天地一体化互联网络中航天器网关的设计及实现

当前空间通信的发展趋势是空间通信网与地面通信网融合,建立天地一体化互联网络的信息传输系统。针对空间数据系统咨询委员会(CCSDS)推荐的基于CCSDS空间链路承载网际协议业务(IP over CCSDS)网关协议转换技术,文章提出一种实现天地一体化互联网络的航天器网关的设计思路,即通过研制航天器网关实现IP协议与CCSDS高级在轨系统(AOS)空间数据链路协议的相互转换,并对服务质量(QoS)保证方法进行了设计。针对航天器网络搭建了测试系统平台,并对高清图像、高质量话音、计算机数据和遥测数据等网络数据的传输进行了测试,测试中通过航天器网关进行传输的所有网络数据包均无丢帧现象发生,文章提出的IP over CCSDS网关可用于构建天地一体化互联网络。     

航天器研制一体化可靠性系统设计

分析了当前国内外主流商业可靠性软件工作模块完备性不足、模块"组合化"的特点与航天器全研制周期可靠性工作数字化、信息深度关联融合实际需求的差距,设计了航天器研制一体化可靠性系统。该系统架构为产品设计工作和可靠性工作提供同一工作平台,以统一数据库为基础,深度集成不同厂家的可靠性软件,满足航天器全研制周期的可靠性数字化工作需求;对产品技术状态管理、可靠性大纲与策划、可靠性报告编制等目前需要人工工作的部分进行数字化设计;基于统一数据库,深度融合可靠性建模、故障模式与影响分析(FMEA)、故障树分析(FTA)、潜通路分析等多种可靠性软件。在探月三期工程轨道器研制中的应用实践表明:一体化可靠性系统契合航天器研制特点,能够实现全研制周期的可靠性工作数字化,提高了轨道器可靠性工作的全面性、灵活性和方便性,具有很高的工作效率。     

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.     

基于HLA的载人航天器飞行任务仿真平台研究与实现

面向载人航天器飞行任务仿真需求,根据载人航天器的特点以及高层体系结构(HLA)技术,提出了基于高层体系结构的载人航天器飞行任务仿真平台方案,设计实现了由运行管理、飞行指令、数据记录、数据可视化等功能,以及涵盖轨道、姿态、能源、动力学等多个专业仿真模型组成的仿真平台,给出了应用实例,并就仿真平台开发中的联邦开发过程、仿真模型接口软件、飞行场景三维可视化等关键部分进行了探讨。与单一的飞行任务仿真软件相比,该分布式仿真平台覆盖的专业面更全,验证内容更丰富,可扩展性更强。随着载人航天器系统飞行任务复杂程度的提高,通过对仿真平台的扩展和重用,可适应新的任务验证需求。该仿真平台可为复杂载人航天器的飞行任务设计验证提供依据,并对基于HLA的其他航天器仿真系统的联邦设计与开发具有一定的参考价值。     

载人航天器地面试验验证体系研究

在载人航天器的研制过程中,地面试验验证是保证产品在实际应用环境中正常运行、满足任务要求的主要手段之一。文章在对载人航天器试验技术与方法调研的基础上,系统总结了载人航天器试验覆盖性分析和验证的成功经验,提出了载人航天器系统级试验规划设计方法,找出了系统试验验证技术的薄弱环节。结合载人航天后续任务的特点,从试验管理、试验覆盖性分析、仿真与试验的协调、新型试验技术、试验基础设施等5个方面提出了载人航天器试验技术发展方向和需重点解决的问题,可为后续载人航天器的研制和试验技术发展提供支持。     

支持航天员操作的电连接器设计与验证

针对空间站建造期间在轨维修、航天员出舱等关键功能和任务技术难度大、空间环境复杂,常规电连接器在轨操作性、安全性及环境适应性不能满足系统功能需求的问题,文章提出了一种覆盖全系统研制阶段的航天员操作的电连接器设计与验证方法,以为复杂航天器关键功能器件的系统设计与应用提供参考。经空间站在轨验证,结果表明：运用该设计技术及验证方法的电连接器能够高效、可靠、安全地支持航天员开展在轨维修活动,可为载人航天器系统维修性设计提供技术支撑。     

