星相机高精度校时计时方法

设计一种星相机高精度校时计时方法,星相机通过调节自身设备时钟使其与卫星时标严格对准,并精确记录对准误差,以实现与卫星同步信号的时间同步精度优于1μs,解决传统只记时不校时的时间同步方法存在较大系统误差的问题。通过时间同步误差分析和测量对校时计时方法进行验证,结果表明:时间同步误差最大值为880ns,可保证2台星相机与卫星平台之间的高精度时间同步,对提高测绘定位精度具有应用价值。     

基于1553B总线的卫星星时同步方法

目前卫星的绝对时间由GPS提供,并通过总线广播的方式将时间信息码发送给各卫星载荷分系统,但各载荷收到时间信息进行相应的处理后都会有一定的延时,所以需要对卫星系统进行时间同步。卫星通常使用的星上时间同步方式为GPS秒脉冲和时间信息广播相结合的方法,但此方法需要占用一定的硬件资源。为了节省硬件资源,并保证卫星星时同步的精度,文章提出基于1553B总线卫星星时同步的方法,使用同步方式字命令和时间信息广播相配合,卫星载荷利用1553B总线控制芯片内部时间标记寄存器计时,计算软件处理延时,降低系统随机误差,进而实现星时同步。经过仿真和测试验证,表明该方法可以将系统时间同步随机误差降低到100?s。该方法采用软件实现,卫星无需提供GPS秒脉冲,节省硬件资源,降低成本,适用于时间同步要求精度高、未对载荷分系统提供GPS秒脉冲的卫星系统。     

基于时钟精度加权的时钟同步算法

在AS6802同步协议的基础上,针对系统中具有不同精度等级时钟的场景,提出一种基于时钟精度加权的时钟同步改进算法。通过仿真验证证明:改进算法可缩减节点间的时钟偏差范围至原算法的10%,提高了系统的同步精度。     

空间高速总线SpaceWire节点的设计与实现

根据SpaceWire总线的组成结构以及采用的数据-滤波编解码技术,针对SpaceWire节点需要与主机设备、SpaceWire接口设备进行异步交互的特点,文章给出了一种SpaceWire节点的高效实现方案。首先,该方案在硬件设计中采用了SpaceWire节点的多时钟域设计,使得节点整体性能得以显著提升;第二,采用双倍数据速率寄存器设计来降低SpaceWire节点发送端设计难度,解决了高速数据发送问题;第三,采用手动布局接收端的底层器件来满足时序要求,解决了高速数据接收问题;第四,计算出接收端RX FIFO的理论读出时钟频率指导硬件程序设计。在此基础上,采用SpaceWire节点的点对点数据传输实验对文章设计验证,结果表明文章给出的方案可以工作在240MHz时钟频率下,满足空间高速数据传输中高可靠性、低误码率和低复杂度的要求。     

基于双向测距的伪卫星网络高精度时钟同步方法研究

针对室内高精度定位中伪卫星网络的时钟同步问题,提出利用SCPA系统双向测距技术,基于卡尔曼滤波估计算法,实现伪卫星间时钟高精度同步的方法,并仿真验证了该方法的正确性,同步精度平均可达0.003ns。     

GPS接收机精确授时技术研究

导航接收机定位后往往需要将计算得到的本地时与GPS系统时的时间差直接补偿到本地时间系统中,使得二者的时间系统达到同步,但是这种方式无法修正二者之间的频率差异,导致本地时钟在本地时修正后渐渐“漂离”了正确的系统时间,本文采用了DDS的方式控制本地时钟频率,在导航解算得到本地时偏差后,通过一个二阶滤波器,将滤波后的时间偏差...     

