卫星任务规划可视化仿真系统设计与实现

解决卫星任务规划方案正确性、可靠性问题的有效途径是建立可视化仿真分析环境,研究多星多地面站任务规划问题,设计了成像需求约束图模型,利用任务规划调度算法进行优化分析生成最优解决方案,同时研究利用基于MapX的地理信息系统功能,设计实现了卫星任务规划可视化仿真系统,实现了二维视景仿真、方案动作仿真以及可视化决策支持等功能.该系统为卫星任务规划的可视化决策、可视化仿真提供了基础,确保了其正确、可靠性.     

基于LVDS的电子星模拟器设计

为了实现卫星姿轨控地面半物理仿真试验,设计了基于LVDS的电子星模拟器,图像分辨率支持1024*1024;图像位宽支持12 bit;能够同时完成帧频10 Hz的图像上传及采集;将星敏感器作为高精度姿态测量部件引入控制系统,地面动力学通过以太网将四元数提供给电子星模拟器,电子星模拟器将生成的电子星图通过LVDS传输给星敏感器,通过地面实时系统将控制系统、星务计算机、敏感器系统组成了实时仿真验证系统;试验表明电子星模的输出接近目标值,闭环测试中星敏采集到准确的星图;通过实物在闭环回路仿真验证了上述方案的有效性,并通过指标对比分析,显示了电子星模拟器的可行性,在卫星姿轨控地面半物理仿真试验中具有良好的推广性。     

GLONASS卫星信号模拟器导航电文生成

导航电文的生成是GLONASS卫星信号模拟器研制中的关键部分,获得正确的导航电文信息是接收机实现定位、测速以及授时等功能的前提条件。为了满足接收机测试的需要,GLO-NASS卫星信号模拟器输出信号必须调制正确的导航电文。GLONASS卫星信号模拟器由模拟器仿真软件和信号生成单元组成。主要研究GLONASS卫星信号模拟器的软件部分。在分析GLONASS卫星信号模拟器结构和导航电文结构的基础上,详细介绍了GLONASS卫星信号模拟器中导航电文的生成过程。重点对从R inex文件中读取星历参数并转化成二进制格式导航电文的程序实现进行了深入研究,利用GLONASS接收机对卫星信号模拟器输出的仿真信号进行电文解析和定位解算,试验结果可以验证卫星信号模拟器中导航电文生成的正确性。     

提高卫星服务寿命的任务规划方法研究

基于组网卫星协同工作规划可提高复杂任务处理的基础上,本文探索降低规划风险,提高卫星服务寿命的卫星任务规划方法.从提高卫星服务寿命角度,建立用于描述资源使用期望的目标规划模型;建立卫星任务规划模型,在任务方案与资源使用中考虑了规划风险要素,并将资源使用目标模型引入到任务规划模型中,以期在规划中同时优化卫星服务寿命要素;基于邻域贪心扩展改善遗传禁忌求解算法,并运用分布并行技术提高工程实用性;利用STK提供基础仿真数据,对模型与算法进行了验证.     

成像卫星任务规划可视化仿真系统实现技术

对成像卫星任务规划的方案进行可视化仿真分析,是确保成像卫星任务规划的可靠性和高效益的有效途径。本文在分析成像卫星任务规划的可视化仿真特性、建模特性、数据处理技术等的基础上,设计了一种适合于成像卫星任务规划的可视化仿真系统。该系统基于GIS设计了任务规划二维规划视图,在STK基础上构建了任务规划三维视景仿真分析环境。同时,建立了资源库,对仿真的场景、模型资源进行有效管理。该系统已成功应用于某卫星任务规划系统,提高了成像卫星任务规划的效率。     

星地时间同步任务规划综合评价技术研究

星地时间同步是导航定位系统的重要组成部分,准确评价星地时间同步任务规划的好坏,是卫星方案设计及优化提高卫星导航系统运行效率的基础。针对导航卫星星地时间同步任务规划评价问题,建立了基于任务、资源、性能的多层次评价指标体系,构造了通用的综合评价框架,最后通过仿真验证了方法的可行性,为导航系统的顶层设计与地面资源配置优化提供决策支持。     

