【摘要】：隨著未來空間科學(xué)任務(wù)的復(fù)雜化、智能化,對空間在軌服務(wù)技術(shù)提出更高的要求。而由于每次實施在軌服務(wù)需要花費(fèi)大量的人力與物力,嚴(yán)重限定了在軌服務(wù)的準(zhǔn)確率與可靠性�；诂F(xiàn)如今空間在軌服務(wù)體系發(fā)展的現(xiàn)狀,本課題將開發(fā)出一款模擬空間在軌服務(wù)的仿真軟件,并模擬服務(wù)航天器為追蹤星,模擬目標(biāo)航天器為目標(biāo)星,規(guī)劃追蹤星相對于目標(biāo)星進(jìn)行漂飛、抵近、伴飛等航天器近距離操作任務(wù)。本課題旨在完成對航天器近距離操作任務(wù)規(guī)劃軟件基于C#編程語言的開發(fā)。航天器近距離操作任務(wù)在本軟件中主要分為漂飛任務(wù)、抵近任務(wù)與伴飛任務(wù),并有額外的位置保持預(yù)報功能及碰撞預(yù)警功能。同時本課題軟件與場景演示客戶端、模擬成像客戶端以及快速仿真客戶端組成分布式軟件,主要研究內(nèi)容如下:按照軟件工程技術(shù)方法,首先根據(jù)航天器近距離操作任務(wù)需求分析航天器近距離操作任務(wù)規(guī)劃軟件的功能需求與性能需求。根據(jù)任務(wù)需求、功能需求與性能需求設(shè)計軟件的人機(jī)交互界面,實現(xiàn)人機(jī)交互感良好、操作簡明的目標(biāo)。同時根據(jù)上述需求設(shè)計軟件內(nèi)部任務(wù)模塊的運(yùn)行邏輯,規(guī)劃實現(xiàn)航天器近距離操作任務(wù)各個模塊的仿真功能。進(jìn)一步為了提高軟件的運(yùn)算效率,采用matlab與C#混合編程方式,將復(fù)雜的計算方法交給matlab軟件實現(xiàn),而之后耗費(fèi)時間的迭代過程由C#語言實現(xiàn),這樣避免了matlab迭代運(yùn)算效率低的缺點,顯著縮短航天器近距離操作任務(wù)規(guī)劃時間。然后針對軟件實現(xiàn)的問題,確定軟件實現(xiàn)所需的關(guān)鍵技術(shù),利用目前主流的C#編程語言、.NET框架、多線程訪問控制技術(shù)、Socket數(shù)據(jù)通信框架等技術(shù)。結(jié)合航天器近距離操作任務(wù)規(guī)劃軟件開發(fā)的實際情況,將軟件設(shè)計為四大模塊:軟件人機(jī)交互界面、近距離操作任務(wù)規(guī)劃模塊、數(shù)據(jù)管理模塊以及數(shù)據(jù)通信模塊。并針對各個模塊中的核心模塊均給出了詳細(xì)的實現(xiàn)方案,如五個近距離任務(wù)的規(guī)劃模塊的設(shè)計與實現(xiàn)、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)以及三個數(shù)據(jù)通信接口的設(shè)計與實現(xiàn)等,并給出了軟件各個模塊的實現(xiàn)。本軟件的實現(xiàn),是基于軟件功能拓展與分布式理論的,這樣使航天器近距離操作任務(wù)規(guī)劃軟件的開發(fā)不僅僅是一款單機(jī)仿真規(guī)劃軟件,而是追求建立在網(wǎng)絡(luò)化的各大功能模塊的集成化應(yīng)用。軟件經(jīng)過測試與試用,達(dá)到了運(yùn)行穩(wěn)定、航天器近距離任務(wù)規(guī)劃結(jié)果正確,任務(wù)數(shù)據(jù)與其他系統(tǒng)傳輸穩(wěn)定流暢且具有較好的魯棒性與安全性,足以達(dá)到實際應(yīng)用需求。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V467;V556;TP311.52
【圖文】：

圖 1-1 有人在軌服務(wù)技術(shù)修復(fù)天宮實驗室鏡的維修與升級[16]哈勃望遠(yuǎn)鏡（HubbleSpaceTelescope，HST）已經(jīng)分 月、1999 年 11 月、2002 年 3 月及 2009 年 5 月共替換失效的部件，更新先進(jìn)的科學(xué)儀器以及對維修務(wù)中，還未哈勃望遠(yuǎn)鏡安裝了無人自主在軌服務(wù)接人的轉(zhuǎn)變。這五次在軌服務(wù)使得哈勃望遠(yuǎn)鏡的功延長至 2013 年，并且它的性能已經(jīng)超出開始時數(shù)后來成為目前最有效的一次使用人力的在軌服務(wù)務(wù)的必要性以及在軌服務(wù)對在軌航天器的重要性。

圖 1-1 有人在軌服務(wù)技術(shù)修復(fù)天宮實驗室遠(yuǎn)鏡的維修與升級[16]止，哈勃望遠(yuǎn)鏡（HubbleSpaceTelescope，HST）已經(jīng)分別 2 月、1999 年 11 月、2002 年 3 月及 2009 年 5 月共經(jīng)括替換失效的部件，更新先進(jìn)的科學(xué)儀器以及對維修破軌服務(wù)中，還未哈勃望遠(yuǎn)鏡安裝了無人自主在軌服務(wù)接口到無人的轉(zhuǎn)變。這五次在軌服務(wù)使得哈勃望遠(yuǎn)鏡的功能命也延長至 2013 年，并且它的性能已經(jīng)超出開始時數(shù)十也被后來成為目前最有效的一次使用人力的在軌服務(wù)，軌服務(wù)的必要性以及在軌服務(wù)對在軌航天器的重要性。

圖 1-4 XSS-10 衛(wèi)星運(yùn)行示意圖圖 1-5 XSS-10 詳細(xì)外觀示意圖匯技術(shù)實驗計劃技術(shù)實驗計劃（DART，Demonstration for Autonomous 其目的是實驗 DART 太空船與其他航天器的在軌的服務(wù)及。但可惜的是，在實際實驗過程中，DART 航天器 GPS 出現(xiàn)階段與目標(biāo)星發(fā)生了碰撞，不過這個項目還是很好的驗證可行性，為自主空間在軌服務(wù)的實現(xiàn)打下了良好的基礎(chǔ)，獲

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本文編號：2761141