无线技术在航天器电子设备互连中的应用探讨

在航天器电子系统发展的研究基础上,从应用实例和发展需求两方面,对无线技术在航天器电子系统中应用的可行性和必要性进行了讨论;对比分析了几种可用的主流无线技术的特点,指出了无线技术在未来空间可能应用的领域;总结了航天器无线技术的发展方向,并提出了无线技术在空间应用中后续须关注的问题。     

一种分布式航天器综合电子系统设计

以综合电子系统层次模型为基础,提出并实现了一种分布式航天器综合电子系统设计方案。该方案以标准通用硬件模块、ASIC芯片、分层总线体系结构和空间通信协议体系作为基本的技术支撑,采用分布式的协同和并行处理,既可以提升信息网络服务能力和信息计算处理能力,也可以实现硬件模块和资源的共享及任务迁移和系统重构。在航天器上的应用表明:此方案可有效提升综合电子系统的运行效率及任务处理能力,增强综合电子系统对故障的容忍和处理能力,也能够显著提高综合电子系统的研制效率和产品化程度,使综合电子系统为构建高可靠、智能化的航天器提供所需的技术保障。     

一种航天器综合电子系统业务及协议体系架构设计

对航天器综合电子系统的通用功能需求进行分析,设计了基于空间数据系统咨询委员会(CCSDS)标准和欧洲空间标准化合作组织(ECSS)标准的综合电子系统业务及协议体系架构。体系架构包含应用层、应用支持层、传送层和亚网层,可通过各层的业务及协议组合实现系统功能。从标准业务及协议的选择过程、业务及协议体系架构设计、解决的关键技术问题等方面进行详细阐述。该体系架构可为航天器的智能化和网络化提供技术支撑,实现器载接口及协议的标准化,促进航天器设备和软件的通用化,并为航天器提供更为灵活、强大的功能。     

ARINC659总线在航天器综合电子系统中的应用研究

ARINC659总线是一种标准的多点串行通信总线,具有完备的数据通信确定性和容错性特点,非常适合在对可靠性和冗余容错性要求较高的航天器综合电子系统中作为标准背板总线。文章在对ARINC659总线架构以及通信机制研究的基础上,结合综合电子系统的标准总线体系结构,重点对基于ARINC659总线的综合电子硬件模块、软件驱动程序和表程序设计等内容进行了详细描述。应用ARINC659总线,不仅能提升航天器综合电子通信的确定性和容错性,也能使综合电子系统的设计由事件触发向时间触发模式转变,由集中式控制管理向分布式并行处理转变,从而显著提升航天器综合电子系统的故障定位、并行数据处理、快速组装与测试能力,以及提高航天器综合电子系统资源的利用率。     

航天器综合电子系统在轨重构容错技术研究

重构容错技术是指利用可重用的软硬件资源,根据不同的任务需求或故障情况进行重新配置,从而可以实现在轨升级或故障修复。文章在介绍重构容错技术的基础上,以NASA的SpaceCube处理器和BittWare公司的重构处理器为典型案例,阐述了其系统构架、重构容错设计和应用情况,总结分析了航天器综合电子系统重构容错技术的优势,如减少系统的冗余和备份,降低制造和修复成本,实现系统内部局部故障的自修复等。借鉴国外重构容错技术的发展和应用,总结出国内航天器综合电子系统重构容错技术应用存在的问题,如缺乏标准化的功能模块设计、在轨故障诊断精度较低等,并提出应开展在轨重构需求分析,以及功能模块化和可重构性的方案设计等建议,可为国内航天器综合电子系统的在轨重构容错设计及相关研究工作提供参考。     

以综合电子技术构筑航天器智能化的坦途

未来航天任务要求航天器具备在轨智能处理的能力,而综合电子系统是航天器智能化的中心。一种为未来智能化应用开发的航天器综合电子系统,将传统的遥控、遥测和数据管理功能集成为一个简便易用的标准服务功能包,同时在具有统一信息网络服务的通信能力,以及支持分布并行计算、模块化扩展升级、系统重构的计算能力和存储能力等,为在轨智能处理建立了所需的硬件和软件支持。利用这些基础结构,应用过程可以专注于航天器智能处理的实现,从而完成各种复杂任务。     

一种高可靠模块化的航天器通用接口单元设计

以综合电子系统的层次化设计模型为基础,提出并实现了一种基于模块化可伸缩的高可靠航天器通用接口单元设计.该设计以标准通用硬件模块、ASIC芯片、层次化总线体结构作为技术支撑,既可实现面向多种平台与载荷航天器的多任务接口适应性,也可实现数据接口单元内部模块资源的交叉重组与系统重构.该航天器通用接口单元已在多个航天器综合电子系统中成功应用,应用情况表明此方案能显著提升航天器通用接口单元的通用性与可靠性,增强系统故障容忍及自主处理能力,利于提升航天器的产品化批产能力与研制效率.     

