萤火一号火星探测器磁通门磁强计高精度标定技术

介绍了萤火一号(YH-1)火星探测器磁强计的标定方法及测试结果.根据磁通门磁强计的特点和本次任务的特殊性,为磁强计设计了灵敏度、线性度、噪声、稳定度、温度特性标定试验,给出了试验环境的构建和基本步骤,以及相关试验技术方法.试验结果表明:仪器在土256 nT的磁场探测量程范围内,可实现分辨率0.01 nT,噪声控制在0.01 nT/Hz0.5(1 Hz处),可为YH-1科学探测任务完成提供有效的探测载荷.     

火星空间环境探测设计与实施

介绍了萤火一号(YH-1)火星探测器的轨道设计,以及火星空间磁场、电离层和粒子分布及其变化规律,火星大气离子逃逸率,火星地形、地貌和沙尘暴,火星重力场等科学目标.给出了探测器等离子体探测包、掩星接收机、磁通门磁强计、光学成像仪等有效载荷的组成、作用和性能指标.YH-1火星探测器的研制成功为我国后续深空探测活动打下了坚实的基础.     

萤火一号火星探测器有效载荷分系统设计

对萤火一号(YH-1)火星探测器有效载荷分系统设计进行了研究.根据YH-1科学探测任务、约束条件和特点,确定了探测器有效载荷配置为等离子体包、磁强计、掩星接收机和光学成像仪.各有效载荷采取单一工作模式,以简化控制.介绍了各有效载荷的控制和数据处理方式,以及有效载荷分系统的巡航段自检、火星空间环境探测、星星掩星实验、拍照、星地掩星实验等工作模式.对有效载荷的数据量进行了分析和设计.分析表明:YH 1火星探测器有效载荷的配置和设计能满足科学探测任务的需要,且具协调性、可操作性和资源利用充分性.     

萤火一号火星探测器科学应用数据处理技术

对萤火一号(YH-1)火星探测器科学应用数据处理技术进行了研究.给出了用磁场数据确定磁堆积区边界(MPB)特性的最小方差分析(MVA)、离子数据各质量通道权重修正和利用星星掩星数据确定火星电离层电子密度等数据处理技术,有助于进一步了解火星空间环境的本质.     

高精度微弱磁场信号采集系统的设计与实现

微弱磁场测量是研究物质特性和探索未知世界的重要手段之一。实现高精度的微弱磁场信号测量需要设计高精度的信号采集系统,而以模拟量输出的磁强计通常需要数字采集系统进行模/数转换。为此,文章设计开发基于Σ-Δ型模/数转换器(ADC)的高精度微弱磁场信号采集系统,包括系统硬件电路设计和系统核心控制器FPGA的功能设计,实现了FPGA对ADC的读写控制,以及ADC输出数据的接收和发送等。性能测试结果表明,该系统的有效采样位数可接近理论值(21位),输出噪声RMS值为1.9μV,磁场测量精度满足0.1 nT要求。     

萤火一号火星探测器电源分系统技术

对萤火一号(YH-1)火星探测器的电源分系统技术进行了研究.给出了分系统的功能、组成和工作原理.与其他传统电源技术不同,YH-1火星探测器电源分系统针对与俄罗斯福布斯(FGSC)火星探测器间的供电接口进行了适应性设计,并根据火星轨道环境特点,设计了适应长火影恶劣工作环境的自主休眠和自主唤醒等创新技术.地面试验验证了分系统适应性设计的可行性和可靠性,表明设计满足火星探测的任务要求.     

萤火一号火星探测器有效载荷分系统集成技术

对萤火一号(YH-1)火星探测器有效载荷分系统集成技术进行了研究.介绍了有效载荷数管分系统组成和任务,下行数据管理中数据采集、处理、存储和发送,以及遥控设计中遥控数据注入和宏指令方式等.给出了有效载荷分系统集成的地面技术支持,以及系统测试项目和系统模飞等内容.YH-1火星探测器采用有效载荷分系统集成技术明显减轻了整器测试的负担.     

萤火一号火星探测器长火影热控设计及试验验证

根据萤火一号(YH-1)火星探测器面临长期火星阴影环境特点,对探测器的长火影热控设计及深冷试验验证进行了研究.给出了YH-1火星探测器长火影热控自主控制流程,以及各阶段热控方案.改造现有真空环境模拟器,完成了我国第一个实现全包络20 K超低温背景模拟的探测器级真空热试验.长火影试验结果表明:YH-1火星探测器热控设计能满足度过长火影的温度要求,各单机能在出火影后成功唤醒正常工作.     

萤火一号火星探测器测控通信关键技术

基于深空测控通信特点及其技术难点,对萤火一号(YH-1)火星探测器测控通信分系统设计进行了研究.给出了测控通信方案和分系统构成,介绍了火星-地球超远距离通信,小型化测控通信系统,高灵敏度接收机.高集成度发射机,小型化高稳定频率信标,集成化、小型化遥控指令译码器等关键技术设计及主要技术指标.YH-1火星探测器的测控和数传分系统采用一体化设计方案,在质量10 kg约束条件下,实现了上行遥控通道及下行遥测通道,具备科学数据传输通道及测定轨信号发送的功能,且每个通道均有冗余备份设备.     

萤火一号火星探测器姿态控制分系统设计

对萤火一号(YH-1)火星探测器姿态控制分系统设计进行了研究.介绍了分系统的特点与组成、控制模式,设计了基于四元数的反馈控制律.采用的绕空间任意欧拉轴机动的控制方案可实现4π空间内的机动,且有较高的自主性,以确保探测器在轨运行的安全.地面模拟飞行试验验证了器上自主控制等措施.