基于SPIS地球同步轨道航天器表面充电仿真

航天器在地球同步轨道(GEO)运行时与空间中的大量等离子体相互作用,使航天器表面具有充电效应。当表面电位足够高时发生静电放电现象,产生的电磁脉冲对航天器内部敏感设备正常工作产生影响,甚至威胁航天器工作安全。文章基于欧空局开发的航天器静电仿真软件SPIS,基于PIC粒子分室算法对运行在地球同步轨道上的航天器表面充电效应进行仿真计算,得到航天器表面带电规律。结果表明,地球同步轨道航天器充电103s后达到电位平衡,最高电位达-1.05×104V;太阳能电池板外侧与内侧、内侧与航天器主体间存在数千伏电位差,易产生静电放电现象。     

面向复用的航天器轨道计算仿真分析

研究航天器轨道计算,提高精度,航天器轨道摄动方程中的模型复用性差,精度不高.为解决上述问题,改进了利用四阶龙格-库塔法求解三维二阶常微分方程组的过程,使仿真程序更易于实现和移植.采用改进的算法进行航天器轨道摄动方程的积分运算,求解出实时的航天器三维位置和速度进而算出星下点经纬度,分析了仿真的时间开销.仿真结果表明,长期的航天器运行仿真需要考虑摄动的影响,推导的四阶龙格-库塔法具有较好的可复用性,能方便地用于航天器轨道仿真中,满足仿真的精度和实时性要求.     

太阳帆航天器地球逃逸轨道解析最优控制律

针对太阳帆航天器地球逃逸轨道控制问题,给出一种新的解析最优控制律.该控制律可使航天器在逃逸过程中轨道能量变化速率最大,从而保证逃逸时间最短.考虑到地球逃逸轨道形状,引入改进春分点轨道根数对航天器运动学方程进行描述,并给出了地球逃逸轨道最优控制律的推导过程.仿真分析表明,该控制律计算速度较快,而且可以根据航天器状态实时计算姿态控制角,因此比较适用于未来太阳帆航天器在轨自主控制系统.     

高精度航天器轨道预报仿真软件的研制

在航天器的设计过程中,必须要对轨道飞行状态进行预报,以确保航天器的正常运行.高精度轨道预报仿真软件是对航天器轨道进行预报的重要工具.首先简要介绍了航天器轨道预报的理论基础,详细阐述了航天器轨道动力学模型的建立方法,接着研究了高精度航天器轨道预报仿真软件的设计思路,提出了软件的实现方法,最后介绍了利用C 语言开发的适合航天器轨道预报仿真的航天器轨道计算工具软件包"Spacecraft Orbit Calculation Tool(SOCT)",并利用STK软件对SOCT进行测试验证,结果表明SOCT达到了高精度航天器轨道预报仿真的要求.     

流星体——星际和地球轨道航天器的潜在威胁

引言 流星体，这种毫米级大小的颗粒物质，经常在夜间产生璀璨的光迹划破夜空，它会严重地危害星际和地球轨道航天器。因此，当ESA着手组建其科研与应用航天器舰队时，它谨慎地评估了流星体的撞击给这些太空任务可能带来的风险。     

航天器轨道设计系统的小型化实现

简要介绍了所开发的航天器轨道设计系统的功能,详细描述了这种小型轨道设计系统的实现策略、模块划分和总体结构。最后,指出了系统开发中的关键技术并概括了系统的性能。     

多任务航天器平台的姿态和轨道控制系统

由ＣＮＥＳ（法国航天局）倡议的法国通用卫星平台ＰＲＯＴＥＵＳ定义为一个廉价小卫星，它运行在近地轨道，无需进行重大的具体个性就能够执行多种任务。所考虑的不同种类任务是：惯性定向或对太阳定向，对地球定向（对天顶定向或对天底定向）。ＣＮＥＳ已选定ＡＥＲＯＳＰＡＴＩＡＬＥ负责ＰＲＯＴＥＵＳ平台的研制。本文先综述关键要求，然后描述现已开发的通用平台的姿态和轨道控制系统（ＡＯＣＳ）。ＡＥＲＯＳＰＡＴＩＡＬＥ合     

航天器近距离相对轨道的滑模控制

基于滑模控制原理,研究了近距离追踪航天器与目标航天器交会对接时,相对运动轨道的控制问题.首先,建立非线性航天器相对运动模型;其次,利用滑模控制原理和分数阶导数的相关性质,设计了整数阶PD控制器和分数阶PD~α控制器;最后,分别运用整数阶和分数阶控制器对未扰和受扰系统实施控制.数值仿真结果表明,整数阶与分数阶控制器均能实现对未扰和受扰系统的控制,验证了方法的有效性.同时发现,在时效性上,分数阶控制器明显优于整数阶控制器;在能效性上,达到相同控制目标时,分数阶控制器的能量消耗大于整数阶控制器.     

