中国空间科学技术

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地球静止卫星电推进轨道保持策略优化

蒯政中, 沈红新, 李恒年, 何清波

中国空间科学技术 2018, 38 (3): 69-75. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2018.0027

摘要（732）

PDF（pc）（5162KB）（692）

针对电推力器控制弧段长、传统轨道保持计算常用的脉冲假设不能适用的问题，提出了静止卫星轨道保持的平运动动力学模型和长期控制策略优化方法。由于轨道保持控制的是平均轨道要素，文章提出了一种基于春分点轨道要素的高精度平根外推动力学模型，与STK-HPOP模型比对高度吻合；提出了综合考虑轨道东西和南北控制的耦合控制优化模型，设计了基于序列二次规划的优化求解方法。仿真算例中研究了二推力器配置的静止卫星4周轨道保持问题，仿真结果表明，该方法可以优化长期轨道保持控制策略。

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对GEO卫星在轨加注的服务航天器组网方案优化

蒙波, 徐盛, 黄剑斌, 李志, 庞羽佳, 韩旭

中国空间科学技术 2016, 36 (6): 14-21. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2016.0067

摘要（938）

PDF（pc）（1873KB）（1064）

对地球静止轨道（GeosynchronousOrbit，GEO）卫星在轨加注燃料以延长其工作寿命蕴含着巨大的经济价值，而执行加注任务的服务航天器在轨组网方案直接影响在轨加注任务全局。文章以GEO卫星为在轨服务对象，开展了提供加注服务的航天器最优组网方案研究。提出了1个燃料存储站加N个加注飞行器的服务航天器体系架构，燃料存储站承载大量燃料，长期在轨稳定运行；加注飞行器机动运行，执行对GEO卫星加注任务，当加注飞行器燃料不足时，返回燃料存储站获取燃料。燃料存储站的质量、运行轨道，加注飞行器的数目、质量与运行轨道、对GEO卫星提供加注的加注飞行器任务分配等是组网方案研究的重点，建立了以对GEO卫星加注任务的响应时间短、服务系统成本低为互斥评价准则的服务航天器组网方案的多目标优化设计数学模型，分析了组网方案优化问题的求解方法及流程，采用多目标粒子群算法对服务航天器组网方案进行了优化设计，通过分析一组非支配优化设计结果对于2个互斥评价准则的平衡性，提出了1个燃料存储站加4～6个加注飞行器的服务航天器最优组网方案。

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中国空间太阳能电站发展综述

侯欣宾, 董士伟, 石德乐, 王立, 李明

中国空间科学技术 2026, 46 (4): 11-26. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0054

摘要（276）

PDF（pc）（19585KB）（228）

作为在空间进行大规模太阳能收集、转化并通过无线方式将电能传输到地面电网的航天工程，空间太阳能电站正在重新得到美国、日本、韩国、英国、澳大利亚等航天大国及有关国际组织和私营公司的广泛重视。中国从2006年开始在空间太阳能电站领域正式开展了持续的深入研究，已取得了国际瞩目的研究成果。回顾了中国空间太阳能电站领域20年的主要发展历程，重点介绍了中国分阶段空间太阳能电站发展路线图建议、具有中国特色的国际代表性空间太阳能电站创新设计方案以及在空间高压大功率发电与电力管理、高效无线能量传输等关键技术方面取得的重要成果，并提出进一步围绕空间太阳能电站关键技术的在轨验证和分阶段规模化应用发展建议，为中国开展以太空数据中心等为代表的更广泛的空间太阳能开发与利用奠定基础。

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GEO/IGSO混合区域导航星座的设计与优化算法

徐哲宇, 杜兰, 刘志豪

中国空间科学技术 2021, 41 (2): 19-30. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2021.0018

