一种航天测控冗余跟踪弧段处理方法

随着在轨航天器的日益增多,测控资源的需求量也日益增大,因此,其使用效率也倍受关注。当航天器重要测控弧段安排多个测控设备进行全力跟踪时,很容易出现测控弧段搭接或完全被覆盖的情况。为有效利用现有测控资源,针对弧段搭接的情况,提出了一种基于冗余度评价函数的跟踪弧段处理方法,该方法在不降低跟踪总时长情况下,通过合理有效地配置测控资源,剔除了冗余跟踪弧段,提高了现有测控资源的使用效率。

全空域相控阵测控系统下的目标跟踪方法

随着我国航天测控(Tracking Telemetry and Command, TT&C)领域的不断发展,面向全空域相控阵TT&C的工程应用越来越多,传统TT&C系统中的校相及跟踪方法无法适应新的工程应用。针对目前全空域相控阵TT&C系统中校相及目标跟踪方法与传统TT&C系统不通用的问题,结合工程实践应用,介绍了全空域相控阵TT&C系统中的校相及目标跟踪方法。实践表明,所提方法具有良好的目标跟踪能力,可满足工程需要。

基于改进模糊C均值聚类与SMO算法的地铁轨道健康状态评价

轨道健康状态评价技术对于保障列车的运行安全与乘客的舒适性有重要意义,为寻求一种新的轨道设备综合评价方法,实现对轨道健康状态的科学评价,提出一种基于改进模糊C均值聚类和序列最小优化算法(SMO)构建轨道健康状态评估分析模型。该模型首先提出包含轨道几何状态和结构状态的综合评价指标体系;其次采用变异系数法计算评价指标的权重系数并代入模糊C均值聚类法,得到各轨道样本的分类结果;在此基础上,再利用序列最小优化算法通过划分数据对轨道健康状态进行评价;最后通过实例分析对该评价模型进行验证并开展研究。研究结果表明,经模型评价的855个轨道单元评价结果中优良比例为94%,预测效果良好,平均误差为5%,进而验证了该模型的指标体系和评价方法的科学性和合理性,并给出了进一步研究优化的方向。本文对各轨道指标统筹综合评价,为地铁轨道工务管理线路质量评价提供一种新思路,使轨道设备管理变得有序可控,减少人力、物力资源的浪费。

知识图谱和大语言模型在航天测控问答系统中的融合应用研究

随着自然语言处理技术的发展,智能化检索与问答系统不断发展,为改善传统知识图谱语义解析能力不足和当前通用大语言模型在垂直领域对知识学习不够深入的问题,提出了融合知识图谱的大语言模型方法,进行了两步优化:首先,利用知识图谱在命名实体识别和关系抽取的基础上,构建大模型提示Prompt模板,进行辅助增强生成,利用图谱中存储的数据提供相关来源;其次,利用低阶适应性微调(LoRA)策略冻结大模型原有参数,增加部分网络参数进行微调训练,优化模型在航天测控领域的知识储备与理解。通过两步改进提高了模型整体在语义解析和知识细节上的理解掌握,结合航天测控领域的相关教材、报告和手册等资料,搭建了知识问答系统,取得了较好的效果,说明了该方法具有一定的应用价值。

基于多目标优化的测控数传资源动态重调度方法

近年来,地面站资源测控数传任务的一体化调度方法受到了越来越多的关注。针对任务随遇处理条件下的测控数传资源调度问题,建立了面向多个优化目标的测控数传资源动态重调度数学模型,提出基于启发式规则和多目标非支配解排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅲ,NSGA-Ⅲ)的地面站测控数传资源一体化动态重调度算法,可生成侧重不同优化目标的多个规划方案供规划人员备选。实验结果表明该方法能有效解决测控数传资源多目标动态重调度问题。

高架轨道箱梁C型弹簧动力吸振器减振研究

为有效控制高架轨道箱梁的振动,首先设计并建立轨道-箱梁、动力吸振器物理模型,通过理论计算和数值仿真,分析动力吸振器的移频特性,对其参数、尺寸及安装位置进行优化设计;然后对轨道-箱梁结构进行模态分析,通过振型贡献率确定结构的受控模态;最后基于列车-轨道-桥梁耦合模型,探讨列车荷载作用下动力吸振器对轨道-箱梁结构的减振效果。结果表明:动力吸振器可以通过C型弹簧的变形来改变弹簧刚度,进而改变自身固有频率以对不同频率的振动进行控制;根据振型贡献率,轨道-箱梁结构以2阶模态为控制模态进行减振设计;简谐荷载及移动荷载作用下,动力吸振器可以在宽频范围内有效抑制轨道-箱梁结构的振动,最大可减低3.2 dB。

相控阵测控技术(四):相控阵测控中角误差对测速/测距误差的耦合效应

相控阵中,控制各阵元移相值实现角度跟踪的同时也会对合成载波的相位产生影响,而测控中的测速/测距又是通过测量该相位来实现的,这就使得角度跟踪对测速/测距精度产生了影响,这是相控阵应用于测控系统的主要技术问题。研究了这种效应及其产生的机理,分析了各种影响因素,阐述了它的物理意义,推导出了相应的公式,指出了它对测速/测距误差的影响。

