针对传统系统工程面临的研制周期长、需求验证难、接口不明确及更改流程复杂等问题，以推力调节控制器为例开展基于模型的设计方法研究，采用MagicDraw工具进行系统建模和行为仿真，使用SCADE工具进行软件设计与代码自动生成，并利用ModelCenter工具开展了系统行为模型和软件设计模型的联合仿真。这是基于模型的系统工程在航天复杂系统工程中具体实现的一次探索与研究，该方法在复杂控制系统开发中具有重要的应用价值，为未来航天器推力调节控制器的设计提供了新的思路和技术路径。

针对大数量卫星轨迹保持控制策略自动快速计算的需求,开展了定制化保持环指标下卫星轨道控制量计算优化设计研究。在分析回归轨道特性基础上,优化了轨迹网预报参考基准计算方法,以历史精密星历构造伪观测数据,计算平均大气阻尼系数,将其作为轨迹网精密预报模型的输入,设计基于迭代修正的轨道控制量自动计算方法,通过合理选择初值、调控控制量粗筛区间,设置迭代终止门限,加快搜索速度。仿真结果表明,该方法能够快速完成卫星轨迹环到达指定西边界的控制量自动计算,为后续大数量卫星例行轨控策略高效自动计算提供理论支撑。

针对地球同步轨道(GEO)的航天器在轨加注任务规划问题,提出了一种基于分层加注的在轨加注策略,相较于传统“一对多”加注方法可有效提高加注效率。在该加注策略中,定义了一种子服务航天器(SSc),与主服务航天器(PSSc)共同完成在轨加注任务。在此基础上,基于多圈Lambert轨道转移作为航天器轨道转移模型,得到轨道机动速度增量与转移时间关系,考虑航天器载荷与任务时间等约束条件,将航天器轨道转移的燃料成本和转移时间作为目标函数,并通过改进遗传算法来优化求解航天器加注次序与轨道转移时间。最终,通过数值仿真验证了理论的有效性。

针对战场复杂环境下通过较少空战对抗数据识别作战意图的问题,提出基于元度量学习框架的作战意图识别方法。该方法通过构建基于双向门控循环单元网络,实现对空战时序数据的有效特征提取,进而提出注意力机制,促使网络实现对小样本空战数据时序核心特征的充分提取,从而获取类间差异,达到较高的空战意图识别的准确率和速度。仿真实验表明,所提方法对于空战目标意图识别具有较好的准确率和实时性,在小样本数据的情况下能够实现较好的识别性能。

结合我国空间应用信息系统特点及空间站建设,为空间机器人的遥科学任务提出一种基于时间流事件的脚本任务规划方法。设计机器人语言描述空间机器人执行的任务,通过遥编程方式进行预仿真验证并将验证后正确的脚本任务块通过IP隧道上行到空间机器人控制系统,采用可编程事件表时间驱动机制,实现空间机器人在轨自主任务执行。该方法可减少天地实时交互控制指令,避免天地通信时延问题。在空间站实验柜灵巧臂科学实验中开展仿真推演任务,满足我国空间机器人遥操作应用需求。

考虑到载人航天、探月工程中嵌入式软件的编译器存在差异,编译器生成的目标文件格式和嵌入式处理器的不同,基于嵌入式处理器虚拟化技术,提出一种通用的调试信息存储结构,支持不同目标文件调试信息的通用存储;提出一种条件断点控制技术和一种通用条件断点控制模型,实现了面向多种架构虚拟处理器的程序条件断点控制;完成调试器DIP开发和功能测试。将以上技术应用于载人航天、探月工程中多个安全关键嵌入式软件测试,发现了嵌入式软件中的深层软件问题。

针对空间攻防背景下立方星拦截问题,提出了一种Lambert求解与C-W方程结合的以燃料-时间为约束的拦截轨道快速设计方法。该方法首先在Lambert求解框架下,以燃料和拦截时间为限,建立了立方星转移时间与速度增量的模型,生成了初始拦截轨道;随后根据末端拦截精度需求,通过C-W方程进行末段导引,施加二次脉冲,对拦截轨道末端进行误差修正,使得最终误差可以满足任务要求。最后通过GMAT构建的轨道力学环境,在Matlab算法驱动下进行联合仿真验证,分析表明该算法在燃料和时间的共同约束下可获得一条优化轨道,并能兼顾末端拦截精度,具有工程借鉴意义。

基于TDOA/FDOA对地面辐射源目标的定位原理,建立了多星TDOA/FDOA联合定位模型和定位精度分析模型。针对三星和四星系统不同星下点构型,仿真分析了星下点构型对目标定位精度的影响。三星星下点构型包括星下点直线型、等腰锐角三角形、等边三角形、等腰直角三角形、等腰钝角三角形等5种情况。四星星下点构型包括直线型、三角形、凹四边形和凸四边形等4种情况。分析结果表明,增加卫星数量能够提高探测区域内目标的定位因子和定位精度;星下点非直线型的三星及四星构型,定位精度优于直线型构型,各卫星之间的基线长度尽可能长。

针对超长波天线在空间的应用前景,以北理工2号绳系卫星(BP-2)为研究对象,对空间超长波天线绳系系统的动力学建模和分析进行了研究。首先采用Lagrange方法建立了该系统的新型动力学模型,在建模过程中充分考虑系绳的质量、弹性和阻尼耗散,以及系绳释放过程中卫星质量和系统质心的变化,使动力学模型更加完善;其次分析了绳系在自由释放状态下从开始到相对稳定的运动全过程,探究了面内角、面外角和绳长的变化情况;然后考察了释放初始条件对于系统稳定性的影响,并运用遍历法得到绳系系统无控状态下的最优释放初值,为绳系卫星的空间试验提供了理论支持。

根据辐射传递原理构建了用于计算地表对空间目标辐射照度的模型,该模型以辐射传输软件计算的地表等效辐射亮度作为输入,通过对比不同地表分辨率下空间目标接收到的地球辐射照度差异,确定了在模拟仿真过程中最适合用于仿真的地表分辨率。然后,利用辐射传输软件统计分析了不同大气模式、季节、地表温度和地表类型的环境下,地表辐射亮度及其差距。利用该数据并结合模型进行了辐照度仿真计算。结果表明,当空间目标处在地表环境差异较大的地区,地表分辨率对目标接收到的辐射照度计算结果有影响,根据目标与地表的距离选择相应的地表分辨率进行仿真计算能够在保证精度的前提下减少模型计算量。

针对无人机集群抗干扰通信问题,提出了一种以同时实现信息传输速率最大化和跳频开销最小化为目标的智能快跳频算法。首先在传统Q学习基础上,利用近期信息价值增益选择跳频点,再依据对环境的观测信息,并运用矩更新方法修正基于高斯-伽马分布模型的Q值,进而实现了对无人机集群快跳频策略性能的提升。仿真结果表明,相较于随机快跳频和基于传统Q学习的智能快跳频算法,所提算法能更快地学习到性能更佳的快跳频策略。

有限元仿真提高了航天计算机结构设计的效率和准确性,但橡胶减振器的建模已成为航天计算机结构有限元仿真中的难点之一。基于材料现有试验数据或橡胶材料的已知材料参数,本文研究了减振器的两种建模方案:一种是基于橡胶减振器动态特性试验的弹簧‐阻尼单元建模法,一种是本构模型建模法。并利用试验的方法验证两种建模方法的可行性,解决了计算机结构有限元仿真中的难题,并给出了工程应用中,两种建模方法的不同适用情况。