多通道分布式航天器舱体健康数据采集方案设计

针对航天器长期处于辐照、冷热交变等恶劣环境下,内部、外部结构产生疲劳、屈曲等威胁航天器安全等因素,提出多通道分布式航天器舱体健康数据采集方案。该方案能够实时将舱体强度、力、热等飞行参数采集、存储及分时下传。采用FPGA+数字信号处理器(DSP)架构设计多通道、高精度数据采集系统,通过"调零"及"差分电桥"技术消除远距离线损阻抗及压降,并通过多级选通开关高速轮询采集变化的模拟信号。测试结果表明:电阻信号采集精度高于5‰,微弱电压信号采集精度高于2‰,可应用于航天器的实时健康监测与状态评估。     

星载LVDS总线通信接口研究

为了提高航天器系统低电压差分信号（Low Voltage Differential Signaling,LVDS）总线通信接口设计的合理性,文章基于叠加定理对该总线接口电路建立了等效电路模型,从理论上探讨了总线偏置电阻的选取范围,并结合节点电压法计算出了接收器输入端差分信号的电位,运用Matlab 7.0.1软件绘制出...     

基于五光谱TDICCD的模拟信号发生器设计

首先介绍了延迟积分电荷耦合器件（TDICCD）的基本原理,并根据某高分辨率多光谱航天相机定制的一款五光谱TDICCD的输出特性,设计了一种基于五光谱TDICCD的模拟信号发生器,给出了该模拟信号发生器的系统组成,包括图像处理电路、数模转换电路和模拟信号滤波电路。最后通过测试验证了该系统的信号波形、信号噪声和输出图像都满足设计要求,其输出的16通道模拟五光谱TDICCD信号频率可以达到20MHz,噪声控制在10mV以内,具有高精度、多通道和低噪声等特点。目前该模拟信号发生器已成功应用到新一代高分辨率多光谱TDICCD相机成像电路系统的研制中。     

基于非隔离型Weinberg变换器的放电调节单元分析与应用

文章以高压、大功率的载人航天器电源控制系统放电调节单元为应用背景,分析了非隔离型Weinberg变换器的拓扑特点、工作模态及小信号模型,对采用稳压环和限流环并联控制的环路进行建模、稳定性分析及验证测试。结果表明,基于非隔离型Weinberg变换器的放电调节单元具有良好的电能转换特性,能满足载人航天器电源新型应用的要求。     

基于Hilbert-Huang变换的航天器发射段力学环境分析

文章基于Hilbert-Huang变换,对某载人航天器发射过程中整流罩分离期间测量的力学环境参数进行处理分析,利用HHT的基函数自适应性特点,得到振动时间历程信号的时频域Hilbert谱,准确识别出信号主频率及对应时间范围。此应用案例可为地面力学试验条件制定以及运载接口条件确定提供参考。     

温度传感器调理电路的桥路分析与灵敏度研究

在载人航天器的研制过程中,高精度温度测量电路的研究对于航天产品正常工作具有重要意义。温度传感器所反映的温度水平的准确程度对航天系统的温度控制起着至关重要的作用,通常采用高灵敏度、高可靠的热敏电阻作温度传感器对航天器舱内环境温度和航天员体温进行监测。文章从理论出发对温度传感器调理电路的惠斯登电桥和热敏电阻的灵敏度进行分析,探讨了电桥的桥臂电阻和热敏电阻参数对测量灵敏度的影响,得出了满足载人航天要求的高精度温度测量方法。     

载人航天器热管理技术发展综述

载人航天器热管理是一种新的设计理念,针对大型载人航天器的特殊情况,从系统层面,主要通过流体回路和对流通风,完成航天器的热量收集、传输、利用和排散。文章介绍了国内外载人航天器热管理技术发展现状及方向,提出未来我国载人航天器热管理技术的发展方向。[     

出舱通信系统的返向信号功率自动控制方法

出舱活动任务面临载人航天器同时与多名出舱航天员之间的数据交互需求,若采用传统的恒定发射功率无线通信模式,可能由于多名航天员舱外活动位置不同导致通信不均衡及互相干扰问题。为保证所有出舱航天员的通信链路稳定,提出一种功率自动控制方法,利用位于载人航天器内部的出舱通信处理器实时接收所有出舱航天员的返向信号,并分别对信干比进行评估,根据评估结果按照外环和内环两种方式进行航天员返向信号的功率控制,最终使出舱通信处理器接收到的所有航天员的返向信号信干比接近,保证与出舱航天员之间的正常通信。通过搭建试验平台对功率自动控制方法进行验证,结果表明:该方法可实现出舱通信处理器收到的所有返向信号的信干比接近,能解决远近效应问题,提升多人出舱通信链路的可靠性。     

