基于多体制的空天飞行器在轨相对导航系统架构研究

本文提出的基于多体制的空天飞行器相对导航方案既兼顾了合作目标的导航测量又具备对非合作目标的相对导航功能,实现了一套系统兼顾多目标特性,有效扩展了飞行器在轨操控的应用范围。     

分布式WSN系统中的拜占庭故障算法研究

在分布式WSN系统中,簇内有相当多的无线传感器节点,这些节点可能会部署在各种环境中,采用从单个传感器上所获取信息可靠性不高。为了提高系统的可靠性,需要对多个传感器节点采集数据进行综合,这样就可以有效地提高所获得数据的精度和可信度。研究了在系统节点发生拜占庭故障的情况下,利用现有WSN的数据融合方法以及安全系统中的拜占庭将军问题,提出了一种新的基于OM算法与贝叶斯检测算法的容错检测算法,合理而有效的进行数据融合,减小拜占庭故障对系统的影响,从而使所有节点做出一致决定。通过仿真得出该算法可以保证节点决策具有较高一致性的情况下仍有较高的故障节点减少率。     

基于故障分类优化拜占庭容错服务

本文在Byzantine fault tolerant状态机复制容错系统研究基础上,将主复件故障划分为Muteness故障和Non-Muteness故障,对主复件进行Muteness故障检测。当系统中主复件故障只是Muteness故障时,Muteness故障检测结果可以缩短view change时间,优化系统性能,提高了系统可用性。     

空天飞行器总体布局快速设计系统研究与实现

飞行器总体布局设计作为空天飞行器总体设计的核心工作之一,与飞行器总体性能和技术指标密切相关,其设计与控制贯穿空天飞行器研制全过程。基于空天飞行器总体布局“五约束”、“六要求”、“十流程”,提出了空天飞行器总体布局快速设计系统方案,并基于CATIA VPM数字化设计环境开发了原型系统。工程实践结果表明,文章提出的系统方案解决了飞行器外形、结构布置、系统布置和质量特性快速精细化设计及总体布局设计难以自动调整、快速迭代优化的难题,实现了飞行器外形、结构布置、仪器设备的参数化、实体化、具体化、可视化及质量特性动态分析与评估。该成果后续还可推广应用于其他航天器研制。     

拜占庭系统技术研究综述

随着分布式系统规模的增大,设计复杂度也不断提升,系统可靠性所面临的问题也越来越严峻。由于拜占庭协议能够容忍包括人为失误、软件bug和安全漏洞等各种形式的错误,其系统技术和实现方法越来越受到研究者们的重视。介绍和总结了目前拜占庭系统技术的研究成果,分析了目前拜占庭系统的研究现状,并探讨了拜占庭系统的发展趋势。通过分析得出：1)拜占庭系统性能上仍然与已经实用的非拜占庭系统相距较大,占用资源数量仍然较多,需要进一步研究其性能和资源优化技术;2)通过检测错误或者定期修复来降低系统中的错误,是延长系统可持续运行时间的方法,需要研究新的、高效的全面检测拜占庭服务器、合理定期修复等保障系统可持续运行的方法;3)实际应用背景和需求及其特定错误类型的处理方法对拜占庭协议和功能等提出了不一样的要求,需要研究拜占庭系统在实际中的应用和可用性。     

基于Multi-Agent的空天飞行器智能系统通讯技术研究

为实现空天飞行器操纵和控制的完全自主,提出了基于Multi-Agent的空天飞行器智能化系统的通讯模型;Agent通讯是决定Multi-Agent系统能否高效运行的关键技术之一,为实现基于Multi-Agent的空天飞行器智能系统中各Agent间的交互、协商与合作,即Agent的通讯问题,提出了一种基于FIPA-ACL的空天飞行器智能化系统的通讯技术;最后通过仿真实现了通讯过程.     

空天高速飞行器航迹融合技术研究

空天高超音速飞行器(HTV-2、X-37B和X-51A等)是一类新型目标,这类目标本身的运动特性复杂,在现有探测条件下难以实现实时且完整的探测跟踪与航迹融合;文章根据空天高超音速飞行器的已知运动特性以及探测跟踪的难点,分析了传统航迹融合研究不适应于空天高超音速飞行器的难点及不足之处,在此基础上,提出一种针对此类目标的协同跟踪融合思想;以此为背景,首先具体阐述本文协同跟踪与航迹融合的思想,进而提出针对空天高速飞行器的可能有效的目标模型、航迹融合系统结构及具体算法的研究方向。     

