航天测控系统远程数据容灾方案设计与验证

航天测控系统中的重要资产数据对航天任务的成败有重要影响,必须建立数据容灾系统以保障关键数据的安全。分析了当前航天测控系统关键资产数据采用的备份方式及容灾的要求,基于Oracle数据库的远程复制功能研究了航天测控系统远程数据容灾技术,设计了航天测控系统远程数据容灾方案,并搭建模拟实验环境对方案进行了实验测试。实验结果表明,容灾方案能够达到第五级的容灾级别,满足可恢复性、可靠性和实时性指标要求,实现对航天测控系统关键资产数据的远程容灾。     

航天测控系统容灾能力评估方法研究

航天测控系统容灾能力评估是建设航天测控容灾系统的关键环节.通过对航天测控系统容灾能力评估因素进行深入分析,建立评价指标体系,利用层次分析法(AHP)确定各指标的组合权重;利用模糊评判方法建立模糊评判模型,计算容灾能力的综合评判值并做出决策.按照以上方法评估,航天测控系统的总体容灾能力等级是“较强”,但在灾难恢复管理、灾难恢复规划及灾难恢复技术措施等方面还需提高.结果表明,通过将层次分析法和模糊评判方法相结合对容灾能力进行评估,可以为容灾建设提供合理参考依据.     

容灾技术在军事航天指控中心设计中的应用

容灾系统能够在灾难中最大限度地保障计算机信息系统提供正常服务,保证数据的安全性和可靠性.为此,把在IT系统发展成熟的容灾技术应用到正在发展的航天测控领域,从理论上设计了一种适用于军事航天指控中心的数据容灾系统,以保证军事航天指控中心在自然灾害和战争条件下的高可用性.     

基于通用计算机平台的航天测控系统研究

为了适应未来航天测控系统的发展趋势,提出了软件化航天测控系统的硬件平台和软件系统的基本结构.以通用高性能计算机作为系统的硬件平台,利用软件实现信号处理功能,使得航天测控系统具备更好的通用性和灵活性.介绍了系统的工作原理,并对其中的关键技术进行了性能分析.从信号处理结构和信号处理算法两方面进行了研究,提出了实现系统实时性...     

一种航天测控系统软件故障分析框架

在充分研究航天测控系统软件研发维护特点的基础上,通过引入相异性软件故障模型,结合软件故障检测和故障定位等分析方法,构建了一种基于功能组件的航天测控系统软件相异性故障模型,提出了一种具有较强针对性的航天测控系统软件故障分析框架,为航天测控系统软件故障分析的集成化研究提供了新思路。这种软件故障分析框架已在航天测控系统软件测试及软件故障问题排查等实际问题中得到有效应用,实践表明该框架对软件系统的研发维护及软件故障的快速分析定位具有重要意义。     

基于输入域分类的实时软件可靠性模型

航天测控软件是航天测控系统的重要组成部分,作为任务的关键性实时软件,其可靠性直接影响着整个测控系统的可靠性。长期以来,测控系统软件相对缺乏系统的可靠性测试研究。文中针对航天工程地面测控软件的特点及可靠性测试要求,综合考虑缺陷等级、输入域等因素,按照数学算法建立了基于输入域分类的实时软件的可靠性混合模型,并对该模型的实际应用进行了介绍。文中模型和测试算法对航天测控工程领域典型功能软件进行了可靠性测试,实验结果表明了该方法的可行性、有效性和易用性。     

航天测控任务三维场景可视化的设计及实现

从航天测控任务三维场景可视化的需求出发，归纳航天测控任务三维场景的表现方式、数据组织结构和系统体系结构，探索航天测控任务三维场景可视化技术流程。着重研究三维地形生成技术、场景地物建模技术、场景融合技术和视点控制技术等关键技术。从场景数据组织、植被建模和纹理贴图三个方面优化场景。构建航天测控任务三维空间可视化平台，在实时数据的驱动下，实现了航天测控任务三维场景显示，为航天测控任务执行提供可视化技术支持。     

基于输入域分类的实时软件可靠性模型

航天测控软件是航天测控系统的重要组成部分,作为任务的关键性实时软件,其可靠性直接影响着整个测控系统的可靠性.长期以来,测控系统软件相对缺乏系统的可靠性测试研究.文中针对航天工程地面测控软件的特点及可靠性测试要求,综合考虑缺陷等级、输入域等因素,按照数学算法建立了基于输入域分类的实时软件的可靠性混合模型,并对该模型的实际应用进行了介绍.文中模型和测试算法对航天测控工程领域典型功能软件进行了可靠性测试,实验结果表明了该方法的可行性、有效性和易用性.     