摘要（467）

PDF（pc）（6882KB）（495）

区域导航星座能够以较低成本和较短时间获得目标区域导航能力，且地球同步轨道是构建非极区区域导航星座的重要轨道类型。提出一种基于GEO（地球静止轨道）和IGSO（倾斜地球同步轨道）的区域导航星座设计方法。基于星下点轨迹特性构造对称星座设计参数和优化参数集，并考虑地球扁率长期摄动影响，计算星座轨道参数。以导航服务区的统计GDOP（几何精度因子）为目标函数，利用差分进化算法构建星座优化模型。以印度IRNSS的7星星座为例，仿真检验了设计和优化算法的正确性，讨论了IRNSS星座优化构型和轨道类型选取。本方法采用的对称星座设计参数少，能够提升GEO/IGSO混合区域导航星座的全局优化效率，为后续非对称星座快速提供最佳星数和构型设计。

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月面飞跃轨迹优化的最优协方差控制方法

苏文杰, 桂海潮

中国空间科学技术 2026, 46 (3): 130-142. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0042

摘要（225）

PDF（pc）（7032KB）（251）

月面环境的不确定性以及测量信息误差可能会造成飞跃制导精度的下降。为此，提出了一种基于最优协方差控制的轨迹优化方法，将随机不确定性引入轨迹优化过程，提高了轨迹对不确定性的鲁棒性。首先，采用机会约束最优协方差控制对飞跃轨迹优化问题进行建模，以燃料最优为性能指标，将随机不确定性下的飞行器动力学建模为随机微分方程，并引入了机会约束描述状态和推力约束。而后，设计了序列凸优化算法求解优化问题。第一步，采用零阶保持器对动力学进行离散化，引入卡尔曼滤波对状态进行实时估计，结合闭环系统的不确定性传播分析，建立离散时间随机最优控制问题。进一步，根据高斯分布的统计特征，将机会约束松弛为确定性约束，结合序列线性化方法转化为凸约束。迭代求解上述步骤得到的凸问题可以得到原问题的近似解。为验证算法的有效性，以月面平地飞跃和陨石坑探测为例进行仿真测试，在相同的约束条件下与确定性优化得到的最优轨迹对比。结果表明，提出的方法得到的闭环最优轨迹的位置和速度的标准差约为2m和1m/s，名义轨迹燃料消耗相比于开环方法只增加了不到0.1kg，闭环轨迹燃料消耗小于线性二次型调节器方法（LQR）。因此，基于协方差控制的轨迹优化方法能够应对测量和动力学的随机不确定性，提高飞跃任务的着陆精度。

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航天测控网资源均衡分配的调度方法

翟政安;唐朝京;

中国空间科学技术

摘要（2065）

研究了航天测控网资源集中管理、统一分配的工作模式,以及满足多星测控任务的测控网资源调度方法。提出了测控网均衡调度的方法。首先面向任务,将卫星测控任务按优先级划分,按最优分配的原则进行分配,使测控网能够支持的任务数量大;在此基础上,考虑测控站负荷和备份再进行优化,使测控网内各测控站的负荷均衡。相比其他方法,考虑了任务执行的成功概率,各测控站任务分配更均匀,便于测控网的管理。

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空间Internet的安全体系结构

王剑;张权;唐朝京;

中国空间科学技术

摘要（1655）

根据信息系统安全体系结构设计原则和方法,结合空间通信的特性,通过分析空间Internet的安全威胁、安全需求、安全等级、安全策略和安全机制,提出了空间Internet的安全体系结构模型。

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弱测量数据下的关机时间估计及其精度分析

谢文平;陈继业;

中国空间科学技术

摘要（1865）

通过分析关机后无助推的飞行器落点预报的问题,可以知道落点的精度取决于关机点处的轨道参数,即时间、速度和位置的准确程度,其中关机时间是影响落点精度的主要因素。文章主要研究了在测量数据不完整或缺少的情况下对关机时间的估计问题,并对其精度作了分析,并给出了仿真结果。

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分布式SAR超分辨成像的卫星编队构形优化设计方法

冉承其;