CCSDS存储器访问业务在航天器综合电子系统中的应用研究

针对未来航天器中多元化的用户业务对星载设备中数据的采集、存储、修改等处理以更灵活、高效的方式实现的需求,研究分析了CCSDS制定的存储器访问业务的特点、作用及基本的工作原理。通过分析可知,应用CCSDS存储器访问业务可以有效解决当前星载综合电子系统的局限,满足未来航天器数据处理的更高要求。文章提出了其在航天器综合电子系统中的应用场景、可行性、方法和工作模式,对存储器访问业务在未来综合电子系统中应用的优势进行了初步探索。     

CCSDS子网包业务在航天器综合电子系统中的应用研究

针对未来航天器中多元化的数据对可靠性、时延等传输服务质量有不同要求的场景,研究了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)制定的子网包业务的特点、作用及基本的工作原理,通过分析可知,应用CCSDS子网包业务可以有效克服当前星载数据管理系统的局限性,满足未来航天器数据处理的更高要求。文章提出了其在航天器综合电子系统中的应用场景、可行性、方法和工作模式,对子网包业务在未来综合电子系统中应用的优势进行了展望。     

一种开放式模块化星载综合电子系统的设计与实现

为了提升卫星综合电子系统的标准化、通用化设计能力以及智能化、网络化应用水平,本文提出并设计了一种开放式模块化星载综合电子系统,通过了工程型号的实际应用验证。该综合电子系统以层次化的总线体系结构以及通用化的硬件模块、软件构件为基础构建形成一套标准服务功能包,能够根据不同的任务场景按需选装所需的功能单元,显著提升综合电子系统的货架式集成组装研制能力,同时借助统一的信息通信服务网络和软硬件基础组件,为综合电子系统的模块化升级扩展、设备级的功能重构与重组、系统级的故障容忍和恢复能力奠定了坚实的基础,为实现航天器整体的高质量、高效率、效益研制与运行提供了有力的技术支撑。     

航天器电子设备温-湿-振综合环境应力试验的设计与过程控制方法

为进一步发现产品缺陷,提高产品可靠性,需对航天器电子设备选择温度-湿度-振动综合环境进行考核。文章分析了航天器电子设备在温度-湿度-振动综合环境下的故障模式和失效机理,论述了综合环境应力试验的设计方案、过程控制方法及需考虑的影响因素,并总结了试验发展方向,为推广应用温度-湿度-振动综合环境应力试验提供参考。     

电子设备射流送风冷却特性试验研究

射流送风是载人航天器密封舱内电子设备冷却的一种有效方式,具有简单可靠、系统质量轻、换热系数大等优点.文章对中国载人航天器密封舱内2台大功耗电子设备射流送风冷却特性进行了试验研究,分析了射流风量、送风孔数、表面状态对设备平衡温度的影响.利用不超过0.4m3/min的风量,可将热流密度为315.8W/m2的设备温度控制在5...     

Mars Express spacecraft: design and development solutions for affordable planetary missions

The spacecraft designed to support the ESA Mars Express mission and its science payloads is customized around an existing avionics well suited to environmental and operational constraints of deep-space interplanetary missions. The reuse of the avionics initially developed for the Rosetta cometary program thanks to an adequate ESA cornerstone program budget paves the way for affordable planetary missions.The costs and schedule benefits inherited from reuse of up-to-date avionics solutions validated in the frame of other programs allows to focus design and development efforts of a new mission over the specific areas which requires customization, such as spacecraft configuration and payload resources. This design approach, combined with the implementation of innovative development and management solutions have enabled to provide the Mars Express mission with an highly capable spacecraft for a remarkably low cost. The different spacecraft subsystems are all based on adequate design solutions. The development plan ensures an exhaustive spacecraft verification in order to perform the mission at minimum risk. New management schemes contribute to maintain the mission within its limited funding.Experience and heritage gained on this program will allow industry to propose to Scientists and Agencies high performance, low-cost solutions for the ambitious Mars Exploration Program of the forthcoming decade.     

一种航空电子ICD管理系统改进方案

介绍航空电子接口控制文件 (ICD)数据库管理系统的特点及其在使用中存在的大量标准化问题 ,探讨应用通用软件来解决标准化问题的思路 ,并提出一种在原有管理系统上利用 Active X技术建立通用软件层的改进方案。     

遥控和遥测包应用标准在航天器中的使用方法

对遥控和遥测包应用标准（PUS）的产生历史、应用现状以及主要特性进行了分析。针对中国航天器中遥控遥测应用层格式不统一、设备和软件无法通用等问题,探讨了在中国航天器中如何使用包应用标准。文章从遥控应用和遥测应用两方面阐述了包应用标准在中国航天器上的应用方法,着重分析了遥控遥测链路协议选择、包应用标准业务选择、遥控遥测包的传输方法等方面。使用包应用标准,将有助于进一步实现遥控遥测系统的标准化,以及航天器上设备和软件的通用化。     

一种航天器热平衡试验温度稳定判据确定方法

针对典型航天器热控设计与传热过程特点,建立了设备与舱体动态耦合换热集总参数模型。提出了一种基于热时间常数的航天器热平衡试验温度稳定判据确定方法,给出了双节点耦合换热型航天器系统的热时间常数定义,建立了热平衡温差与温度变化率的对应关系。提出了基于Levenberg-Marquardt最小二乘法温度曲线拟合的热时间常数实时修正方法,该实时修正方法可用于多节点耦合换热航天器热平衡温度稳定判据确定。讨论了目前广泛采用的航天器热平衡试验温度稳定判据的适用性,研究结果可用于指导航天器热平衡试验中温度稳定判据确定。     

时间触发型FlexRay总线星载应用研究

提出将具备时间触发特征的新一代车载总线FlexRay引入小卫星星上电子系统,分析了FlexRay总线访问机制、数据帧结构、容错特性、网络时间同步等对星载应用的适应性,并给出基于该总线的星载网络设计及应用思路,对星载网络拓扑结构、节点信息传递方式、总线通信应用协议、网络节点实现等进行了初步设计,可为该总线的星载应用提供一定的技术参考。     

航天器污染控制与标准化工作

污染控制标准是航天产品质量体系的重要组成部分,通过污染控制标准化可以增加产品可靠性、安全性以及降低成本.文章主要总结了国内外污染控制和标准化工作状况,说明这些标准贯穿于航天产品的原材料、计划、设计和研制全部过程,以及介绍了污染控制标准化方面的进展情况.