基于OPNET的低轨卫星网络仿真平台

为研究适用于低轨卫星网络的协议与算法,在OPNET中搭建仿真平台,包括卫星网络拓扑的设计、节点模型、进程模型以及链路模型的建立。该平台能模拟低轨卫星网络路由表的建立和数据包选路等过程。依据卫星网络运动的规律性,采用拓扑快照方式的静态路由策略,对低轨卫星网络进行路由仿真,验证了平台的有效性。     

碰撞检测技术在空间飞行器视景仿真中的应用

视景仿真技术是空间飞行器系统仿真中的关键技术之一。该文阐述了碰撞检测技术在视景仿真中的应用,旨在提高飞行器视景仿真的逼真度。文中列述了视景驱动软件Vega的8种碰撞检测方法,分析了各种方法的特点,并展示了各种碰撞检测方法应用于空间飞行器视景仿真中的结果,包括卫星星下点轨迹绘制、卫星照相效果显示等,从而证实了将碰撞检测技术应用于空间飞行器视景仿真能取得良好的仿真效果。该文为空间飞行器视景仿真以及碰撞检测技术应用者提供了应用范例,具有一定借鉴价值。     

爪型航天器对接机构容差性能分析

在航天器对接结构优化设计问题的研究中,航天器对接机构对在轨服务有重要作用,爪型航天器对接机构是新型对接机构.新型对接机构对对接任务的初始位姿偏差的容差性能需要进行研究,对接机构的性能将直接决定对接任务的成败.针对爪型对接机构的容差性能这一问题,利用三维造型软件Pro/E和机械系统动力学仿真分析软件Adams建立了爪型航天器对接机构虚拟样机模型,通过改变单参数变量方法进行对接过程仿真,对仿真结果进行对比分析,可为爪型对接机构的设计、对接初始条件确定和控制策略的制定提供参考.     

空间飞行器姿态控制器设计与仿真

该文对空间飞行器姿态系统设计了一种变结构控制器。首先,应用误差四元数法描述空间飞行器姿态运动。同时,在考虑结构摄动和外界扰动的界未知情况下,其基本方法是采用模糊规则优化滑模变结构控制的设计,并且能够在线对结构摄动和外界扰动的界进行估计,使得系统轨迹既能快速趋近滑动面又能降低抖振,从而提高了变结构控制系统的品质。仿真结果表明,该系统对模型：不确定性和外来干扰具有较强的鲁棒性,同时避免了变结构系统固有的抖振问题,性能令人满意。     

合成孔径雷达（SAR）成象舰船航迹表面速度场的计算机仿真

描述了一种合成孔径雷达（ＳＡＲ）Ｋｅｌｖｉｎ 航迹（舰船航迹） 成象的数字模型,跟据模型对不同条件下Ｋｅｌｖｉｎ航迹的表面速度场进行了数字仿真计算。计算较好地反映了航迹速度场的表面分布情况     

飞行仿真技术新的发展及其在航天领域中应用

本文综述和分析近十年来飞行仿真技术新的发展及其在航天器中的应用。这些新技术包括：仿真机，多自由度运动模拟器，全轨道目标模拟器，人工智能和虚拟现实技术等。在航天器具体应用方面包括：高精度长寿命卫星姿态控制仿真、挠性和多体的大型结构仿真、 交会对接仿直人、飞行器再入和实时故障分析和对策仿真等。     

充电站内引导电动汽车有序充电控制方法仿真

传统的电动汽车充电控制通常采用基于多代理、基于T-S模糊控制器、基于交替方向乘子的有序充电控制方法,但这几种方法的电网负荷波动率较高,为此提出一种充电站内引导电动汽车有序充电控制方法。应用滚动优化法对集中充电站进行充电时段划分;结合灰色理论对电动汽车用户短期的用电负荷状况进行预测,通过预测未来一段时间的电动汽车用户用电负荷值,对各个时段电动汽车用户的充电计划进行优化求解,最终实现电动汽车有序充电控制。为了验证上述方法的有效性,与三种传统控制方法进行对比,得出上述方法的充电负荷波动率为49.2%,通过比较可知,所提方法的充电负荷波动率最低,证明了上述方法的有效性。     

基于STK跟踪与数据中继卫星轨道设计与仿真

发展跟踪与数据中继卫星对于构建天基测控网有着重要意义.概述了跟踪与数据中继卫星的定义与任务,阐述了跟踪与数据中继卫星通常选择的轨道,分析了地球静止轨道(GEO)中继卫星的地面覆盖特性和两颗GEO星组网的轨道覆盖盲区,以及中低轨卫星组网的步骤.提出了利用STK仿真分析中继卫星星座构形的方法,设计了基于STK的适合我国的地球静止轨道、大椭圆轨道、近圆轨道三种轨道的中继卫星星座与中低轨用户星的可见性仿真试验,通过对仿真结果的分析提出了我国中继卫星星座构形的初步设想.     

多节点部分充电模型下的充电调度优化

在无线可充电传感器网络中,针对移动充电车采用多节点部分充电模型在充电调度过程中往复行驶,导致充电时间增加的问题进行了研究。提出一种新颖的多节点部分充电模型,从全局优化移动充电车在每个充电位置的充电时间,保证每个能量临界的传感器被充满电。同时提出AlgMinTime算法进行路径规划,确定移动充电车的充电环路以及对应位置的充电时间,使得环路上总充电调度时间最小化。最终通过仿真实验评估所提出算法的性能。实验结果表明,所提算法的充电调度平均环路时间相较于SOTA算法缩短9.8%。