中国空间科学技术

摘要（1984）

编队构形设计是分布式卫星系统总体设计的关键问题,提出了一种编队构形优化设计方法。针对主星带辅星群体制分布式合成孔径雷达(SAR)超分辨率任务,从优化系统效能的角度出发,将满足超分辨性能的时间比率和分辨率改善因子作为编队构形优化设计的目标函数,以基线矢量为中间变量,建立了目标函数与编队卫星轨道根数的关系,并采用遗传算法求解。对不同卫星数目的编队系统进行了优化设计仿真,并与干涉车轮和钟摆编队构形方案进行了分析比较,数值结果验证了该优化设计方法的有效性和正确性。该设计方法还可改变优化目标函数,以适应用户的任务要求。

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椭圆轨道编队的构形变化控制方法

于萍;张洪华;

中国空间科学技术

摘要（1768）

推导了椭圆轨道编队的一些典型构形模态,指出椭圆轨道卫星编队的模态不同于圆轨道的构形模态,是极为丰富的。基于T-H方程的解析解,推导了副星在沿航向常值推力作用下的椭圆轨道编队的构形变化控制方法。推导的构形变化控制方法,通过合理的选择控制量的作用时刻,可达到大量节约燃料的目的。最后,给出仿真算例。

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航天器交会飞行设计方法研究

朱仁璋;汤溢;李颐黎;林彦;

中国空间科学技术

摘要（1696）

针对半自主飞行追踪星,阐述航天器交会总体设计方法。根据对接点的地理位置范围、共面轨道倾角以及目标星轨道周期与追踪星入轨点地理位置,确定交会飞行时间和两星初始相位差范围。考虑最小轨道机动动力要求与飞行轨迹安全性等因素,并兼顾地面测控条件,设计追踪星远程导引段与相对导航段的轨道机动与飞行轨迹,特别是选择与比较不同的初始轨道、调相轨道与漂移轨道以及保持点停泊时间与最终逼近段飞行时间等交会飞行要素,调整飞行时间、相位差与对接点位置,确定最佳交会飞行方案,完成空间交会任务。

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基于积分域匹配滤波的系统误差检测

段晓君;朱炬波;王光新;

中国空间科学技术

摘要（1843）

目标跟踪中,如果用于数据融合的位置或速度测元中存在系统误差,可采用最小二乘意义上的微分平滑进行滤波及系统误差诊断。由于微分平滑精度较低,由此提出积分域匹配滤波,同时用这种方法检测系统误差。数学推导证明了积分域检测系统误差的精度高于微分平滑,仿真结果亦证实了此结论。

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一种新式宽带宽方向图圆极化双环天线

董涛;郭文嘉;

中国空间科学技术

摘要（2282）

提出了一种结构新颖的双环天线,该天线具有结构简单、宽带、宽波束、圆极化等诸多优点,通过实验测试方法验证了设计的有效性。同时提出了通过附加反射板的方法提高了该天线的低仰角增益,并对天线的输入阻抗和圆极化轴比有一定的改善作用。

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GPS/SINS全组合导航系统的姿态组合算法

杜亚玲;刘建业;熊智;姜涌;

中国空间科学技术

摘要（1978）

利用卡尔曼滤波的GPS/SINS全组合导航系统中,将IMU量测的平台误差角简单的近似为姿态误差角,会带来较大的数学模型误差。文章通过分析姿态组合算法中平台误差角与姿态误差角物理意义的不同,得到了二者相互转换的关系式;从实际应用的角度出发,采用对观测向量预处理的方法,对姿态组合算法进行了改进,从而消除了数学模型误差,并且很容易进行工程实现。仿真结果表明使用改进后的姿态组合算法能够有效的提高全组合导航系统的精度。

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翼伞系统自动归航轨迹的设计

熊菁;秦子增;程文科;

