A Hardware-in-Loop Simulation System for Fractionated Spacecraft Cluster

FSC （Fractionated Spacecraft Cluster） is a kind of loosely distributed space system which is comprised of multiple physically independent spacecrafts orbiting closely and interactively communicating via wireless network. Spaceborne ad-hoc network, as the physical infrastructure for information exchanging, is one of the enabling technologies of FSC. The demonstration of FSC flying supported by ad-hoc network is worth for the sake of proving the rationality of FSC and seeking technological improvements. Considering this, a NNP （Network Node Prototype） for spaceborne ad-hoc network is developed in this paper, which transmits the information required by the FSC cooperation. Four NNPs are then built up and collaborated into a hardware-in-loop simulation system, in which a typical loose satellite cluster flying mission was performed. The simulation results showed that the NNPs can support the inter-satellite communication for satellite cluster flying.

分离模块异构航天器集群松散队形设计

针对近地轨道分离模块航天器集群,考虑航天器之间面质比差异,提出一种能在较长时间内维持两星之间相对距离的松散队形设计方法。该方法以相对偏心率向量和相对轨道倾角向量描述松散队形,以两颗卫星之间的轨道长半轴之差和相对相位角之差为优化变量,并且通过设置虚拟空间圆解决避碰问题,保证在考虑气动力摄动的情况下,异构航天器松散编队能够有较长时间满足距离要求。仿真研究表明,针对轨道高度为500 km的参考轨道,当两星面质比分别为0.003 m2/kg和0.0032 m2/kg时,两颗卫星之间的距离能够在50天内处于200 m到20 km之间。

分离模块航天器不确定性多学科设计优化

为了在分离模块航天器研制过程中充分考虑各类不确定性因素的影响,以此对全寿命周期成本、收益以及系统稳健性和灵活性进行综合评价和设计优化,本文对新概念航天器———分离模块航天器概念设计阶段的不确定性多学科设计优化(UMDO)进行了研究。首先,对UMDO方法进行了概述,对分离模块航天器UMDO的主要流程进行了介绍。其次,对分离模块航天器系统的体系结构和评价准则进行了定义,对学科模型、成本模型和收益模型进行了建模,并对其不确定性因素进行了提取和建模。最后以虚拟对地遥感分离模块航天器的概念阶段总体设计为例,对其UMDO数学问题进行了表述,采用UMDO优化过程对优化问题进行了组织与求解。优化结果表明,通过UMDO方法进行设计优化,能够有效提高不确定性因素影响下的设计方案期望净收益及其稳健性,验证了分离模块航天器不确定性多学科设计优化的可行性和有效性。

分布式集群空间飞行器综述

传统航天器多采用大型、复杂、整体集中式架构,导致发射和维护成本高。文章以模块化航天器为研究对象,结合美国国防预先研究计划局(DARPA)的F6计划,阐述了"分布式集群空间飞行器"系统概念,分析了系统的数据类型与基本功能,讨论了自主飞行控制、无线自组织网络、无线激光通信和模块化、小型化等关键技术,可为实现模块化航天器系统提供借鉴。