基于UML的回归测试研究

软件测试的任何阶段均涉及到回归测试,它为修改后的软件的正确性提供保证。程序的修改主要体现在类的修改。本文在UML类图表达方式基础上,分析类的依赖关系,生成类的依赖集,在此基础上采用优先级的技术缩减测试用例集,提高测试效率。     

星载嵌入式软件全数字仿真开发验证平台

为了应对当前航天器软件功能日趋复杂与软件研制周期短、对软件可靠性和安全性要求高的矛盾,同时为了满足国产化自主可控的需求,在国产Linux操作系统下,以QEMU的 SPARC V8指令集模拟器为基础,解决了SOC2012片内外设与A6017仿真等关键问题,搭建了一种星载嵌入式软件全数字仿真开发验证平台;提出了通过共享内存解决方案,提高QEMU指令集仿真内核对外围IO空间读写仿真效率;该平台已经用于某卫星型号控制分系统软件和星务软件测试,相较于基于硬件的测试平台,该平台具有更好的可重用性和快速搭建性,能够大大降低硬件测试的风险和成本,同时具备更强的可控性以及更丰富的调试和测试手段。     

面向深空探测任务的实数遗传编码多星任务规划算法

针对面向深空探测任务的多星任务规划问题,综合考虑卫星对目标时间窗口、卫星姿态机动以及工作能耗等约束条件,建立了面向深空探测任务的多星任务规划问题模型,针对常规01编码在进行大规模卫星任务规划时,存在的编码长度过长等问题,提出了一种基于实数编码方式的遗传算法,以求解面向深空探测的多星任务规划问题.该算法采用了一种以目标为染色体的实数编码方式,相比传统的以时间窗口为染色体的01编码方式,缩短了染色体长度,可有效提高算法的求解效率.通过仿真算例分析,验证了基于实数编码的遗传算法对求解多星任务规划问题的正确性、合理性和有效性,并将其与基于传统01编码方式的遗传算法进行对比分析,其结果表明基于实数编码方式的遗传算法在寻优能力和计算速度上具有明显优势,这为求解面向深空探测任务的多星任务规划问题提供了一种新的思路和方法.     

基于语义分解的人机任务快速规划及仿真自动生成方法

人机任务仿真规划是人机系统应用的基础性工作,也是任务仿真制作过程中最具专 业性和复杂性的工作之一,研究人机任务仿真快速规划方法对提高人机系统的应用水平具有重要 的意义。针对现有人机系统中人机任务仿真交互量大、仿真进程不能自动生成以及仿真结果重用 性差等问题,提出一种基于语义分解的人机任务快速规划及仿真自动生成方法。首先,采用分层 模式,对人机任务的自然语义进行逐层分解和细化,直至最终可由计算机系统直接实现和执行的 动作来描述为止;然后,引入任务路径、轨迹和进程等概念,对复杂人机任务过程进行结构化定 义和表示,提出相应的图形化人机任务过程图形化规划方法,并在此基础上建立人机任务仿真自 动生成方法。开发支持这种方法的程序原型,并以飞机装配中卡板打开操作为例,对这种方法进 行测试和验证。     

面向多星任务规划问题的改进遗传算法

卫星数量的快速增加为管控卫星的工作增加了很大的难度,如何有效地进行任务规划,有效管理卫星资源,成为了卫星领域的一个重要问题.针对此问题,本文构建了多星任务规划的数学模型,将最大化任务收益作为优化目标.本文分析了问题的难点并提出了一种包含两种优化策略的改进遗传算法,包括全局优化和局部优化两部分.全局优化和局部优化根据种群改进情况进行自适应切换.通过两种优化方法的结合可以提升任务规划的效果.本文还提出了一种任务规划算法,用于为改进遗传算法得到的任务序列选择合适的任务执行时间.仿真实验证明本文提出的改进遗传算法可以很好地解决多星任务规划问题,与对比算法相比可以得到更优的规划结果.改进遗传算法有很好的工程应用前景.     