中国空间科学技术

摘要（2063）

从六自由度动力学仿真结果入手,分析了翼伞系统飞行的基本特性,在此基础上进一步简化了模型。对于分段规划法,详细介绍了其设计的思想和各阶段的特点,并根据不同的情况提出了一整套的归航方案。对于最优控制法,介绍了其建模过程,在求解中采用了单位为1的量和等数量级的预处理方法,以提高计算精度,也便于加权因子的选择。通过算例验证了两种方法的可行性,并通过对比说明了各自的特点,为工程实际的运用提供了一定的参考。

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星上运动部件对气象卫星姿态影响的研究

刘蕊;王平;吕振铎;

中国空间科学技术

摘要（1887）

以中国下一代静止轨道气象卫星为对象,分析了有效载荷扫描镜运动和太阳翼步进运动对卫星姿态的影响。结果表明,有效载荷的正常扫描运动和太阳翼的步进运动对卫星姿态的影响很小,但有效载荷的黑体校准运动对卫星姿态的影响很大,必须进行补偿控制,否则卫星有效载荷扫描镜的指向精度无法满足设计要求。

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月面科研站分布式能源系统研究

袁勇, 赵晨, 曹彦, 刘志强, 胡震宇

中国空间科学技术 2023, 43 (6): 32-42. DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2023.0081

摘要（538）

PDF（pc）（3965KB）（843）

月面科研站是月球科研站的月面探测集群，由多个任务单元组成，包括月面的指挥控制中枢、月面/月地通信系统、月面能源系统以及各个探测任务单元。能源系统是月面科研站的重要组成部分，为了高效地配置、调度和运维能源系统，提出了昼间以光伏发电为主、夜间核电系统进行能源补充的分布式能源系统方案。对月面科研站的分布式能源系统开展研究，分析了各个任务平台的发电能力、分析科研站的用电需求和各种载荷用电特点，对月面科研站分布式能源系统的体系构架进行了对比分析，优选星形构架的分布式科研站能源系统方案。提出10kW级长期载荷供电方案和系统构成，对月面科研站能源系统的关键技术和建造方式进行分析，能够应用于后续月面科研站的能源系统建设和组织运维。

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一种改进的广义旁瓣相消的波束形成算法

张小飞;徐锟;徐大专;

中国空间科学技术

摘要（1984）

在分析传统广义旁瓣相消器(GSC)自适应波束形成的基础上,提出一种改进的广义旁瓣相消器的波束形成方法,即基于特征结构的GSC波束形成算法(ED-GSC),该算法在投影特征空间中引入了期望信号方向矢量,能在期望信号功率较大时保持自适应波束形成方法性能,又能在期望信号功率较小时(甚至为零)具有较好的波束保形能力,对噪声有很好的鲁棒性。仿真结果表明:ES-GSC算法在高、中、低的信噪比下都具有较好的波束形成性能,是一种性能优越的波束形成算法。

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氮气分配器设计及其在模拟器中的应用

周建辉;杨春信;韩海鹰;王晔;李高;

中国空间科学技术

摘要（1978）

在风扇换热器组件冷却方案的基础上,提出氮气分配器通风冷却方案并进行合理设计。两种方案下模拟器的流场和温度场数值模拟比较表明氮气分配器方案下发热部件冷却效果更好,该设计方案能使模拟器内部温度保持在各部件正常工作的温度范围里,氮气最大温差控制在设计目标内,对微波布线提供了重要的参考依据。

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一种统计意义下最优接近轨道快速搜索算法

刘鲁华;郑伟;汤国建;

中国空间科学技术

摘要（1744）

设计空间监视卫星时,需要分析设计卫星与大量被监视空间飞行器的接近能力。通过具体仿真实例提出了一种基于摄动模型的快速最优接近轨道搜索方法,可以大大提高仿真速度,仿真结果证实了该方法的有效性,统计参数通过了精确模型的确认,也验证了算法的可信性。

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