新一代通信卫星平台综合电子系统研究

卫星平台电子系统的先进性在很大程度上代表了卫星的先进性,随着通信卫星平台载荷容量的增大及功能的扩展,对星载电子系统提出了高性能、高可靠、智能化、集成化、小型化、产品化等要求。目前,国外通信卫星平台已经普遍采用了"综合电子"的设计理念,综合电子系统主要任务涵盖了数据处理、星务管理、供配     

国外商业通信卫星平台可靠性分析

进入21世纪以来,通信卫星技术高速发展,大容量、高功率、长寿命、高可靠的通信卫星是当前全球商业通信卫星领域发展的主流。通信卫星平台的可靠性已成为卫星运营商、卫星制造商以及航天保险人和经纪人所关注的焦点。商业通信卫星平台的可靠性通常用卫星故障率、保险损失率等指标来衡量。2004年左右,国外咨询机构对商业通信卫星平台的可靠性进行     

高轨卫星星载计算机优化设计与实现

首先对当前星载计算机系统在高轨卫星领域的应用现状进行了分析，主要涉及处理器最小系统的存储器设计、数据共享及总线协议设计等。针对上述3个方面存在的不足，提出了处理器最小系统存储器优化设计方案，解决了存储器应用与选型的困境；采用“存储器+FPGA电路”的设计方法，实现了主备机数据共享；提出了一种自适应总线协议设计方法，解决了1553B总线协议通用性较差等问题。提出的设计方法，在中国下一代大容量通信卫星平台的星务计算机系统中得以应用，并取得了较好的效果，为星载计算机系统后续优化设计工作提供了新的思路。     

通信卫星篇

正中国通信广播卫星起步于20世纪70年代初,在80年代以后得到快速发展,广泛用于电视广播、电话、电报、传真、数据传输、远程教育和远程医疗等业务。自1984年东方红-2卫星成功发射以来,中国通信广播卫星走过了从探索到实践、从试验到实用、从单星到公用平台、从国内到国际的道路,先后取得了自主研制实用通信卫星,开发大容量、长寿命、高可靠通信卫星公用平台,通信卫星整星出口等成就。作为中国通信广播卫星的主要承研     

研制中的新型卫星天线

得克萨斯仪器公司正在为美国空军研制一种“有源”的卫星天线。这种天线要论证的一项技术是在未来的通信卫星转发器中用固态器件取代行波管放大器。由于行波管放大器牵涉到可靠性、尺寸大小、重量、高压要求、复杂程度和成本费用等方面问题,所以这种替换技术的前途对卫星设计和工作具有极其重大的意义。可靠性问题的重要性可以从下列实例中看出:由福特航空航天公司研制的国际通信卫星-V,星上共有27个工作行波管转发器,其备份行波管竞达16个之多。尽管如此,由于目前还没有在价格/性能关系方面显得更为有利的其它部件,所以行波管放大器长期以来一直在星载微波功率     

星载观测平台的视线误差分析

为分析星载观测平台各项误差源对视线测量精度的影响,研究了一种基于多参量的视线测量误差建模与评价方法.不同于以往卫星、相机的空间测量方式,针对卫星、转台、相机的观测结构,构建了从惯性空间到光学传感器像平面的目标成像模型及星载观测平台视线测量模型.通过推导星载观测平台视线测量误差与观测中13项误差源的关系,提出一种基于灵敏度分析的误差评价方法,并在三个轴向上分析了各项误差源对星载观测平台视线测量精度的影响.利用蒙特卡罗仿真试验验证了理论模型的有效性.结果表明,卫星轨道误差、卫星姿态误差、载荷平台角振动误差、内外框架转动误差、像平面目标像点的位置量化误差是影响星载观测平台视线测量精度的主要因素.该方法能够科学评估各项误差源对星载观测平台视线测量精度的影响,对星载观测平台的总体设计具有重要的应用价值.      

