法的特点进行了分析。将天地2个系统集成在一起对航天器故障进行诊断和预测，其效率、准确性和可靠性较高。

自旋稳定卫星同步控制时延计算与应用策略研究

自旋稳定卫星的动力学特征决定了对其控制时必须采用同步控制方式。同步控制要求地面发送的控制命令必须在卫星旋转到特定相位时准确到达卫星。从同步控制的原理出发 ,讨论了基准的生成方法 ,分析了各时延量之间的关系 ,提出了地面实施同步控制自旋稳定卫星时延量的计算模型和应用策略 。

中巴测控卫星工程项目运筹学应用研究

中国 -巴西测控卫星工程项目是我国在高技术领域与巴西合作的一个工程项目 ,也是我国航天机构与国外航天机构在卫星测控领域的首次合作项目。该工程项目取得了圆满成功 ,为我国今后进行类似的国际合作积累了丰富的经验。建立了该工程项目管理中若干实际问题的运筹学模型 。

航天器天基测控中心关键技术分析

天基测控模式是航天器测控发展的必然趋势.天基测控模式与地基测控模式有着本质的区别,如何实现天基测控是我国航天领域目前研究的重点课题之一.本文在分析天基测控技术和我国现有条件的基础上,提出了实现航天器天基测控的方法,分析研究了与航天器天基测控中心相关的关键技术。

航天器测控仿真方法研究

航天器发射前，航天飞行控制中心需要对相关测控方案和软件进行验证。利用仿真系统验证测控方案和软件是一种行之有效的途径。航天器测量数据、轨道和姿态控制仿真是航天飞行控制中心仿真系统的重要组成部分。分别讨论了航天器测量数据、轨道控制和姿态控制仿真方法，分析了航天器测控仿真系统的建立，通过仿真结果说明了仿真方法的合理可行。

基于可重构度的在轨卫星多级健康评估方法

目前在轨卫星健康评估主要采用加权方法,其主要问题是对卫星系统高冗余、可重构特性体现不足,且评估模型权重参数的确定过于依赖专家经验。针对以上问题,提出了基于可重构度的在轨卫星健康状态评估方法,以可重构度指标刻画卫星的高冗余、可重构和非线性等结构特性对系统健康状态的影响。在部件级水平上,采用非参数回归方法综合多元参数评估健康状态。从部件级到系统级,通过建立基于可重构度的系统结构树模型进行加权综合,实现卫星多级系统的健康状态评估。通过某卫星姿态控制系统的高保真仿真案例分析进行验证,结果表明所提方法对卫星的健康管理具有实用价值。

微小卫星姿态控制系统鲁棒自适应故障估计

针对具有非结构不确定项的非线性系统中存在的执行器与传感器故障,采用一种基于描述系统的故障估计观测器设计方法。该方法具有期望的鲁棒性能指标,能够在系统存在不确定项干扰的情况下实现对突变故障与时变故障等故障类型的精确估计。根据Lyapunov稳定性理论推导了上述方法存在的充分条件,根据线性化算法把上述充分条件转变为准线性矩阵不等式,应用迭代优化算法求得该充分条件的可行解。最后,将该方法应用于微小卫星姿态控制系统中执行器与传感器故障估计,仿真结果证明了该方法的有效性。

一种基于支持向量回归的混合建模方法

近年来,随着计算能力的不断提高,数据驱动的建模方法受到了广泛的关注,对单模式系统进行定量分析的建模方法获得了诸多研究。然而,实际应用中大多数系统为多模式系统,不但各个模式有着不同的连续行为,连续状态还会在模式之间进行切换。针对这一情形,本文提出了经验概率混合自动机模型,并提出了针对该模型的基于支持向量回归(SVR)的多模式定性定量混合建模方法。该方法使用小波技术识别模式切换点,并在各个模式下单独建立支持向量模型,最后使用D-Markov机整合模型。经实例验证,该方法与传统支持向量回归模型的稳定性接近,但精确程度显著提高。

基于性能退化的动量轮系统故障危害评估

航天器故障危害评估能够为及时采取预警措施,减少故障在系统内的蔓延,提高航天器的可靠性,以及航天器在轨维修提供重要的理论依据。针对航天器部件故障情况下系统危害评估问题,本文将系统性能退化作为重要影响因素,提出了一种基于故障程度、性能退化特性及历史故障影响程度的故障危害实时定量评估方法,建立了3个影响因素的数学模型及系统故障危害实时定量评估模型。以动量轮系统的2种故障模式验证了所提出方法的可行性和有效性。仿真结果表明,该方法能更加客观地评估航天器部件发生故障时对系统的危害。