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全球定位系统(GPS)的自主导航

控制工程（北京） 2002年第1期 21-31页

作者： M.P.Ananda 潘科炎

GPS自主导航系统(ANs)将在21世纪头10年利用GPsBlockⅡR导航星投入运行。ANs将为用户提供180天的自主导航精度,即使GPS运行控制中心(OCs)瘫焕,也能提供自主导航。本文介绍ANS系统的总体设计,讨论系统设计中的一些问题以及航空航天公司(A... 详细信息

GPS自主导航系统(ANs)将在21世纪头10年利用GPsBlockⅡR导航星投入运行。ANs将为用户提供180天的自主导航精度,即使GPS运行控制中心(OCs)瘫焕,也能提供自主导航。本文介绍ANS系统的总体设计,讨论系统设计中的一些问题以及航空航天公司(Aerospace Corporation)对ANs方案仿真所获得的ANs性能数据。介绍了ANs的分析方法和物理模型及其数学方程。对测量数据进行了实际仿真,仿真中考虑了影响导航性能的所有环境因素和硬件效应。给出了在正常运行条件下、在异常情况下(GPS卫星出故障),以及在核打击环境下的导航性能。讨论了导致ANs性能下降的不可观测误差源。

关键词：全球定位系统 GPS 自主导航卫星误差源

利用GPS姿态敏感器和星敏感器测量值的组合确定航天器的姿态

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控制工程（北京） 2005年第4期 39-46页

作者： Christian Arbinger Werner Enderle 潘科炎（译）

GPS在航天领域的应用有几大优势，例如可在轨获得完全的导航信息，质量轻，体积小，功耗低等。GPS定姿有许多重要的优点，可快速而可靠地实现初始姿态捕获，抗自旋速率，在执行任务期间始终有二颗GPS卫星在用户航天器视场之中可用于姿... 详细信息

GPS在航天领域的应用有几大优势，例如可在轨获得完全的导航信息，质量轻，体积小，功耗低等。GPS定姿有许多重要的优点，可快速而可靠地实现初始姿态捕获，抗自旋速率，在执行任务期间始终有二颗GPS卫星在用户航天器视场之中可用于姿态确定。此外，GPS还可作为航天器的一种安全模式姿态敏感器。因此，GPS定姿技术看来是很有前途的。但由于GPS定姿受到基线长度和信号噪声的限制，可实现的定姿精度较低，因此，GPS姿态敏感器不能用于要求高精度姿态测量信息以及基线长度受结构限制的航天器任务上。对于这些航天任务，星敏感器将是合适的姿态敏感器。星敏感器安姿精度高，鲁棒性强，且星敏感器定姿算法业已完全成熟。利用星敏感器定姿的缺点是其视场受到限制，只能在较低的角速率下工作，敏感器性能随时间推移而降低，有时还会产生恒星识别问题。考虑到GPS和星敏感器各有其优缺点，因此将GPS姿态敏感器和星敏感器组合，取长补短，看来这是极有前途的。这种敏感器组合可应用于广泛的飞行任务类型。满足高精度定姿要求。目前在德国航空航天研究院（DLR）／德国航天测控中心（GSOC）已经上马了一个研究项目，着手开发GPS姿态敏感器和星敏感器的组合定姿新算法，探索研究两种敏感器互补和彼此支持的各种可能性，以提高姿态解的精度．拓宽这种定姿技术的应用范围。本文发表的初步研究成果是在转台上进行的一次试验中获得的，试验转台上安装了一个配有4副接收天线的GPS定姿敏感器，在夜间的一次地面试验期间还在转台项上装了一个星敏感器。

关键词： GPS卫星姿态敏感器星敏感器航天器测量值试验转台航天测控中心基线长度高精度航天领域

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当前航天器制导、导航和控制的几个问题

航天控制 1999年第2期17卷 1-5页

作者：王旭东潘科炎李新峰北京控制工程研究所

提出了当前型号和预研中有关航天器制导、导航和控制技术六个方面有待解决的问题：２０００．０星上计算机实时计算轨道的时间系统和坐标系统标准化；星载高精度、高可靠ＧＰＳ实时定轨、定姿组合系统；制导、导航和控制系统的小型化；... 详细信息