空天飞行器的舵伺服系统设计

空天飞行器对舵伺服系统的性能要求越来越高,不仅要求承载能力强、质量小,还必须可靠性高和维护方便。针对此类要求,对空天飞行器的舵伺服系统进行了设计,以电气双余度控制和双绕组永磁同步电机为关键技术。其中驱动控制器采用1553B总线、CAN总线和422总线相结合的形式,解决了与飞控、系统内部和测试设备的通讯问题;作动器采用双余度齿轮副和滚珠丝杠副直推式传动机构,并通过锁定电机轴的方式来实现舵面的锁定功能,提高了系统的可靠性;进行了系统联合仿真分析,实现了最大工作舵偏角为25°、角速度为53.2°/s、系统线性度偏差为0.2%、不对称度为0.4%、超调10%以内和过渡时间193ms以内等主要指标,结果满足系统指标要求。经在航天总体单位中的实际应用,舵伺服系统满足空天飞行器的性能要求。     

基于网络化的航天器智能GNC系统体系架构研究

智能化的导航制导与控制系统(GNC)是提高航天器在轨自主运行能力及其智能性的关键分系统。本文从航天器GNC系统智能化的意义、智能GNC的基本特征、智能等级划分、国内外航天器智能信息系统研究现状等方面进行了介绍,结合国内航天器GNC系统研究现状,提出了下一代基于时间触发以太网(TTE)技术的航天器智能GNC系统体系架构,指出了需要研究的主要内容及关键技术,为航天器智能GNC系统的发展提供技术参考。     

高超声速天地往返飞行器研究

介绍了天地往返飞行器的分类和发展现状,着重阐述了组合式吸气发动机为动力的高超声速天地往返器的特点及关键技术,指明了未来天地往返飞行器发展的趋势和重要意义.     

基于高层体系结构的航天发射场电磁环境系统设计

航天发射场电磁环境较复杂,必须做好各电子设备的电磁兼容,才能确保航天发射任务圆满成功;为此,设计了一种基于高层体系结构的航天发射场电磁环境系统,对航天发射场的电磁环境进行测量、显示和评估;采用分层设计的思想,给出了系统的总体结构;按照发射场系统划分的方法,将仿真系统的联邦成员划分为8类,给出了各联邦成员的交互关系;整个系统的信息交互采用时间戳方式,在时间推进机制上采用基于时间步长的推进方式,给出了系统运行时间支撑环境RTI的时间管理算法;最后,将系统进行集成实现,并在卫星发射任务中进行检验;仿真时间从0s到400s,步长为1s,仿真结果表明该系统测量的电磁频谱的电平值与理论值基本吻合,误差小于0.01dB,完全满足发射场电磁频谱监测的需要。     

基于STKX和HLA的空天仿真系统研究

在运用STK与HLA进行分布式空天仿真时缺少应用集成框架。为此,提出基于STKX和HLA的空天仿真系统。研制支持可变参数,且覆盖所有CONNECT命令的STKX适配器,对基本RTI进行面向对象封装,以实现包括运行库与辅助支持工具的HLA适配器,运用两级适配器搭建系统集成框架,并将其投入应用。结果表明,该框架能简化调用流程,提高执行效率。     

基于UML方法的空间交会GNC仿真系统设计

为提高建模的快速性、可靠性、可维护性和可扩展性,采用面向对象技术对空间交会GNC仿真系统进行分析与设计.该仿真系统采用统一建模语言进行设计,从用户角度对 GNC仿真系统需要实现的功能进行了概念建模,从方案实现角度对交会系统核心对象、类及其相互关系进行了功能建模,另外采用序列图、状态图及协作图对关键的事件、流程及其活动进行了行为建模.仿真系统已得到初步实现,可以支持不同仿真背景,不同建模粒度下的仿真要求,应用结果验证了建模的特点,说明本设计方法具有一定的应用价值.     

一种适用于POP工艺GNC模块的测试系统设计

高可靠性POP工艺的GNC模块,创新采用了无框架结构,以三维互连为层规划准则,集成了信息处理组件和多种传感器,通过三维堆叠实现了立体互连,形成具有多种外设接口的正交立体集成结构的导航制导通信模块;由于其高集成度和小型化的特点而大大增加了测试难度;采用主从协同系统设计方法,构建了一种针对小型化航天电子产品的新型测试系统,测试系统硬件部分采用通用化、标准化设计,实现对产品在特殊环境条件下的测试;软件架构采用分层构件化设计,将单元测试和专项测试相结合,对产品各项功能和性能实行独立测试;经实际应用满足了对GNC产品的测试需求,该测试系统功能齐全,操作简单,利于总体维护及系统级调试,是对GNC模块可测性、可算性的巨大提升。