航天器遥测信息传递通用接口设计

针对国内各航天器研制方与测控中心在遥测信息处理传递过程中面临的设计不统一、结构不规范、处理周期长、交互难度大等问题,采用分层模型的遥测参数处理方案,设计航天器遥测信息传递通用接口。参照空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的可扩展标记语言的遥测遥控信息交换(XTCE)标准,实现航天器遥测信息由顶层至底层、从总体结构到单个元素的规范设计。首先,建立通用规范的航天器遥测信息分层表示模型,明确航天器各分系统的分支节点;其次,详细定义航天器遥测元素标记,包括属性、可选属性、下属元素等;最后,实现了遥测信息传递通用接口软件。设计验证结果表明:航天器遥测信息传递通用接口可实现遥测信息从航天器研制方到测控中心的无损传递,提高航天器设计制造、测控管理和应用效能。     

NASA空间环境及效应(SEE)计划进展

文章介绍了NASA在1993年提出的空间环境及效应(下称SEE)计划,其目的是明确空间环境的定义,为设计、研制能适应严酷空间环境效应的航天器系统并使其正常运行提供技术支持.该计划包括认识空间环境、飞行试验和地面试验技术的优化、更新空间环境及其效应的预测模型、保存信息并将之纳入航天器的设计流程等方面.文章描述了SEE计划目前已取得的成就和未来的打算.     

一种用于近地轨道航天器的天地网络一体化方案

当前空间通信的发展趋势是空间通信网与地面通信网融合,建立天地一体化的信息传输系统。针对航天器内部网段设计和CCSDS空间链路承载网际协议业务(IP over CCSDS)的协议转换技术开展研究,提出一种适用于近地轨道航天器的天地网络一体化方案,并通过研制航天器网关实现了网际协议(IP协议)与空间数据系统咨询委员会高级在轨系统(CCSDS AOS)空间数据链路协议的相互转换,并对服务质量(Qo S)保证方法进行了设计,试验结果表明,文章提出的方案可用于构建天地一体化互联网络。     

国外航天领域结构标准综述

航天器结构是航天器系统的重要组成部分，是航天器各分系统设备与部件的安装基础，承受航天器发射时的力学环境，保证航天器入轨后在预定轨道上完成各种规定动作和既定任务。通过建立标准对航天器结构从设计、分析、仿真、试验等各个阶段进行规范，保证结构设计正确，能够发挥其功能作用，保证器上设备和人员安全（针对载人航天器）。文章调研国外航天领域结构标准，列出22项国外航天领域结构标准，对其中有关顶层要求、结构设计与分析、结构断裂控制及无损评估、结构建模仿真等的18项典型标准内容进行介绍。     

载人航天器初样试验总体规划

载人航天器初样研制阶段的系统级地面试验是为了充分验证系统总体设计的正确性以及技术要求和指标要求的满足情况,以此完善和修正系统总体方案。文章给出载人航天器初样的试验规划、试验方案、试验流程等,为后续载人航天器的研制提供参考。     

自动判读系统在载人航天器电测中的应用

为提高载人航天器电测的效率和准确性,文章引入自动判读系统。该系统判读知识表达可支持多种运算符和函数,知识覆盖面广;推理机的设计充分考虑了载人航天器测试的特点,数据判读准确性高,实时性好。系统目前已实现参数判读、指令判读、事件判读和指令监视等功能,在后续载人航天器电测中将发挥更重要的作用。     

航天器部件真空检漏试验管理系统的设计

航天器部件真空检漏试验管理系统是航天器件特殊环境试验管理系统的一个重要组成部分。文章根据航天器部件真空检漏试验管理的需求,结合软件设计开发流程规范,对试验技术流程进行了分析,设计出系统总体框架和功能模块:系统总体框架分为数据资源层、业务逻辑层和客户层;功能模块分为试验任务管理模块、个人任务管理模块、试验数据管理模块、试验归档管理模块、试验资源管理模块、基础配置管理模块和系统管理模块。该试验管理系统将使航天器部件真空检漏试验管理工作更加高效、合理。     

