软件定义测控系统体系架构与关键技术

为了满足快速变化的民商航天测控需求和小卫星及大型星座的快速发展导致的测控任务爆炸式增长需求，将软件定义技术这一被认为改变游戏规则的革命性技术，从互联网行业引入航天测控系统，提出了软件定义航天测控系统体系架构，实现测控系统新一轮技术革新。文章首先分析了传统航天测控系统体系架构及存在问题，其次讨论了软件定义航天测控系统具有层次化设计标准，应用接口开放，系统集中控制，基础资源可灵活重组等技术特征。随后分析了该体系架构的优势及标准接口与规范、软件定义射频前端、软件定义信道和软件定义基带4项关键技术，并对软件定义测控系统发展作出了展望。研究结果表明相比传统测控系统软件定义航天测控系统架构更能满足日益发展的航天事业对测控资源的需求。     

基于冗余主从节点架构的飞行器遥测参数采集系统研究

基于冗余主从节点架构，设计了一种器载遥测参数采集系统，承担信息汇总功能的中心节点采用双机热备份，在出现故障时经自主判别和切换，可实现控制权快速切换，提高了系统的可靠性和重构性。采编单元的供电与信号采集模块采用一体化设计，降低了配套电缆网设计难度和重量。测试结果表明，该系统能有效地满足航天飞行器遥测参数隔离采集、传输和故障隔离的要求，实现遥测参数的高可靠、高精度采集和传输，对于工程应用具有一定的参考意义。     

用于卫星入轨段测控的箭载天基测控中继系统

为满足卫星入轨段关键遥测参数下传和遥控指令上传的需求,设计了一种用于卫星入轨段测控的中继系统,方案主要基于火箭现成天基测控终端和卫星现成测控设备。介绍了中继系统的组成、工作原理和工作流程,研究了天基测控相控阵天线波束指向算法,设计了一种卫星遥测、遥控信号中继功能的地面测试系统。该箭载中继系统在快舟一号甲火箭上完成了两次飞行试验验证,两次飞行试验中继转发的卫星遥测数据完整,箭载卫星通信终端接收用户卫星遥测数据的载噪比大于20dB;地面测控中心接收天基遥测返向信号比特信噪比相对接收门限有3dB以上的余量。试验表明,该箭载天基测控中继系统通信链路余量充足,工作可靠,相比通过地面测控资源保障或卫星自身使用天基测控可节省一半以上成本。     

基于CPCI的飞行器测控通信系统一体化自动测试平台CSCD

分析了飞行器测控通信系统测试需求,提出了实现一体化、自动化测试的设计目标,给出了基于CPCI总线的一体化测试方案,其软件功能满足不同测试流程的测试需求,测试过程及进度可配置。通过设备的集成化、一体化设计,减少了设备数量、降低研制费用,大大提高了测试效率。同时,测试平台的通用化设计,能够满足不同项目的测控通信系统测试需求,实现了地面测试设备的再继承和重复使用。最后展望了自动化测试在测控通信系统中的技术发展和应用前景。     

低轨航天器天基测控方法研究

我国的航天器测控主要依赖地基测控系统实施,随着民用和军用需求的不断增加,太空运行的低轨航天器数量越来越多.仅依赖地基测控系统满足这些航天器的测控需求越来越困难,费用也越来越高.探索新的、有效且经济的测控模式势在必行.天基测控技术是航天器测控发展的方向,研究和应用天基测控技术具有重要的实用价值,可以解决困扰我国航天领域多年的测控资源紧张问题.在分析美国NASA数据与中继卫星系统相关技术的基础上,提出了我国低轨航天器天地基测控模式,讨论了该模式的运行原理,设计了该模式的仿真系统,分析了应用该模式需解决的关键技术问题,通过基于设计的仿真系统对提出的测控模式进行了验证.验证结果表明了提出的天地基测控模式可行,可以满足低轨航天器的测控需求.      

中国载人航天测控通信网全面升级 陆海天基三位一体护航

记者从中国载人航天工程测控通信系统总设计师单位北京跟踪与通信技术研究所获悉,中国自行设计、研制和建设的陆海天基三位一体的载人航天测控通信网,第一次正式携起手来,通力合作为天宫一号及后续进行的交会对接任务护航。     

交会对接任务中的测控通信

在神舟八号飞船与天宫一号的交会对接任务中,其动作主要依靠测控通信系统来实施与完成。要实现距地面343千米高空轨道中高速运动的两个飞行器安全对接,测控通信系统面临哪些难点?中国载人航天工程测控通信系统副总设计师谢京稳在接受记者采访时介绍     

基于VPX总线的智能供配电系统设计

介绍了VPX标准及技术特点,提出了基于VPX总线架构的供配电系统组成和功能,并对各板卡的供电、控制、指令等进行分析,形成技术方案。实现了各功能板卡间的优化配置,开展了相关的试验验证。试验结果表明,该系统稳定可靠,具有广泛的应用前景。     

数控锁相频率合成器设计与试验

针对北京ＴＴＣ＆Ｍ站地面编码遥测基带设备的性能指标要求,设计了一种高性能数控连续可调频率合成器,应用于航天测控系统中。重点介绍了利用锁相环技术提高输出频率的分辨率和稳定度的方法;详细论述了吞脉冲程序分频的思想及其电路构成;对锁相环路各主要组成部分的设计过程也作了说明。     