基于STK/Scheduler的空间天文卫星任务规划研究

空间天文卫星任务规划是一类复杂的NP难问题,将STK/Scheduler(Satellite Tool Kit/ Scheduler,卫星仿真工具包/任务规划)商业软件从对地观测任务规划领域拓展应用至空间天文卫星任务规划领域,对于获取可靠解算结果、快速构建地面运控仿真环境、提供解算参考基准具有重要意义。根据空间天文卫星任务规划问题,建立了以最大获取科学回报为目标的多约束任务规划模型,开展了基于STK/Scheduler的空间天文卫星任务规划解算和实例验证。实验结果表明:利用STK/Scheduler开展空间天文卫星任务规划能够适应多种规划时段和解算要求,具有求解稳定等特点,可以满足空间天文卫星任务规划的基本需求。     

基于PDDL的对地观测卫星任务规划建模研究

传统的数学模型方法是解决复杂卫星任务规划问题的一种途径,但其抽象性给建模人员带来很大难度。PDDL(Planning Domain Definition Language)可以针对卫星任务规划问题建立清晰有效的模型,并能把模型的知识转化成计算机易于接受的形式。用PDDL描述对地观测卫星的任务规划问题,分析了卫星执行任务时涉及的约束、相关活动和所需的资源,建立任务规划模型的域文件(domain file)和问题(problem file)文件,并针对所建模型提出求解模型的算法流程,最后通过一个算例验证模型和算法是有效地。     

卫星供配电测试设备信号调理技术

卫星供配电测试设备通过脐带电连接器与卫星接口,实现对卫星供配电控制、供电参数测量以及状态监视,能满足卫星在各阶段和各种试验场合整星测试任务的要求.确保供电控制的可靠、测量的准确、状态监视的正确以及被测试卫星的安全是对测试设备的基本要求.对供配电测试设备和卫星之间的不同类型的信号调理技术加以论述,并选择有代表性的示例给出了参考电路图和说明.     

基于蚁群算法的导航卫星功率增强任务规划

为保障战时区域的导航信号稳定,需要卫星对地面区域进行功率增强,对大规模功率增强任务进行规划能够保障增强效果。本文针对导航卫星功率增强任务规划问题,分析星地可见性以及相邻任务的时间窗口冲突等问题,构建功率增强任务规划模型,选用基于蚁群系统和最大最小蚂蚁系统的自适应蚁群算法,并引入任务收益参数来改进设计算法的寻优策略,在加快算法收敛速度的同时避免陷入局部最优解。实验结果表明,本文的改进蚁群算法对大规模功率增强任务具有很好的规划效果。     

卫星对地观测任务规划问题简明综述 *

卫星对地观测任务规划是为了满足用户的遥感图像需求 ,对遥感卫星系统资源和对地观测任务进行规划与调度的过程。合理的任务规划是提高遥感卫星系统效能的重要手段。为此 ,分析了卫星对地观测任务规划问题的主要特点 ,比较了这一问题的若干常用建模方法和求解技术 ,并探讨了卫星对地观测任务规划技术的未来发展趋势。     

一种卫星有效载荷自动化测试系统的设计

提出了一种卫星有效载荷自动化测试系统的设计方法,详细论述了其实现原理和系统中的各个功能模块,重点介绍了载荷自动化测试系统的OCOE内部结构设计、数传SCOE内部结构设计、载荷SCOE内部结构设计和系统工作流程等部件的设计思路和实现方法。文章所介绍的卫星有效载荷自动化测试系统,有着高内聚、低耦合的特点,同时支持多个载荷处理终端进行载荷数据并行分析。试验结果表明,本系统能至少提高一倍以上的工作效率,避免了人力耗费过大和人工参与对测试结果的不良影响,使有限的测试人员有更多精力集中在载荷测试数据本身,提高了测试结果的准确性和可靠性。