相干光接收机时钟恢复算法的FPGA实现

低轨小卫星在进行相干激光通信时，需要实时解决发射端与相干光接收机之间存在的时钟偏差问题。分析了时钟偏差对相干光接收机性能的影响，设计了一种基于Gardner算法的并行化时钟恢复反馈环路来对时钟的偏差进行纠正，对各组成部分的原理进行了说明，并在现场可编程逻辑门阵列FPGA上实现了该算法，将 5 GSa/s 的采样信号在 FPGA 中以 156.25 MHz 主频，分为并行 32 路完成时钟同步处理，且实时时钟同步算法仅占用 FPGA 的 590 个自适应逻辑块和 4 个乘法器单元。同时，采用自研的集成化相干光通信模块，演示了 10 Gb/s 偏振复用正交相移键控 PM-QPSK 相干光通 信系统实验。实验结果证明该方案能稳定地补偿本地采样时钟的频率和相位偏移带来的采样定时误差。以 7%开销硬判 决前向纠错码 HD-FEC（Hard Decision Forward Error Correction）为门限，系统的灵敏度优于–51 dBm。     

新一代航天电子系统现场总线及其应用

针对航天电子系统的特殊性，从航天电子系统现场总线技术的发展现状出发，结合现场总线技术的特点，分析了现场总线未来的发展方向。重点介绍了新一代航天电子系统现场总线——有限级联自动重构总线（FCARB）及其在某测量存储系统中的应用。测量存储系统可实现数据并发量10 M，时间同步精度750 ns，系统实时性260 ns。与传统的航天总线相比，新一代现场总线在自动重构、实时性、支持BIT模式、支持仪器总线等方面具有更高的性能，同时对用户更加友好，兼容性更强，能够适应高冲击、高动态等恶劣环境。     

1553B总线控制系统时间同步设计

高准确度的时间同步是实时性现场总线控制系统正确运行的基础.本文介绍了几种现场总线系统软硬件时间同步机制,针对1553B总线控制系统,通过深入分析总线协议芯片的工作时序,利用芯片内部的时标寄存器,采用软件补偿的方法,设计了一种准确度与软件和网络延迟无关的高准确度、低通讯开销的软件时间同步机制.试验表明,这种同步机制准确度可达到μs数量级.     

一种星间设备系统偏差的标定方法

针对Ka波段测距体制中星间测距设备系统偏差标定困难从而影响自主导航精度的问题,提出用星地无线电双向时间比对的方法标定星间设备系统偏差。通过两条星地双向链路并在这两颗卫星间建立一条星间双向链路进行标定。结果表明：该方法能够标定星间设备系统偏差,其RMS优于1ns,从而起到提高星间时间同步精度的目的。     

新一代运载火箭控制系统总线

介绍了目前各种高速数据总线。主要包括火线、航天光纤数据总线、SpaceWire,光纤通道、FDDI,ATM,以太网等。对比了这些总线的特点和性能,并根据火箭控制系统的性能要求,对这些总线进行筛选。最终确定光纤通道作为新一代火箭控制系统总线的首选。     

高精度测距验证系统的设计与实现

针对星间高精度测距系统地面远距离验证困难的问题,提出一种新的地面验证系统。该系统利用100 km光纤模拟地面长距离,通过测量载波相位波动并反馈控制光延时线的延时量,使光纤与光延时线总的传输延时保持稳定。本文对系统的相位传递关系及系统中存在的主要噪声进行理论分析并建立相应的模型,通过仿真和试验验证系统能够达到的精度。仿真及试验结果均表明,该系统能够抑制光纤传输延时的低频漂移,其精度能够满足高精度测距系统地面远距离验证的要求。     

SpaceWire星载网络通信协议设计

SpaceWire是ESA和NASA推荐的新一代星载数据总线标准,其应用方向之一是构建统一总线星载网络。星载网络是典型的实时系统,它对网络信息的传输时延具有严格要求。然而,传统SpaceWire网络多源、异步、事件触发的特性使它难以提供确定的信息传输时延,这制约了它在统一总线星载网络中的应用。本文为克服SpaceWire的上述应用瓶颈,提出一种基于时间触发的SpaceWire星载网络通信协议,并提出相应的节点通信调度算法,通过合理的规划使节点在确定的时间窗口发送通信数据,从而避免了网络资源冲突,使信息传输时延的确定性得到保证。     

导航星座自主导航的时间同步技术

导航星座自主导航能够有效地减少地面测控站的布设数量,减少地面站至卫星的信息注入次数,降低系统维持费用,实时监测导航信息的完好性,增强系统的生存能力。卫星时间同步是实现导航星座自主导航的关键技术之一,而星载原子时钟的频率稳定性能直接影响着卫星时间同步精度。本文基于星载原子时钟频率稳定性的Allan方差表达,建立系统状态方程,并以星间双向测量伪距差作为基本观测量,组成系统测量方程。从而,可以设计适用于导航星座卫星时间同步的Kalman滤波算法。系统仿真结果表明:通过滤波处理星间双向测距数据,不断地更新卫星时钟参数,能够实现星座卫星自主高精度时间同步。     