一种基于单机EMC试验结果的航天器系统级电磁兼容性分析方法

为提前识别单机电磁兼容性（EMC）试验超标情况对于航天器系统级电磁兼容性的影响,提出一种基于单机试验结果的航天器系统级电磁兼容性分析方法,即在单机EMC试验结果基础上,考虑安装位置影响,与系统级传导、辐射的敏感度限值和接收机灵敏度进行比较,获得安全裕量。对直立姿态两舱结构航天器的典型设备（包含非射频类产品、射频类产品和供配电产品）进行仿真计算,分析单机EMC试验超标结果对于整个航天器以及运载火箭电磁兼容性的影响。与实际测试数据的比较结果表明,所提出的分析方法能够实现利用单机EMC试验结果对航天器系统级电磁兼容性进行有效预测。     

航天器真空热试验测控系统应用现状及发展趋势

航天器真空热试验是航天器研制过程中必不可少的试验项目。文章阐述了航天器真空热试验测控系统的特点和面临的挑战,总结归纳了航天器真空热试验测控系统的应用现状,分析展望了航天器真空热试验测控系统未来的发展趋势。     

试论航天器环境可靠性试验

文章从航天器特点、航天器试验的目的和重要性、一般武器装备的可靠性试验状况以及可靠性试验的发展史出发进行分析,从而得出了可靠性是航天器试验的目的、环境是航天器试验的手段的结论.从这个意义上讲,称航天器的研制试验、鉴定试验、验收试验、发射前的合格认证和运行试验的试验项目和要求与各类组件级设备、各分系统、系统级组成的试验矩阵为航天器环境可靠性试验矩阵.每一项试验都是航天器环境可靠性试验的不可或缺的组成部分;减少试验类别或项目、或降低要求,虽然可以得到减少经费、缩短研制周期的好处,但势必要冒失效或性能降低的风险而付出应有的代价.     

大型航天器真空热试验过程管理系统设计与实现

针对大型航天器真空热试验过程中由于试验工序复杂、参试单位接口众多、大量过程表单纸质化等原因造成试验管控难度大、试验过程数据可追溯性差的问题,基于面向服务架构(SOA),采用业务流程管理的系统化方法,通过柔性化流程引擎,设计并建立了大型航天器真空热试验过程管理系统。该系统已在我国最大的空间环境模拟器KM8完成部署,并成功应用于某重点型号热试验。运行结果表明,该系统有效提高了试验效率,实现了大型航天器真空热试验的数字化、可视化、精细化动态管控。     

航天器温度数字测量系统的多机通信

温度测量是真空热试验中一个重要的测量项目,数字测量技术是适应真空热试验温度测量需求多样性的一项新的应用技术,而实现多机通信则是数字测量系统的关键技术之一。文章建立了具有多种多机通信模式的真空热试验航天器温度数字测量系统,阐述了不同多机通信模式的通信原理与协议,介绍了利用上位机管理软件VB6.0实现串行通信以及对温度数据进行管理的方法。     

航天器环境工程研究与展望

文章对航天器环境工程的发展进行了科学的探讨。文章指出：开展高可靠、长寿命航天器环境试验评价及防护技术研究,是航天器环境工程的长期重点发展方向;开展月球探测器特殊环境效应与模拟试验技术的研究,是探月工程的需求;航天器环境效应综合预示系统及航天器虚拟总装工艺技术,是未来发展的趋势;而建立空间环境天地一体化应用系统和建立空间环境试验与总装生产体系,是未来发展的模式。     

屏蔽度仿真在航天器电磁兼容性分析中的应用

提出了一种采用s参数法结合CST-MS软件进行航天器屏蔽度仿真分析和预测的方法。在航天器舱体结构内的发射天线和舱体结构外的接收天线处分别设置端口,通过计算端口间的s参数来分析计算舱体结构的屏蔽度,并将仿真分析结果与实测结果进行对比。对比结果表明,仿真计算结果与实测验证结果基本上是一致的,充分验证了采用s参数法结合CST-MS软件对屏蔽度仿真分析,具有很好的实用性和计算精度。这种方法应用于航天器设备级和系统级,能够显著降低航天器电磁兼容性(EMC)分析的难度,并能在一定程度上简化航天器前期设计中EMC试验验证的需求。