摘要：随着软件复杂度的迅速增长,传统的基于测试的方法逐渐难以满足航天器操作系统的可靠性和安全性需求,形式化方法逐渐成为航天器操作系统安全可靠性的有效保障.基于Rodin平台,采用Event-B形式化语言,通过需求和设计重写、制定精化策略并逐步精化的方法,对航天嵌入式操作系统SpaceOS2的中断管理模块建立了需求层和设计层形式化模型,将模型检验和定理证明相结合,验证模型的正确性并且满足安全性质.

摘要：单框架控制力矩陀螺是天宫一号目标飞行器的关键姿态控制执行部件.2011年9月,单框架控制力矩陀螺随天宫一号目标飞行器成功发射,在轨工作平稳、表现出色,圆满成功完成了天宫一号姿态控制、交会对接任务、组合体姿态控制等全部在轨任务,进入扩展任务阶段.本文介绍了单框架控制力矩陀螺的任务需求、设计方案,详细阐述了其关键技术——长寿命转子轴系技术的设计与验证情况.天宫一号单框架控制力矩陀螺实现了我国自主研发单框架控制力矩陀螺的首次在轨应用,其设计、研制及长寿命转子轴系技术的攻克与验证,对我国其他型号用单框架控制力矩陀螺设计与研制,具有重要的借鉴意义.

摘要：研究了无向信息交互条件下的多卫星姿态同步和跟踪问题,分别在模型参数精确已知和存在模型参数不确定性的情形下设计分散式协同控制算法。当模型参数精确已知时,基于滑动模态变量设计的协同控制力矩,实现了编队卫星姿态的同步机动,即保证编队卫星姿态的同步,并同时跟踪期望的时变参考姿态轨迹。当在轨卫星存在模型参数不确定性和常值未知扰动力矩时,提出了一种自适应协同控制律,仍能实现多卫星姿态的同步机动。基于Lyapunov-Krasovskii的分析表明,当星间链路存在任意未知的定常通讯时延时,本文设计的控制器有效。数值仿真算例验证了本文提出的控制算法。

摘要：交会对接技术是实现太空梭、太空平台和空间运输系统的装配、回收、补给、维修、太空人交换及营救等在轨服务的先决条件,交会对接光学成像敏感器是两航天器交会对接近距离平移靠拢段唯一能够提供六自由度相对导航信息的敏感器,由安装于追踪飞行器上的相机和安装于目标飞行器上的合作目标组成,采用角反射器作为合作目标标志,完成两飞行器间的相对位姿的解算.对其需求分析、设计方案、回光能量测试等进行了讨论,该方案已在神舟十一号载人飞船、天舟一号货运飞船与天宫二号的交会对接任务中成功验证,后续针对空间站及光学舱任务进行适应性修改.

摘要：航天器系统中,系统时间同步是一项关键技术,时间同步方法的优劣将会影响航天器系统的整体性能,甚至可靠性.本文针对基于1553B总线的航天器系统,提出一种低系统开销、高精度的时间同步设计方法.该方法采用1553B总线时标功能来提高同步时间偏移补偿测算精度,通过软件手段即能满足航天器系统级、分系统级等多个层面的时间同步需求,同步精度最高达到10μs量级.本文对该设计方法进行了实验验证,结果表明,相较传统时间同步方法,该方法显著提高系统时间同步精度,满足大多数航天器系统应用需求.

摘要：针对卫星敏感器故障情况下的故障诊断与容错控制一体化设计问题,本文将敏感器有效性因子和控制器增益作为整体,利用区域极点配置方法设计综合输出反馈控制律,保证了良好的系统性能;再利用敏感器偏差的最优估计方法进行实时估计敏感器有效性因子,反解即可得到控制器增益,保证了控制的实时性和快速性;最后通过仿真验证了所提方法的有效性.

摘要：嫦娥五号(CE-5)着陆上升组合体实现了我国首次月球着陆并起飞的任务,着陆上升组合体的制导、导航与控制(GNC)系统是最重要的分系统之一.为了满足任务的重量要求、安全性要求和智能需求, GNC系统开展了轻量一体化设计,单一控制系统即可满足着陆、起飞、交会的全过程任务需求;以分层控制器为核心构建了高速鲁棒视觉避障系统,有效地节约了燃料并确保了着陆安全;在上升任务中首次实现了月面定姿定位及轨道自主入射,而交会过程主要依靠轮控保证姿态稳定度;此外,系统还具有全功能冗余和自主管理能力,提升了故障检测率和故障隔离能力.本文介绍了着陆上升组合体GNC系统的设计要点和实现情况.

摘要：国内外航天器姿轨控系统广泛应用基于1553B内总线的体系结构.针对国内航天器姿轨控系统内部1553B总线数据协议不统一带来的可集成性、可扩展性和通用性差的问题,本文设计了基于ECSS标准的姿轨控系统内1553B数据总线协议,从姿轨控系统内部总线数据业务需求分析出发,提出了四层结构的数据协议体系结构,重点介绍了在应用支持层和链路服务层应用ECSS标准的总线协议设计,并说明了协议的应用情况.应用该国际通用的标准协议,有助于实现国内航天器姿轨控系统内1553B总线数据协议的标准化,进而提升姿轨控系统体系结构的可集成性、可扩展性、以及星载设备(含软件)的通用化.

摘要：动中成像姿态机动模式作为敏捷卫星一种新的工作模式,具有机动过程复杂、姿态实时变化、指标要求更高的特点,原有的集成测试环境和测试方法难以对其进行有效验证,针对这一问题,设计了分系统集成测试方案.该方案对分系统集成测试环境的主控机、动力学模型和数据分析系统进行设计,实现了基于任务的自主测试、目标姿态计算模型和可视化测试功能,对测试方法中的机动模式的典型测试工况和指标测试进行了研究.测试结果表明,该方案可有效验证控制分系统姿态机动功能的正确性和指标符合情况,为开展分系统集成测试提供了思路.

摘要：本文研究具有参数不确定性和外部扰动的航天器姿态控制问题.针对修正罗德里格参数表征的航天器姿态模型提出一种有限时间时变滑模函数,在此基础上设计一种有限时间收敛的滑模姿态控制方法,并证明其稳定性,给出控制参数的设计方法.该方法在保证系统渐近稳定的前提下,不仅能够实现姿态跟踪误差在有限时间内收敛,而且能够实现姿态跟踪误差在设定的时间收敛,且全局具有滑模动态确定的系统响应.通过仿真结果验证本文提出方法的有效性.