相控阵测控技术(一):相控阵角跟踪概论

相控阵同时多波束对多目标的高精度连续闭环角跟踪,是相控阵技术中的一个新的重要领域。针对此,提出用递归累加进行相位控制并构成一个积分环节,以此为基础构建成基本的一阶角跟踪环路,在环路中可再增加积分环节的个数构建成高阶的自动控制系统,从而实现高精度的连续角跟踪。给出了系统框图,推导出了常用的二阶环的闭环传递函数表达式,它与锁相环的闭环传递函数类似,可以应用锁相环技术的很多有关成果。还介绍了投影面转动法、空窗滑动法等相控阵角跟踪方法,尽管它们的跟踪方案不同但都具有相同的闭环传递函数模型。

载人航天天基测控通信探析

梳理了国内外空间站天基测控通信应用的概况,针对近地载人航天对测控通信系统的高要求,分析提出中继卫星系统的发展建议,以及导航卫星和低轨卫星星座系统的特点优势。调整中继卫星轨位、增加中继激光链路、采用全景波束全时监控模式,以及导航卫星和低轨卫星星座作为必要补充等途径,可为载人航天测控通信提供更好的灵活性、可用性和效费比。为载人航天天基测控通信发展提供了参考依据。

基于射频指纹的卫星测控地面站身份识别方法

传统卫星测控通常采用加密认证安全机制,存在身份假冒、欺骗等安全问题,该文提出一种基于射频指纹的卫星测控地面站身份识别方法,并设计了一种面向星载平台的轻量化卷积神经网络。该网络首先使用IQ方向上的卷积层提取IQ信号相关特征,将2维数据降成了1维,再使用时序方向上的多层卷积提取信号的时域结构特征,之后使用最大池化层降低数据维度,在充分利用IQ信号中包含的原始特征信息的同时减小计算量,最后经过两层全连接层进行分类,实现对卫星测控地面站身份识别。仿真实验表明,该方法对21台发射机个体的平均准确率为93.8%,较传统的支持向量机方法提高了39.8%,较DLRF网络模型、ORACLE网络模型分别提高了11.5%,29.8%,且具有鲁棒性强、轻量化的优点。该文所提方法对于提高卫星测控链路安全性具有一定的理论参考和工程应用价值。

基于形态匹配聚类的近邻扩展目标跟踪算法

针对传统扩展目标跟踪(Extended Target Tracking,ETT)算法在处理近邻目标时面临的计算效率低下和跟踪不准确的问题,提出了一种形态匹配聚类量测集划分与高斯逆威沙特概率假设密度(Gaussian Inverse Wishart Probability Hypothesis Density,GIW-PHD)滤波器相结合的跟踪处理方法。该方法首先由GIW-PHD滤波器得到预测的目标状态,其次使用DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise,DBSCAN)算法完成量测集的初步划分,在此基础上利用较高权重的预测分量实现对多个近邻目标混合量测簇的判断,进而使用椭圆形状约束(Elliptic Shape Constraint,ESC)的FCM(Fuzzy C-Means,FCM)算法(ESC-FCM)对混合簇进行二次划分得到更精确的划分结果,最后将划分结果合并后送入GIW-PHD滤波器完成目标状态的更新。仿真结果表明,本文所提量测集划分方法能够充分利用GIW-PHD滤波器预测步获取的目标位置、形态等信息完成混合量测簇的准确划分,从而实现对近邻扩展目标运动学状态和扩展形态的快速、高精度估计。

基于DQN的异构测控资源联合调度方法

以异构测控网资源联合调度为研究对象,提出一种基于强化学习的深度Q网络(deep Q network, DQN)算法。在充分分析异构测控资源联合调度问题特点后,用数学语言对影响问题求解的约束条件进行描述,建立了资源联合调度模型;从应用强化学习解决问题的角度,对求解的问题进行马尔科夫决策过程描述后,分别设计了2个结构相同的神经网络和基于ε贪婪算法的动作选择策略,并建立了DQN求解框架。仿真结果表明:基于DQN的异构测控资源调度方法较遗传算法能够找到调度收益更优的测控调度方案。

基于载波平滑伪码的高精度航天扩频体制测距技术

在航天扩频测控系统中,伪码测距技术可以有效避免相位模糊,但是码长也限制了其相位测量精度,而载波测距技术则具有更高的相位测量精度。针对扩频测控体制,提出了一种基于载波平滑伪码的高精度航天扩频体制测距技术,该技术利用锁相环获得的载波相位对伪码值进行平滑,在保留伪码测距无相位模糊特性的基础上进一步提升测量精度,从而减小测距接收机的随机误差。仿真结果和试验数据表明:该方法能有效提高星地测距精度,测量精度达到毫米量级,具有很强的实用价值。