航天测控系统Markov可靠性模型的自动生成

航天测控系统的可靠性分析关系到航天飞行任务能否顺利完成,并通过对不同测控方案的分析,发现薄弱环节,优化测控系统的项层设计.由于测控系统组成及其任务需求的复杂性,依靠人工完成对系统的描述和模型生成不仅效率低下,而且很难保证模型的准确性.基于可扩展标记语言(extensible markup language,XML),提出了测控资源元数据和测控任务的规范化描述方法,并由计算机辅助生成基于Markov的系统可靠性模型.提出了Markov模型的自动生成算法,通过算例证明了规范化描述方法和模型自动生成算法的有效性.     

应用网络模块度的航天测控地面站网分析

航天测控地面站网作为一个实际网络,它具有网络的相关属性。首先通过复杂网络方法构建了航天测控天地一体化二分网络,然后在二分网络基础上,提出了各专用测控系统的专用性参数α和通用性参数β来描述和区分不同的专用测控系统,利用Kendall相关系数和定义的相关性阈值K构建了航天测控地面站相关性网络。以美国航天测控地面站网现状为例,对所提网络模型的有效性进行了仿真验证,应用相关性阈值(K)和网络模块度(Q)曲线(K-Q曲线)分析了网络模型参数。研究结果表明,所提的相关性网络模型能较好的模拟测控地面站网络现状;网络模块度的峰值与|α-β|呈正相关,当|α-β|较大时,K-Q曲线整体呈现出正态分布特性。     

模型检验在航天测控软件上的应用研究

模型检验是确保程序质量的有效手段,能弥补软件测试的不足。但航天测控软件规模大、输入数据复杂、验证性质不明确等因素极大地阻碍了模型检验的应用。针对航天测控软件,分析了其特点以及对其执行模型检验的困难,提出了基于有界模型检验器CBMC的模型检验应用框架,包括航天测控数据的构造方法及验证性质的提取方法。随后,将该框架应用于外测数据处理软件,取得了良好的效果。     

统一载波测控系统下行信道噪声功率谱密度标定依据分析与探讨

统一载波测控系统集跟踪、测距、测速、遥测、遥控、通信、数传等功能于一体;噪声功率谱密度是测控设备下行信道的基本参数之一,反映了信道接收弱信号的能力,调节综合基带输入端的噪声功率谱密度至合理范围是完成航天测控任务的前提;介绍了统一载波测控系统下行信道的基本组成及设计要求;分析了噪声功率谱密度在下行信道中的传递特性,提出了在不同信号电平、不同测控体制下噪声功率谱密度标定的基本依据和原则;结合某型号S频段统一测控系统的工程实际,系统分析了噪声功率谱密度的原理和具体标定方法,该方法根据不同应用环境和测控体制,充分考虑各级增益的分配标准,准确计算各级信号噪声的电平,合理进行噪声功率谱密度标定,以确保系统工作的可靠性和稳定性,为设备性能指标测试和航天测控任务参数设置提供参考和依据。     

测控天线健康管理与支援保障系统研究及设计

针对航天测控网内天线设备在监测、设备健康管理及维护保障方面的需求,参考目前设备状态维修的相关标准和预测及健康管理(PHM)功能框架,面向航天地面测控设备,提出了测控天线健康管理与支援保障系统的建设思路。针对测站、用户中心和厂所在设备管理与保障中的不同功能定位,设计了测站、中心的分级分层管理和远程支援的总体架构,明确了系统内各节点的功能设计要点及系统工作流程、运行模式和关键技术要点。并以测控设备的天线系统作为健康管理对象,通过建立测站管理终端和测控设备健康管理中心应用平台,对系统主要功能、节点间信息交互、运行模式和关键技术在工程中进行了实践和验证,系统架构合理可行,对工程应用具有积极的指导和借鉴意义。     