国际通信卫星的新宠

在一片“私有化”的呼声中,国际通信卫星组织将对国际通信卫星进行更新换代,一向追求高新技术的国际通信卫星组织这次把锈球抛向了欧洲,“欧洲星3000”(E3000)平台成了国际通信卫星的新宠,新一代国际通信卫星NI-ALPHA中的首颗将采用E3000平台。这是欧洲首次从美国手里抢得国际通信卫星组织的合同,无异于与虎争食。 国际通信卫星组织有143个成员国,自1965年发射晨鸟1号以来,现已发射7代国际通信卫星。新一代     

前景广阔的东四增强型平台

正东方红四号增强型平台(DFH—4E,简称东四增强型平台)是我国自主研发的中大容量通信卫星公用平台,从最初的设想到目前已有近10年的历程。东四增强型平台的研制与应用,极大地促进了我国通信卫星水平的提升与国际竞争力,是当前我国通信卫星的主力应用平台。本文对东四增强型平台的研制历程、技术特点以及应用现状及前景进行阐述。     

2021年国外通信卫星发展综述

1 总体态势 2021年,国外共实施39次通信卫星发射,成功将1388颗通信卫星送入太空,其中军用通信卫星1颗,民商用通信卫星1387颗.自1958年12月18日第1颗通信卫星成功发射以来,国外已经成功发射4760颗通信卫星.截至2021年12月,国外共计有3065颗通信卫星在轨运行,通信卫星仍是全球在轨数量最多的一类...     

中国通信卫星平台简介

通信卫星平台的功能强弱对通信卫星的整体技术水平具有较大的影响,它是除了转发器和天线以外的卫星重要组成部分,主要包括结构与机构、热控制和电源等分系统,为转发器和天线正常工作提供支持、控制、指令和管理保障服务。中国先后研制了东方红－2、3、4小型、中型、大型3种通信卫星平台,它们均由中国空间技术研究院研制,对中国通信卫星的发展起到了重要的推动作用。     

基于AFDX的航空电子系统可调度性分析

航空电子全双工交换式以太网(AFDX,Avionics Full Duplex Switched Ethernet)是新一代大型飞机机载网络的首选方案,构建其上的航空电子系统应保证强实时应用在时限内完成.针对现有AFDX实时性研究仅给出网络延迟上界的不足,综合考虑了任务的响应时间以及实时消息在AFDX网络中的传输延迟.建立了使用AFDX网络的航空电子系统模型,分析了分布式任务序列的整体时间需求.应用全局分析思想,给出任务序列的最坏情况响应时间,为系统实时性的评价和优化提供了理论依据.仿真结果表明该分析给出了紧凑的任务序列响应时间上界.     

基于一次性突发原则的TTE网络实时性能优化

确定性通信的发展，促进了时间触发概念的引入。时间触发以太网（TTE）通过提供3种流量类别来支持混合安全性的实时应用:时间触发（TT）流量，具有完全的时间确定性；速率约束（RC）流量，具有确界的端到端延迟；尽力传（BE）流量。如何实现时间触发机制下RC流量实时性能的紧性分析，仍然是决定TTE网络顺利应用的开放式问题。在FIFO服务策略的假设下，将“一次性突发原则”的分析方法引入到TTE网络中，以观察该原则在时间触发网络性能分析中的影响。不同于航空电子全双工以太网（AFDX），具有更高优先级的TT流量会对RC流量的延迟分析产生关键影响，从而导致一次性突发分析的复杂性。通过建立聚合TT流量在及时阻断模式下的到达曲线模型，从而获得单条RC流量端到端的服务曲线模型，基于此实现了RC流量的最坏情况端到端延迟（WCD）评估，进一步完成了一次性突发原则下的分析对比。相较于已有工作，一次性突发原则可以得到RC流量更精确的最坏端到端延迟上界评估结果，有助于改善TTE网络性能评价紧性。通过A380拓扑组网案例的对比分析，相比于传统方法，所提方法RC流量平均延迟减少了12.05%。      

结合短帧优先的权重轮询AFDX端系统发送策略

提出一种新型的端系统虚链路调度（VL）策略,该策略在短帧优先基础上结合权重轮询（WRR）进行调度,既确保了重要短帧的优先级又可以平衡其他不同优先级信号的延迟上限。应用网络演算理论推导了基于该新型调度策略的端系统不同虚链路的延迟上界,研究了最大延迟上界与不同权重比及其帧长之间的关系,并建立了基于OPNET的航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络模型,仿真分析新型调度策略与短帧优先、带权重轮询调度算法下端系统数据的发送延迟。结果表明,该新型调度策略有效可行,降低了短帧虚链路的最大延迟时间,提高了长帧数据中较重要任务数据的处理带宽,适用于具有较多重要短帧并具有不同优先级数据的机载系统网络。      