变厚度工件的超声C扫描成像数据采集方法

针对超声自动C扫描系统检测过程中的超声A扫描信号闸门调节展开研究,提出了一种适用于变厚度工件的多闸门动态跟踪方法。其基本原理是在变厚度工件的上下表面回波之间设置检测闸门,同时跟踪上表面回波与底面回波,改善脉冲反射法检测过程中变厚度工件上表面或底面的界面变化导致的回波位置变动现象,降低干扰波影响,将闸门记录的有效数据最大化。最后,通过对含有人工缺陷的变厚度不锈钢板的水浸超声检测,验证了多闸门动态跟踪方法的可行性。

连铸机数据采集系统的设计与应用

随着人工智能技术越来越广泛地应用于钢铁行业,对数字化和信息化技术在钢厂的应用提出了新的要求和挑战,目前国内钢铁企业数字化技术的应用还处于发展阶段,尤其是某些较早投产的产线信息化应用还较欠缺。连铸工序作为炼钢生产过程的重要一环,数字化应用还有很多有待开发和优化的工作,特别是从企业当前的实际情况和需求出发,自主开发模型化和数字化解决方案具有相当的必要性和重要性。以某厂板坯连铸机为例,探讨了连铸机设备和工艺参数的采集和存储特点,通过分析数据类型及用途,优化设计了表与表的关系,实现了高效的PLC数据采集和存储;通过优化数据库设计达到了存储容量和查询效率的平衡。同时在数据采集的基础上,面向当前数字化、智能化发展的趋势和应用需求,开展了数据采集和模型化框架研究,实现了基于C/S架构的分布式应用设计,并进一步实现了浇次、炉次、坯次识别、铸流跟踪和混浇模型的应用,为产线改造和自主数字化、模型化开发探索了可行的路径。

一种微小型USB测控应答机测距音功率解耦方法

在航天统一S波段(unified S-band,USB)测控系统中,地面测控站通过星上的USB测控应答机转发的测距音相位延迟提取距离信息,考虑到测距音提取滤波器以及信道噪声对下行调制度的影响,下行测距音的调制度会发生非预期的起伏,从而影响整个测控系统的功率效率与通信距离。提到了一种微小型USB测控应答机测距音功率解耦方法,在简化上行接收机设计的同时,通过进行接收功率归一化,消除上行接收信号强度对调制度的不利影响,保障了测控应答机调制信号的功率效率,并通过产品实测对方法的可行性与效果进行了验证。

船载测控雷达无塔角度标校新方法

为了实现船载测控雷达海上无塔动态角度标校,通过分析副面馈电标校的原理,提出了一种在天线副反射面与馈源喇叭空间位置不对称的特殊情况下的角度标校新方法,即副面耦合器任意位置角度标校法,解决了对副面馈电角度标校法耦合孔精确定位难的问题。详细阐述了该方法的工作原理、标校步骤,最后通过试验验证了方法的正确性和有效性。

跳频对DS/FH接收机载波跟踪精度影响分析

面对日益复杂的电磁环境,将DS/FH混合扩频技术引入航天测控领域是一种尝试.针对DS/FH信号的特点,推导了航天测控背景下的DS/FH混合扩频系统接收机关键节点的数学模型,分析了航天测控应用中由于DS/FH混合扩频信号的相邻跳频频率不同导致附加在载波上的多普勒频率跳变和载波初始相位跳变对混合扩频接收机捕获跟踪的影响,重点分析了载波多普勒频率跳变和载波初始相位跳变对接收机载波跟踪精度的影响;提出了一种减小由于跳频载波初始相位不确定造成相关累积能量损失的方法,并利用跳频图案辅助降低了跳频对混合扩频接收机载波跟踪精度影响,仿真验证了该方法的有效性.

应用标校卫星鉴定测控系统精度方法探讨

根据标校卫星的用途及所需提供的高精度比较标准等技术要求,针对星载比较标准及靶场数据处理状况,提出了改进和提高测控系统精度鉴定的技术途径。探讨和提出了4种类型的数据处理技术和方法,简述了它们的思路和关键技术,分析了应用条件和特点。其中,第1种方法是目前使用的经典鉴定方法;后3种方法(自鉴定方法、精确标准鉴定方法和融合处理鉴定方法)都充分利用了星上测量资源、卫星轨道运动特性以及优良的差分、自校准等融合处理技术,它们都明显优于经典鉴定方法,可以使标校卫星提供更精确的比较标准,扩大其目前的功能和用途。特别是融合处理鉴定方法,不仅可以精确地评定定位系统测量精度,而且可以为测速系统精度评定提供一种良好的技术途径。

国际空间站测控通信系统研究

测控通信系统是国际空间站的重要组成部分,可靠的测控通信系统是确保空间站长期稳定在轨运行的基础。对国际空间站测控通信系统进行了较为深入的研究,介绍了国际空间站测控通信系统的组成,梳理了国际空间站中继S系统、中继Ku系统、空空通信系统的链路特性与工作方式,并总结归纳了国际空间站测控通信系统多手段备份、采用高性能编码等特点,以及对我国的启示,能够为我国测控通信系统的发展提供借鉴与参考。