多通道高计数率单光子计数系统的设计与实现

光子计数探测具有极高的探测灵敏度，已成为大气探测激光雷达的主流探测手段。设计了一种基于FPGA的8通道高计数率单光子计数系统，提出了一种基于多相时钟过采样的光子脉冲检测方法，实现了2 ns的光子脉宽分辨率、200 MCPS的光子计数率、无死时间的连续多通道同步计数，具有高计数率、高实时性、高集成度的特点。系统已装备于北京遥测技术研究所研制的多波长拉曼偏振大气探测激光雷达中，在激光雷达大气遥感中发挥了重要作用。     

高动态跳频信号时钟同步设计与实现

由于跳频信号各跳之间的符号速率和符号数量不一致,特别是低速跳只含少量符号,导致时钟误差提取困难。针对高动态下的跳频信号时钟同步难题,提出基于频偏估计的钟偏反馈调整方法。该方法通过同步序列进行频率估计和钟偏估计,并结合反馈方法调整钟偏和时钟跟踪,实现了高精度时钟同步。仿真结果表明：该方法适应飞行速度7.9 km/s、加速度0.2 km/s²的超高动态,定时同步性能优越,定时精度满足高速跳频信号解调要求,且解调损失小于0.1 dB。     

光纤陀螺在新型飞行器遥测系统中的应用研究

新型飞行器利用动态瞬时角速率信号进行气动辨识。遥测系统采用光纤陀螺测量动态瞬时角速率信号,通过RS422串口与采编设备进行数字通信,通过同步信号和移位脉冲信号控制角速率信号同步采集与传输,且在传输信号中设置帧头和帧尾,保证了数据信号同步的正确性。测试结果表明光纤陀螺动态测量精度达到0.01°/s,随机振动过程中的均值漂移优于0.01°/s,且具有良好的抗力学环境能力。     

硬X射线调制望远镜卫星在轨标定数据处理

为了完成对观测源的科学分析,需要对硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星进行在轨标定。利用卫星上携带的标定放射源、探测器元素活化后产生的活化线、荧光线及有谱线辐射的天体源,对探测器的增益和能量分辨率进行标定;利用Crab脉冲星的能谱完成高能、中能和低能望远镜有效面积的标定。通过HXMT卫星与射电望远镜和伽马波段望远镜对Crab脉冲星的联合观测,对时间系统进行检验。从联合计时残差对比发现,HXMT卫星的时间系统计时准确,并且高能、中能和低能望远镜的绝对时间精度优于100μs。     

基于IM/DD体制的星间激光通信测距技术

随着当前低轨卫星组网星座计划的日益增加，对卫星间高精度校时、测距需求也越来越迫切。提出基于直调直检IM/DD（Intensity Modulation with Direct Detection）的测距技术的实现方法，使其能同时兼顾测距精度及系统成本。基于IM/DD的测距是利用高精度的秒脉冲到达时间来测量距离。使用IM/DD光通信的数据传输方式，在正常的数据帧传输中插入少量的测距信息，无需中断正常的通信模式，也无需网络时钟频率同步，数据帧的发送周期也无需与秒脉冲保持同步关系，即可使用双向单程测距方法进行测距。使用秒脉冲对本地时钟进行频率测量，对测距过程参数进行修正，只需要采用普通晶体振荡器作为本地时钟源，不需要使用高精度测距通常所需的全网络同步时钟信号或者高稳定度时钟源，便可以达到IM/DD通信码元时间量级的测距准确度和精确度，同时降低了时频同步系统的复杂度、对元器件的要求以及整个通信测距系统的成本，解决了现有技术中测距精度及系统成本不易同时兼顾的问题。     

混合总线测试技术靶场应用研究

通过对测控总线特性、混合总线测试系统软硬件架构的分析,确定了混合总线测试技术靶场应用中需研究解决的时钟同步、现有测试设备组网、测试接口适应性与通用检测等一般关键性技术问题.提出了武器装备试验混合总线测试系统设计思路,介绍了混合总线测试系统硬件组成,软件设计方法与结构.