载人航天器在轨力学环境测量系统试验研究

为获取载人航天器上升段与在轨期间的力学环境,设计了在轨力学环境测量系统,并在载人航天器振动试验期间对其性能进行了测试,获取了航天器典型结构的力学环境数据并进行了频谱分析。将该系统测量数据与试验中载人航天器平台测点的测量数据进行了比对,结果验证了该系统的有效性,为载人航天器载荷条件的制修订提供了参考。     

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。     

基于自适应带通滤波的航天器正弦扫频试验数据处理方法

为解决传统STFT(Short Time Fourier Transform)方法因非同步采样引起频谱泄漏,造成频域曲线幅值降低,产生较大误差的问题,提出一种基于频域带通滤波的数据处理方法,通过在频域逐次移动带通滤波器的中心频率,获得信号中各个频率分量幅值的最大值。利用该方法对某载人航天器搭载的力学参数测量系统在整器正弦振动试验中采集的数据进行频谱分析,结果表明,该方法可有效获取力学参数测量系统各测点的频率幅值曲线,减少传统STFT方法产生的能量泄漏的影响。研究成果也可用于不依赖振动控制仪或无COLA通道的数据采集系统正弦振动试验的数据处理。     

一种载人航天器深空通信系统架构的设想

为保证深空探测载人航天器与地面之间的可靠通信,在分析载波频率、信源压缩技术、编码技术和调制方式的基础上,提出了一种载人航天器深空通信系统架构,综合考虑各种通信业务的需求,采用LDPC编码、SOQPSK调制等先进技术,充分利用深空通信信道宽带宽的特点。相比于现有的深空探测航天器,文章提出的深空通信系统架构可获得更高的增益,能以更高的数据速率进行可靠通信,具有一定的技术前瞻性和较高的工程应用价值,对我国后续载人登月及其他深空飞行任务具有一定的参考意义。     

航天器电源系统大功率智能配电技术

随着航天器功能的增多和容量的增大,对电源系统的配置、管理、故障检测与诊断以及可靠性和可维修性都提出了更高的要求,促使航天器配电技术向着大功率和智能化方向发展。文章介绍了“天宫一号”目标飞行器电源系统采用的大功率智能配电单元,并在此基础上提出了智能能源管理单元设计。通过采用智能数据处理、固态功率控制等改进技术,将大功率智能配电系统进一步提升和完善,拓展其应用领域,以满足未来载人航天和深空探测任务发展的需要。     

航天器回收用静压高度控制器的研制

静压高度控制器是载人飞船启动回收着陆系统的关键部件,也是返回式卫星和其它航天器回收系统启动信号的一种方式,其经受恶劣环境,性能、要求高。静压高度控制器又分为膜盒式和硅压力式,文章主要论述了硅压力静压高度控制器在回收系统中的作用,主要介绍了它的工作原理和组成,研制中解决的电路、结构及可靠性方面的问题,并给出了试验结果和研制结论。     

航天器多继电器线圈并联电路的可靠性研究

航天器配电系统中广泛采用多继电器线圈并联电路作为平台设备和负载的供电通路开关。文章从继电器互感效应入手,对多继电器线圈并联电路在指令发出、指令结束2 种工况下的电路可靠性进行了分析,结果表明目前常用的继电器线圈并联电路存在可靠性隐患。因此,针对隐患提出了在继电器线圈前串接二极管的电路可靠性优化方案。试验结果表明,优化后的电路形式可以有效提高电路的可靠性。     

载人航天器密封舱内管路设备维修设计与验证

载人航天器密封舱内配置大量的气、液管路设备,实现管路设备的在轨维修,对于提高长期在轨飞行载人航天器的安全性及使用寿命具有重要意义。文章对某载人航天器再生生保管路设备在轨维修性进行了设计,经地面充分验证后,航天员在轨完成了管路设备维修操作,结果表明本文提出的管路设备在轨维修设计正确、有效,可为载人航天器其他在轨维修设计提供参考。