空间科学实验平台气液回路方案

空间科学实验平台是为突破单一化实验装置设计模式而研制的一种多用途空间科学实验平台. 根据空间科学实验平台内气液回路设计的相关问题, 给出了回路系统中主要设备的相关设计方法, 包括循环风机、气-液换热器、冷板, 并根据传热效率和系统安全性的考虑, 对流体工质的选择提出建议. 初步分析结果及国际类似研究证明, 气液回路技术结合其他主动及被动热控制措施, 可以很好地满足空间实验平台内部仪器设备及样本的不同温度控制要求.      

一种保持数据完整性的数据集成机制的探讨

目前,企业数据往往分散于各个独立的业务系统中,因此不能很好的实现数据的统一管理和集成,基于对分布异构数据资源特点的分析,提出了一种保持数据完整性的数据集成机制.该机制通过三级模式(本地模式、局部模式和全局模式)的映射建立了层次化的数据模型,屏蔽了数据的异构性,并提出了一个数据完整性检查算法,即在数据集成中保证了基于全局模式的数据完整性,从而达到了既能实现数据资源的共享,又能将分布异构的数据资源形成有机整体的目的,最后以地震行业前兆数据集成平台的某一应用场景为例,说明了该数据集成机制具有保持数据完整性的能力.      

基于优先级赤字轮询调度的WAIC网络延迟分析

航空电子机内无线通信（WAIC）在降低飞机重量和节省成本等方面的优势让其在航空电子系统的应用上具有可观的前景。为了研究基于802.11的WAIC网络的传输延迟并保证其可靠性,提出了一种优先级赤字轮询调度（PDRR）的介质访问控制（MAC）协议。首先,通过确定性网络演算方法为MAC层协议的活动建立了到达曲线和服务曲线模型。其次,充分考虑无线通信物理层的特点和所结合信道反转方法,给出了WAIC网络流量调度最坏情况下的端到端延迟的评价方法,可以发现信道反转后稳定的信道容量提供了较为保守的延迟界限。最后,通过案例分析对比了高优先级的WAIC节点与普通优先级节点的延迟界限以及信道反转的影响。结果表明:高优先级节点比普通优先级节点具有更好的实时性,并且可以通过增加平均信噪比来改善传输的延迟界限。      

嫦娥五号探测器GNC系统设计

为实现我国首次月球样品无人采样返回任务,设计了嫦娥五号(Chang’E 5)探测器制导、导航与控制(GNC)系统.根据任务要求和探测器特点,GNC系统设计分为轨道器GNC子系统、返回器GNC子系统和着上组合体GNC子系统.给出了嫦娥五号探测器GNC系统的架构设计、工作模式以及在轨飞行结果.结果表明,GNC系统设计正确,成功完成了动力下降、起飞上升、交会对接、返回再入等关键动作,实现了月球表面起飞上升、月球轨道交会对接以及携带月壤以近第二宇宙速度二次再入返回的三项首次任务,各项功能性能满足任务要求.     

卫星综合软件的体系结构研究

分析国内外卫星综合软件的现状和发展趋势,阐述设计软件体系结构的重要性．提出一种卫星综合软件的分层模块化体系结构,对此体系结构进行详细地分析和说明,并对其在软件复用、软件开发和测试方面的应用以及优点进行分析,表明分层模块化软件体系结构是提高卫星软件开发效率的有效途径．     

基于网格的电路功能可靠性仿真系统

功能可靠性仿真是建立系统功能与可靠性一体化分析的综合仿真技术,论述了电路功能可靠性仿真系统的体系结构、功能及其实现的故障建模、故障虚拟注入、仿真器集成、故障自动判别等主要技术方法.为解决电路功能可靠性仿真系统中长仿真时间和大数据量存储的难点,提出了基于网格计算技术的体系结构,研究了仿真服务、分析服务和数据管理服务的实现方法,建立了通过网格平台向电路功能可靠性仿真系统提供虚拟计算和存储的能力,减少了系统分析所需要的仿真时间,实现了大量仿真结果数据的分布式存储.基于上述技术思想,实现了以TyrensGrid为网格平台、PSpice为仿真内核的TG-CFRS软件原型,证明了基于网格的电路功能可靠性仿真技术的有效性.