天上测控站——跟踪与数据中继卫星

航天测控系统是航天系统的重要组成部分,主要用于对航天器进行跟踪测量、监视控制和信息交换。从事航天活动的国家都建有不同规模与水平的航天测控系统。初期的航天测控系统主要由航天测控中心、航天测控站组成,后来又有测量飞机和测量船     

航天器的低轨道卫星网络接入

随着空间技术的发展,航天器网络化的趋势不断增强。航天器不仅需要将数据实时地传输到地面,而且需要与其他航天器实现信息共享。通过建设LEO卫星网,容易实现航天器的数据传输与共享,但是航天器的网络接入是研究难点之一。如果针对不同系统采用不同的接入方法,将增加接入的复杂度。通过采用区域路由方法,提出一种通用的接入方法,不仅简化了航天器卫星网络的接入,也简化卫星网络系统的设计,实现了接入方法与网络设计的适当分离。计算机模拟表明该方法的可行性。     

萤火一号深空测控设备

深空测控通信是实施深空探测的关键技术, 萤火一号探测器是中国第一个深空探测器. 本文介绍了深空测控通信的特点、存在的技术困难及需要攻克的关键技术, 描述了萤火一号火星探测器的测控通信技术方案及星载测控设备的功能分配, 给出了星载测控设备的基本配置情况及主要技术指标. 萤火一号探测器的测控和数传采用一体化设计方案, 在10 kg重量约束条件下, 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, 而且每个通道均具有冗余备份设备.      

航天器电源母线品质地面测试方法浅析

航天器供配电系统作为航天器上用于产生、存储、控制、传输与分配电能的子系统,其地面测试与评价工作是航天器地面电测工作的重要组成部分。航天器电源系统作为典型的直流分布式电源系统,其母线品质与系统稳定性密切相关。通过对航天器电源母线品质地面测试与评价方法进行分析,给出了测试系统的简要设计,并对技术发展趋势进行了预测。     

空间用固态限流保护电路的小型化设计与实现

设计了一款采用指令控制模式且具有通断指示和限流保护调节功能的固态限流保护电路,可替代空间电源母线中的熔断器,用于浪涌电流抑制和负载过流保护。为满足产品的小型化设计需求,电路采用厚膜工艺布局布线,微组装技术生产制造。通过电路仿真、版图设计及应用测试,电路性能满足设计要求,且产品尺寸仅为25mm×23mm×55mm,在小型化设计方面具有显著优势,作为新兴的固态配电保护产品在空间供配电系统中具有良好的应用前景。     

基于星联网的深空自主导航方案设计

为了降低地面测控系统的负担、提高深空探测器的导航效率,提出了基于星联网的航天器自主导航概念,对星联网的应用体系进行了设计。借助脉冲星、星间链路等手段实现星联网系统中基准航天器完全自主的高精度导航,用户航天器通过与基准航天器或其他用户航天器的交互通信与测量就可以实现自身状态估计。以地月转移任务为例,设计了星联网系统在地月空间的具体应用方案,分析了地月空间基准航天器的配置与自主导航方法,阐述了用户航天器的单层与多层导航策略。对基于脉冲星与星间链路观测的基准航天器自主导航进行了仿真,验证了观测基准航天器或者其他用户航天器时,地月转移段航天器自主导航的可行性。结果表明:基准航天器可以达到20 m的定位精度,用户航天器可以达到优于30 m的定位精度。基于星联网的航天器自主导航是可行的,发展星联网可以为我国构建天基自主基准导航系统提供有力支持。     

扩频测控体制信号捕获方法分析

扩频综合基带设备集成了遥控、遥测、测距、测速等多种通用功能,在扩频测控体制的发展中占据重要的地位.针对综合基带设备的复杂需求,分析了传统信号捕获方法的局限性,在此基础上提出一种改进的扩频测控信号捕获方法.对载波多普勒范围进行子区间划分,采用二次频率调谐和分段积分累加来扩展频率捕获范围.引入非线性变换解决非相干测控体制下基带数据翻转造成的捕获性能恶化问题.通过仿真结果验证方法的有效性.最后分析了改进方法的捕获性能,可以为综合基带设备研制和测控体制参数设计提供参考.     

航天测控资源优先级设计分析

对卫星测控资源的优先级进行设置是卫星测控调度首要考虑的因素。首先在对测控资源工程需求进行分析的基础上,研究了影响测控资源优先级设置的9个基本原则,并完成各原则的定量化描述;然后通过建立改进TOPSIS(逼近于理想解排序法)模型得到了测控资源优先级的设计方法。最后结合实例给出优先级的计算过程,验证了设置过程和结果的可行性,为进一步研究测控调度算法提供参考。     

空间飞行器用的VM循环低温制冷机研制

本文叙述了用于空间飞行器的VM循环低温冷机的研制。它也用在野外、机载红外雷达、高级夜视或前视装置上。该机具有振动小、寿命长、运转可靠等优点。采用优化设计,精确选择各个结构参数,设计了特殊的同平面双行程驱动机构和良好的传热装置以及先进的磁力传动器,研制出风冷和水冷两种不同型式的单级77K制冷机。试验证明,各项性能指标均达到设计要求,性能稳定,运转可靠。