提出了当前型号和预研中有关航天器制导、导航和控制技术六个方面有待解决的问题：２０００．０星上计算机实时计算轨道的时间系统和坐标系统标准化；星载高精度、高可靠ＧＰＳ实时定轨、定姿组合系统；制导、导航和控制系统的小型化；２１世纪的交会对接技术；第四代航天员舱外活动控制技术；微小智能月球车／火星车控制技术。仅提出了一些非常粗浅的想法，作为抛砖引玉，以期引起决策管理部门的重视。

关键词：航天器制导导航控制交会对接

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低开销容错FPGA系统

控制工程（北京） 2006年第1期 55-65页

作者： John Lach 陈永昱（译）潘科炎（校）

容错系统是许多工作环境（从汽车到空间探索）都要应用的一个重要系统。提高系统可靠性的常规技术是采用部件备份的手段。而这通常要显著地增加开销：如增加设计时间、测验、功耗、体积和重量。我们已经开发出一种新的容错方案，它利用... 详细信息

容错系统是许多工作环境（从汽车到空间探索）都要应用的一个重要系统。提高系统可靠性的常规技术是采用部件备份的手段。而这通常要显著地增加开销：如增加设计时间、测验、功耗、体积和重量。我们已经开发出一种新的容错方案，它利用的是现场可编程门阵列（FPGA）的独特重构能力。将物理的设计划分成一组独立的单元设计。当某个部件出故障时，用一个与其功能相似，但与该故障部件无关的单元来替换受影响的单元。固定结构的专用集成电路（ASIC）和微处理器的设计方法不同，该技术允许用独立的物理部件为不同类型的部件提供冗余的备份。对MCNC基准的一个子集进行试验的结果验证了该系统具有较高的可靠性．其定时和硬件的开销较低。

关键词： FPGA 容错

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用GPS确定小卫星的姿态

控制工程（北京） 2002年第5期 23-30页

作者： Somphop Purivigraipong Martin J.Unwin 潘科炎

引言1999年4月21日.在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场用改装后的SS-18洲际弹道导弹——第聂伯运载火箭发射了萨里空间中心研制的UoSAT-12小卫星,进行首次在轨飞行验证试验。这次发射将UoSAT卫星送入了高度为650km、倾角为64.5°的圆轨道... 详细信息

引言1999年4月21日.在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场用改装后的SS-18洲际弹道导弹——第聂伯运载火箭发射了萨里空间中心研制的UoSAT-12小卫星,进行首次在轨飞行验证试验。这次发射将UoSAT卫星送入了高度为650km、倾角为64.5°的圆轨道。该星是萨里空间中心研制的第一颗小卫星,质量约350kg。以前,萨里空间中心曾设计和制造了几颗50kg级别的小卫星。UoSAT-12是一颗科学研究卫星。

关键词：姿态控制 GPS 航天器运载火箭姿态敏感器星敏感器小卫星

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一种低成本地球敏感器的开发

控制工程（北京） 1995年第5期 38-45,16页

作者： Richard H.Anderson 张翰英潘科炎

洛克希德导弹及空间公司(LMSC)正在开发一种低成本的地球敏感器(LCES),它适合于地球同步轨道(GEO)及低地球轨道(LEO)的各种应用。LCES以最新的热电探测器阵列工艺为基础。它是用最少的元器件设计的,设计中使用了专用集成电路(ASIC)和混... 详细信息

