面向确定性传输的新型虚拟卫星编队方案

卫星编队飞行队形相对稳定,可有效支撑确定性传输,但其队形控制需要较大的实时计算开销,且不支持多业务的灵活部署。为此,基于广泛部署的低轨星座,提出了虚拟卫星编队方案,通过选取合适的卫星构建编队来实现时敏业务的确定性传输。首先,阐述了虚拟卫星编队的设计理念,分析了基于低轨星座设计编队的挑战和性能需求。然后,通过刻画星间链路的生存时间与距离变化率属性,构建编队节点选择模型,针对时敏业务需求设计虚拟卫星编队选择算法。最后,基于STK和Exata搭建卫星网络场景进行仿真验证,实验结果表明,所提方案能为时敏业务提供与卫星编队飞行相同的性能指标,且具有更灵活的业务部署能力。     

深空探测器自主健康管理需求及其软件架构

由于深空探测器距离远,要求具有很强的自主健康管理能力.目前大多数深空探测器自主健康管理功能为型号特定、缺乏统一的健康管理方法及软件架构,难以实现星载自主健康管理软件的通用化.针对此问题,本文对深空探测器自主健康管理需求进行了分析,提出了一种基于包应用标准和航天器接口业务标准的自主健康管理方法,设计了分层的通用软件架构.本文对架构中与健康管理相关的在轨监视业务构件、事件报告业务构件、事件动作业务构件等3个核心构件进行了详细设计,并进一步说明了架构在原理样机中的应用验证情况.     

SEDS在星载综合电子系统中的应用设计

针对目前如何实现星载软件快速集成和测试的需求,对空间数据系统咨询委员会CCSDS标准SIOS领域中SEDS的概念、应用背景以及国外最先展开应用的现状进行了分析;对星载综合电子系统的分层体系结构以及各层的功能、业务、构件、协议等进行了研究说明;基于该体系结构,给出了SEDS在星载综合电子系统研制过程中的顶层应用设计、以卫星遥测功能为例给出了SEDS的设计实例以及SEDS后续的扩展应用方法;在软件开发阶段、调试测试阶段、单元测试、组装测试以及确认测试阶段以SEDS为输入进行了设计验证,验证结果表明通过部分代码自动生成以及各阶段数据复用,SEDS的应用有助于实现星载接口的标准化并促进星载综合电子系统乃至整个航天器研制周期的缩短。     

面向自主运行的深空探测航天器体系结构设计 及自主任务规划方法

传统的航天器运行管控方式严重依赖地面指控、人力成本耗费大且对任务响应时间长,难以满足深空探测远距离通信时延突出的任务特点,航天器的智能化水平亟待进一步提高.本文通过对航天器自主运行问题进行系统地分析,提出一种基于多智能体的航天器自主运行的体系结构,面向自主系统结构、运行流程等进行了设计.重点针对小行星探测任务,提出了一种包含平台和载荷任务管理的两阶段航天器自主任务规划算法设计方案,能够实现平载一体的航天器自主任务管理,根据高级任务目标输出完整的指令序列.并通过自主任务规划仿真,对相关算法和模型的正确性和可行性进行了可视化验证和分析,为航天器自主运行技术研究提供了一种有益的思路和方法.     

面向航天器有线无线混合场景的流调度机制研究

随着各国深空探测任务的开展,空间站的建设需求日益增加,而航天器内部大量的数据通信总线在一定程度上影响了航天器的有效载荷。因此,该文将无线通信方式引入到航天器通信系统设计中,但传统无线通信难以保障时敏数据的端到端传输时延,该文提出了一种有线无线融合的时间敏感网络(TSN)流调度方案。设计了一种上下行时隙分离的TDMA时隙分配机制,通过对航天器内部业务类型与有线无线融合传输链路的时延关系进行建模分析,构建了以时敏业务平均端到端时延最小的目标函数,采用粒子群算法对时隙分配方案进行快速求解。最后在Pycharm平台对所提算法进行对比测试,并在EXata网络仿真平台搭建航天传感器采集网络进行验证。实验结果表明,该文所提出的有线无线融合流调度方案能为时敏业务提供稳定、有界的时延保障。