微纳卫星姿态确定与控制半实物仿真系统设计

航天器姿态控制系统需要特殊的运行环境,在地面很难考核,这给系统可靠性带来一定的风险。针对微纳卫星的特点,设计并研制了一套面向微纳卫星的姿态确定与控制半实物仿真系统。该系统通过数字化模型模拟卫星姿态轨道运动、敏感器模型产生敏感器测量数据、执行器模型生成控制力矩、敏感器模拟器实现通信协议,最终实现姿态控制系统的全系统仿真。这套系统可以接入卫星控制系统回路,实现对姿控系统软件、硬件的考核,同时验证算法的性能。基于该系统,对天拓三号卫星姿控系统进行地面半实物仿真,并对比在轨试验数据,结果表明系统设计合理,仿真结果可信。     

地基伪卫星导航系统的伪距精度估计方法

地基伪卫星导航系统的伪距和伪距变率精度对评估系统的导航性能或其信息与其他系统导航信息的融合意义重大。目前的伪距和伪距变率精度估计方法基本上都是针对卫星导航系统的,并且没有充分考虑地基伪卫星导航系统自身的特点。通过构造伪距和伪距变率精度观测量,利用地基伪卫星导航系统可产生较差定位构型的特点,提出了一种在外测系统定位定速精度较差且存在杆臂长度的情况下仍然能够获取准确估计量的伪距和伪距精度估计方法。仿真结果表明所提方法可有效地估计出伪距和伪距变率的精度而且具有较强的适用性。     

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.     

考虑随机回放的卫星数传调度问题的一种求解方法

针对考虑随机回放的卫星数传调度问题,从置换空间到调度解空间的映射方法和置换空间的搜索算法两方面进行了研究.提出了一种时间窗优先的置换序列映射算法,并证明该映射算法可以将置换序列映射到调度解空间上的最优解.提出了一种遗传随机搜索算法,基于有记忆功能的随机邻域搜索,在置换空间上搜索产生优化调度的置换序列.仿真计算表明,遗传随机搜索算法可以增强遗传算法的局部搜索能力,在搜索结果上平均获得了2.72%的改进.     

全球导航卫星系统诱导式欺骗检测

随着全球导航卫星系统的广泛应用,其安全性问题也逐渐成为人们关注的焦点。为了对目前最具隐蔽性的诱导式欺骗技术进行检测,提出一种对两路导航信号同时进行处理的combo-signal模型,并提出基于这种信号处理模型来对诱导式欺骗信号进行检测的方法;分析了该方法的检测门限;采用北斗的B1I 和B1C信号在实现了combo-signal处理模型的软件接收机上对该检测方法进行了验证,实验结果证明该方法可以有效地对诱导式欺骗进行检测,统计得到的检测概率跟前面的分析结果一致。     

近极轨微纳卫星星座高速数传模型路由算法

基于近极轨微纳卫星星座在高速数据传输模型下的网络特点,给出近极轨微纳卫星星座的高速数据传输的模型,分析适用于该模型的路由算法,推导该路由算法开销的计算方式,说明了算法在高速数传模型下的不足;给出算法的改进策略;利用NS3网络仿真平台建立微纳卫星星座高速数传网络场景,仿真了该场景下采用改进路由算法前后的关键性能指标。研究结果表明：在近极轨微纳卫星星座构建的高速数据传输网络中,改进算法在使得吞吐率和分组到达率有所提升的同时,显著降低了网络系统路由开销,微纳卫星高速数据传输网络的性能得到优化。     

基于IGSO卫星的多普勒定位单向授时方法研究

针对导航战、城市或者室内环境中,可见卫星数目小于3颗,用户位置未知时,接收机无法完成授时等问题,并结合我国已有卫星导航系统(北斗和CAPS系统)现状,提出了一种基于IGSO卫星的多普勒定位单向授时方法。该方法通过测量卫星信号的多普勒频移,采用积分多普勒计数计算用户位置,完成单向授时功能。分析结果表明,使用3颗IGSO卫星搭载透明转发器载荷,可使我国领土范围内的定位授时可用性基本达到100%;静态观测用户,长期测量定位精度可达3m以内,授时精度误差小于100ns。由于该方法最少只需观测1颗IGSO卫星信号,这为导航战背景及微弱信号环境下的定位授时服务,提供了新的解决方法。     

基于改进线性二次型调节器的近地轨道编队卫星鲁棒控制

为解决编队卫星在近地空间复杂力学环境特别是地球非球形摄动作用下构型易发散的问题,给出一种基于改进线性二次型调节器的编队卫星构型控制方法。该方法先估计近地空间编队卫星构型设计时由未建模摄动力引起的误差最大有界范围,再利用误差最大有界范围的二范数改进经典的线性二次型调节器控制方法,提高经典线性二次型调节器控制器在控制编队卫星构型时的鲁棒性。为评价改进方法的有效性,给出了一种鲁棒性强弱的量化评判标准。仿真结果表明,改进的方法可以大大提高经典线性二次型调节器方法的鲁棒性,增强编队卫星控制方法对各种不确定项的抵御能力。     

基于MAS的DSS自主协作运行体系结构模型研究

针对分布式卫星系统(DSS)自主协作运行特征,分析现有DSS体系结构,利用MAS理论与方法,提出一种适应动态、复杂不确定环境的DSS两级系统层次的混合体系结构模型.同时根据多星协作和星内自治的需求,给出一种较为通用的面向自主协作的卫星控制结构Agent模型,并讨论了该结构中各Agent组成、功能及相互联系.     

单星定向原理及GPS仿真试验

介绍了一种新的卫星定向方法,该方法仅利用一颗地球静止轨道卫星完成定向;介绍了利用GPS卫星进行单星定向原理验证试验的方法、条件和结果。试验结果表明,对于3m长基线,单星定向精度可达0.05°。从而说明利用一颗地球静止轨道卫星进行定向,在原理上是正确可行的。