基于Agent的分布式卫星自主构形重构技术

自主构形重构是分布式卫星自主运行的典型任务.将构形重构问题分解为底层控制问题和上层规划问题,给出构形重构问题的统一描述,在一种递阶控制结构中探讨基于Agent的分布式卫星自主构形重构问题,并介绍基于ObjectAgent的实现框架.针对底层控制问题,提出卫星相对运动轨道调整的螺旋控制策略,并对燃料消耗量进行估计;针对上层规划问题,采用拍卖算法完成构形重构位置分配.最后通过一个仿真实例验证基于Agent的分布式卫星自主构形重构的可行性.     

测控站布局对区域卫星导航系统的影响

建立区域卫星导航系统的测控网是卫星导航系统要解决的关键问题之一。讨论国内测控站的布设问题,采用网格计算方法分析国内测控站对导航星座的可观测性。引入位置精度衰减因子PDOP和定轨中的法矩阵条件数,分析测控网对导航星座的观测几何结构强度以及测站位置分布对轨道确定精度的影响,仿真结果表明,利用我国有限的国土跨度和航天测控资源可以确保对导航卫星的测控任务的完成。对在国外布设测控站进行讨论和仿真,结果说明位于国外的测控站(如可在澳大利亚的珀斯设站)的加入能明显改善观测的几何结构强度、提高导航卫星的轨道精度。     

大椭圆轨道航天器四面体编队运动分析与设计

若干正处于计划或实施中的空间物理测量任务较多采用运行于大椭圆轨道上的四面体航天器编队协同完成任务轨道段内地球磁层结构和动力学现象的分布式测量与分析。采用基于轨道根数的相对运动模型,分析了参考轨道根数对四面体性能指标——质量因子和平均边长的影响;假设某一航天器运行于参考轨道,提出了以其他三个航天器的15个相对轨道根数为设计变量,目标函数兼顾质量因子和平均边长的四面体优化设计方案,并将其应用于第一阶段MMS任务的四面体构形设计中。仿真结果表明,在不考虑摄动和控制的前提下,通过优化可以得到任务轨道段内四面体性能保持较优的轨道设计方案。     

基于Hill方程的编队卫星群运动分析与轨道设计

从Hill方程出发 ,研究了绕飞轨道的性质及编队卫星群的轨道设计方法。从三方面对绕飞轨道进行了描述 :坐标平面投影 ,与坐标平面的夹角 ,绕飞轨道根数。编队卫星群的轨道设计分两步进行 :先求基本环绕卫星的轨道根数 ;再求其它环绕卫星的轨道根数。仿真结果表明 ,此方法适用于编队飞行的初步设计     

Satellite constellation design for forest fire monitoring via a stochastic programing approach

There is significant value in the data collected by satellites during and after a natural disaster. The current operating paradigm in practice is for satellites to passively collect data when they happen to fly over a disaster location. Conversely, this article considers the alternative approach of actively maneuvering satellites to fly directly overhead of the disaster site on a routine basis. Toward this end, we seek to compute a satellite constellation design that minimizes the expected maneuver costs for monitoring an unknown forest fire. In this article, we present a 2‐stage stochastic programing model for this problem as well as a accelerated L‐shaped decomposition approach. A comparison between our approach and the current operating paradigm indicates that our solution provides longer duration data collections and a greater number of data collections. Analysis also shows that our proposed solution is robust over a wide array of scenarios.     

带数据传输的光学卫星成像调度系统关键技术研究

针对光学小卫星成像调度系统设计需求,考虑侧视、存储容量、能量和数据传输等复杂约束,面向小规模问题应用,设计了问题求解流程.建立了顶点和边都带权的成像约束图模型,并提出了基于标记更新最短路算法的复杂约束成像卫星调度算法解决成像方案生成过程;对数传方案生成过程,给出背包模型并采用带回看策略的贪婪启发式方法进行问题求解.实验结果表明,该方法是可行和适用的.     

地月转移轨道的天基测向初轨确定研究

研究了利用天基测向数据对地月转移轨道的初轨确定。天基平台分别考虑采用单颗卫星和星座卫星,研究了观测数据的噪声平滑,分析了观测弧段长度和观测几何对两种平台的定轨精度的影响,基于数值分析结果,研究了初定轨中系统差的消除。研究结果表明,星座双星同步定轨比较适用于地月转移轨道的天基测向初定轨。     

地球自转对分布式星载SAR-GMTI的影响

地球自转对分布式星载SAR-GMTI的影响主要体现在两个方面:(1)受测绘带地形起伏和杂波抑制手段的制约,星间基线应平行于地面波束足迹方向,编队卫星轨道参数必须保持一定的关系;(2)地杂波多普勒与距离有关,必须采取适当措施以克服杂波凹口形变及展宽。在综合上述两个影响的基础上,设计了由3颗小卫星编队构成的分布式星载SAR-GMTI系统,并以信杂噪比损失为指标,衡量该系统在X和L两个波段下能够达到的理论性能上限。     

地球系统科学——人地关系研究的科学基础

地球系统科学的产生、发展及科学概念的形成与人地关系面临的科学和实践困境密切相关,形成了用全球性系统观和多时空尺度,研究人地关系整体行为的科学体系。其科学意义来自于提升人地关系研究水平的“系统观”;其现实意义来自系统方法与现代技术集成的方法论。并因此奠定了地球系统科学在人地关系研究中的基础地位。     

卫星轨道Kalman滤波稳健估计

卫星观测数据中不可避免地存在着粗差 ,一般的Kalman滤波易受观测粗差的影响。首先推导Kalman滤波稳健估计公式 ,并分析了它的稳健性。然后用Kalman滤波稳健估计对Lageos卫星的激光实测资料进行了处理 ,证明它具有明显的抗粗差的能力和稳健性