基于AHP、灰色关联法和TOPSIS的航天测控装备评估模型研究

测控装备是对航天器发射及运行过程进行跟踪、测量与控制的专用系统,具有设备种类多、地域分布广、状态参数多等特点,其性能往往难以得到快速、全面、客观的评估;针对此问题,提出了一种基于AHP层次分析法、灰色关联分析法和TOPSIS的组合模型,用于航天测控装备性能综合评估,并以某型雷达为例进行了指标量化与评估验证;研究表明,多种方法的综合运用,既能避免各自的局限性,又能充分发挥其优点,其评估过程科学、结果合理,可以有效解决测控装备难以量化、分析、评估的问题,具有较强的实用性.     

一种基于日志的异步远程镜像协议的设计

远程镜像是一种有效的数据容灾技术。本文设计了一种基于日志的异步远程镜像协议，通过写请求分批传播的机制，减少了通信链路传输的数据量。同时给出了一种批请求的原子提交机制，从而避免了写顺序不一致引起的主存储系统与从存储系统之间数据视图不一致。该协议在保证对应用的写请求具有较好响应速度的时候，也能够很好地保持镜像系统的数据一致性。     

基于多信号流图模型的典型无人机测控系统测试性优化设计方法研究

针对无人机测控系统维修保障和故障诊断定位的实际需求,引入基于多信号流图模型,建立了无人机测控系统测试性优化设计方法。首先,介绍了多信号流图建模基本思路,给出了多信号流图的建模步骤;然后,结合典型无人机测控系统组成及工作原理,构建了无人机测控系统的多层次多信号流图模型,在此基础上开展了测试性预测和测试性优化设计,总结后给出了工程设计中的关键注意事项。研究结果表明：该方法可以有效提高无人机测控系统的故障检测率和故障隔离率,减小模糊组,优化后系统的测试性设计水平得到了提高,说明了该方法的有效性。     

基于CORDIC的梯度跟踪算法的FPGA实现

梯度跟踪算法在多飞行器测控及卫星移动通信中有广泛的应用,但现有的实现方案还存在很多缺点。该文以均匀圆阵为接收天线阵,在分析梯度跟踪算法原理及CORDIC算法原理的基础上,提出一种基于CORDIC算法与数字波束形成技术相结合的FPGA实现方案,给出电路实现原理图并使用Quartus软件进行了仿真分析,仿真结果表明该方案是正确、可行和有效的。     

实时测控计算机系统结构研究

论文概括了基于网络的功能分布式体系结构的特点和优势。针对实时测控计算机应用系统中数据处理复杂、实时性和可靠性要求高的特点,结合多处理机理论与模块划分原则,分析了系统中的功能分布问题,提出了适用于测控应用的功能分布式系统结构。     

基于遗传算法的航天测控网资源分配模型与仿真

为了解决多星在轨测控给航天测控网带来的资源压力,在分析航天测控网资源冲突现象的基础上,构建了一种航天测控网资源分配模型。该模型立足于航天测控网现有的硬件资源,在不增加测控网建设成本的基础上,引入效益因子,既优先满足测控级别较高的卫星的测控需求,又充分考虑接受测控任务时各个测控站的时延和带宽等实际因素,通过分配不同的权重,实现现有测控资源利用率的最大化,并采用遗传算法(GA)对该模型进行求解。通过仿真实验表明,与传统的资源分配方法相比,该模型的任务完成率提高了23%,测控资源利用效率为传统方法的2倍以上,而算法的运行时间与传统的方法相当。因此,在多窗口多星同时测控的条件下,该模型更能合理配置测控资源,提高整个测控网的利用效率。     

一站多机便携式无人机测控系统

针对目前多无人机协同作战应用需求,增强了无人机测控系统多机测控能力,实现了多机多系统互通互联互操作和资源共享等兼容与协同工作。分析了数字多波束相控阵天线,平台+插件的软件架构以及 XML技术的帧格式信息和参数信息描述等关键技术,研制了一款兼顾多型多目标通用化要求和后续无人机建设的扩展性需求的便携式无人机测控系统。该系统具备经扩展改造后进行新建无人机测控管理的能力,满足无人机多类型、多型号不断扩展的需求,减少无人机测控装备种类,提高综合测控保障能力,降低新型无人机系统装备建设成本。