含有不平衡飞轮的卫星精确动力学模型研究

针对含不平衡飞轮的卫星动力学模型,给出了不平衡飞轮的转动惯量矩阵。用多刚体建模方法,建立了综合的完整姿态动力学分析模型,提出了质心位置的计算方法。通过飞轮系统的完整精确模型,将飞轮扰动对三轴姿态稳定卫星的影响反映至滚转-俯仰-偏航三轴姿态。Matlab/Simulink环境中仿真验证了该系统角动量为常值。分析了不平衡飞轮对卫星姿态的影响,并解释了模型的应用。研究表明飞轮扰动影响不可忽略,精确的动力学模型对未来航天器的应用有重要意义。

敏捷光学卫星密集区域推扫成像任务规划方法

敏捷成像卫星可以实现利用三轴姿态机动所形成的推扫成像模式,同时可以在机动过程中同步成像。在敏捷卫星成像任务的基础上,建立考虑推扫成像模式的敏捷卫星任务规划模型。通过高斯投影建立球面直线扫描条带的数学生成模型,并利用Matlab现有函数进行优化解算;由于模型解算的复杂性,将整体规划问题分为两层子问题分别进行处理,在条带任务分配中,设计了适用于计算机计算的含有条带分配策略的解算算法;在上层规划中,基于推扫成像的双向扫描特性,设计了基于启发式规则的敏捷卫星任务规划算法;之后,将不可规划条带拆作孤立点目标进行处理,最后通过再合成处理完成整体规划。仿真结果表明,文章所设计的算法可以有效处理实际情况下的敏捷卫星推扫成像任务规划问题。

批量卫星流水线自动化测试系统研究

随着世界各国快速进入太空的需求增加,卫星大规模组网应用不断增多;批量生产、并行测试、一箭多星、密集发射已经成为当前卫星技术的发展趋势,对卫星的批量快速测试提出了新的需求;为了提高批量卫星的测试效率、缩短卫星研制周期、降低卫星研制的测试成本,研究并建立一套适用于批量卫星流水作业自动化测试系统至关重要;通过对批量卫星AIT流程的优化设计,提出了一种适用于批量卫星流水作业自动化测试系统的体系设计方案,为批量卫星的流水作业自动化测试系统的建设提供参考。

星座卫星在轨长期管理测控策略研究

近年来,低轨大型卫星星座蓬勃发展,使得在轨卫星数量急剧增加,卫星在轨长期管理任务面临巨大挑战;首先分析了卫星星座在轨长期管理面临的挑战,针对星座卫星在轨长期管理面临的几种常见应用场景,通过理论分析扩频体制测控应答机的抗干扰机理,结合地面概念星卫星平台模拟验证,在微波暗室通过地面概念星卫星平台对星座卫星在轨长期管理可能出现的情况进行模拟;模拟不同星座卫星在轨运行场景以及相应的测控应对策略,验证了多星同时入境时的卫星长期管理策略的可行性,给出星座卫星在轨长期管理的有效应对策略,为卫星在轨长期管理问题提供参考。

卫星能源约束检查模型改进及仿真

卫星能源约束检查模型对卫星任务规划有重要参考作用,可防止因能源不足而导致卫星故障或任务不能顺利完成。现有的能源约束检查模型存在部分问题:人为设定计算初始值,导致计算不准确;能源约束检查不通过时未给出符合能源约束的任务调整建议,导致任务不能快速调整;未对计算误差进行校正,导致误差积累。对此,提出了一种改进的能源约束检查模型,在原有模型中加入能源数据库对卫星运行的能源数据进行记录,从而准确获取初始值,并在模型中加入任务调整和遥测校正功能。该模型可实现能源约束计算自动管理及任务自动调整功能,缩短任务规划周期,提升紧急任务的执行效率。对改进的模型进行仿真,结果表明:模型预测结果与预期值相符,任务调整和能源校正功能实现良好,能实际应用到运控系统中进行规划任务能源约束检查和能源管理。

一种避免SGCMG系统奇异性的新方法

针对单框架控制力矩陀螺(SGCMG)系统的奇异性进行了研究。考虑雅克比矩阵在操纵律设计中的重要性,在系统优化性能指标中引入与雅克比矩阵相关的代价函数,设计了一种避免奇异的鲁棒逆操纵律,使系统优化性能指标始终驱使奇异度量远离零点,进而使SGCMG系统远离奇异状态。数值仿真结果表明:标准奇异鲁棒逆操纵律不能穿越系统内部椭圆奇异点,广义奇异鲁棒逆操纵律能快速脱离内部椭圆奇异状态。新方法不仅能快速脱离椭圆奇异点,在规定时间内完成要求的机动任务,而且脱离奇异状态后SGCMG系统不会再次陷入奇异。