洛克希德导弹及空间公司(LMSC)正在开发一种低成本的地球敏感器(LCES),它适合于地球同步轨道(GEO)及低地球轨道(LEO)的各种应用。LCES以最新的热电探测器阵列工艺为基础。它是用最少的元器件设计的,设计中使用了专用集成电路(ASIC)和混合集成电子技术。整个敏感器集装于一个单独的盒子中,其重量不到2.51b,功耗小于2.0W。敏感器可设计成全冗余结构。敏感器有低精度(±0.5°)和高精度±0.3°)两种工作模式。在GEO的应用中,地球被成像在X形的焦平面上,地平圈则投影在臂的中心点上。俯仰及滚动姿态可以根据地平圈位置的信息计算出来。对LEO应用,则要在孔径光阑的前面加一个反射式棱镜,以便把4个位置的地平圈图像投影到相同的焦面位置上。本文将介绍这种设计及其开发试验的结果。

关键词：地球敏感器 GEO LEO

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OPAL姿态控制系统的设计

控制工程（北京） 2002年第4期 36-42页

作者： Jaewoo Jung Naoki Kuzuya Jaime Alvarez 潘科炎

OPAL卫星的姿态是用两对磁力矩线圈和一个三轴磁强计加以控制的。一对磁线圈安装在这颗小卫星发射窗口的侧面板上,另一对磁线圈安装在底面板上。OPAL小卫星姿态控制系统的基本要求有二个:一是在小卫星发射入轨阶段降低卫星相对于其本体... 详细信息

OPAL卫星的姿态是用两对磁力矩线圈和一个三轴磁强计加以控制的。一对磁线圈安装在这颗小卫星发射窗口的侧面板上,另一对磁线圈安装在底面板上。OPAL小卫星姿态控制系统的基本要求有二个:一是在小卫星发射入轨阶段降低卫星相对于其本体轴的自旋速率,以尽量降低扰动;二是当卫星发射入轨后增加卫星的自旋速率,以满足热控的要求。为了实现这些要求,星上采用-B控制律。本文介绍OPAL卫星姿态控制系统的设计和仿真检验。

关键词：人造卫星 OPAL 姿态控制系统设计

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用于评估硬件和软件容错技术的飞行试验

控制工程（北京） 2006年第6期 55-62页

作者： R．VELAZCO 陈永昱（译）潘科炎（校）

本文介绍某专项飞行试验的动机和主要特点。该试验专门用于采集有关在数字系统中所用的各种检错和纠错方法效率的目标数据。已将该试验列入NASA于2004年发射的LWS／SET（恒星生命活动／空间环境试验台）项目框架中。文中发表了采用不同... 详细信息

本文介绍某专项飞行试验的动机和主要特点。该试验专门用于采集有关在数字系统中所用的各种检错和纠错方法效率的目标数据。已将该试验列入NASA于2004年发射的LWS／SET（恒星生命活动／空间环境试验台）项目框架中。文中发表了采用不同重离子粒子束进行地面辐射试验所获得的初步数据。这些结果为对付空间环境中存在的高能粒子所激发的集成数字电路瞬态故障的影响，提供了用硬件和软件机制实现的有效性证据。

关键词：软件容错技术飞行试验硬件评估空间环境目标数据纠错方法数字系统

空间编队飞行——分布式航天器系统开发了GPS的新功能

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控制工程（北京） 2002年第2期 25-33页

作者： Jesse Leitner Frank Bauer Jonathan How 潘科炎

本文阐明:GPS测量方案和技术不断取得进展,业已开发出能对航天器编队飞行任务进行精确定位的GPS方案。从飞行高度高达30000km(超过GPS星座运行轨道的高度)的卫星上取得了初步的肯定结果。GPS将能充当一大类多个卫星编队飞行任务的导航系... 详细信息

本文阐明:GPS测量方案和技术不断取得进展,业已开发出能对航天器编队飞行任务进行精确定位的GPS方案。从飞行高度高达30000km(超过GPS星座运行轨道的高度)的卫星上取得了初步的肯定结果。GPS将能充当一大类多个卫星编队飞行任务的导航系统,这将使未来空间科学研究发生革命。

关键词：空间编队飞行分布式航天器导航系统 GPS