用于OBDH中的实时多任务操作系统设计

参照欧空局的软件工程规范，研制了为星上数据管理任务服务的实时多任务操作系统ＲＴ８６，它的硬件环境是两个互为冷备份的主控单元（ＭＣＵ），通过１５５３Ｂ串行数据总线与多个远置单元（ＲＴＵ）联接，完成 遥测、遥控及星上多项数据库管理任务。本文介绍了其设计要点，完成星上遥测、遥控及星上多项数据库管理任务。本文介绍了其设计要点，做到了系统设计思路简单清晰，程序于修改维护，可靠性高，它为星上应用软件开发提供了     

一种高集成小卫星测控系统的综合设计

在传统小卫星测控系统的S频段应答机、中继测控单元、遥控单元及星务管理单元的设计基础上,对小卫星测控系统进行了综合设计。设计中采用低温共烧陶瓷(LTCC)、微组装工艺、键合技术、片上系统(SOC)微型芯片等新技术,将小卫星测控系统各功能单元融合在一台高集成、多功能的小型化测控产品中,实现星上资源的统一利用和测控任务的统一调度管理。与传统的小卫星测控系统相比,体积减小70%,质量减小80%,功耗降低35%,可满足小卫星体积小、质量小、功耗低的产品需求。文章提出的设计可为后续集成测控系统的设计提供参考。     

北京三号A/B卫星星务分系统信息处理技术

介绍了北京三号A/B卫星星务分系统的信息处理技术。星务分系统提高测温精度,优化控温算法,利用比例-积分-微分(PID)控制系统,实现对卫星关键部件的高精度控温功能;设计专用的协处理器,实现星上完全自主任务规划,用户只需要挑选期望观测的目标,星上自主任务规划软件就能根据目标信息完成所有观测任务的编排。借助星上全球导航卫星系统(GNSS)接收机,设计高精度时间管理系统,使得任意时刻卫星的时间同步精度优于0.1 ms,保证卫星姿态机动时的成像精度。同时,给出了综合电子技术、软件构件库和数字卫星技术在卫星上的应用情况,可为后续卫星星务分系统的研制提供参考。     

UoSAT-5卫星对地成像系统

英国萨里大学以小卫星为基础,发展了UoSAT卫星系列。文中着重叙述了星上有效载荷——对地成像系统(EIS)的设计,以及在轨道上成像的结果,证实了小型卫星的的遥感能力。EIS与传输系统为基础的处理单元相结合,使它为星上提供了实用的处理能力。EIS能在星上进行复杂的图像分析、处理和压缩。利用这些技术,可增加遥感小卫星在狭窄通信通道上的图像数据传输能力。     

对地观测卫星星上数据管理系统的功能与设计

本文根据新型对地观测卫星的任务特点,从总体上提出了星上数据管理(OBDH)系统的功能要求及设计概要。文中首先对DBDH的遥测、遥控、星上管理控制等功能以及系统的组成作了描述,并确定了OBDH与其它系统的接口规范。最后在系统的可靠性设计中除了采用冗余、某些抗软故障等措施来满足可靠性指标外,还考虑了备份基本测控系统的设想。     

卫星ATM网络中跨层设计的星上缓存管理优化方案

为提高卫星ATM(异步传递方式)网络星上缓存资源的利用率,针对利用上层协议重传的非实时数据业务,采用跨层设计方法提出了一种缓存管理优化方案—错误信元尾丢弃(ECTD)。它把信道误码引起的错误信元及后续的属于同一协议数据单元的无效信元丢弃。以早分组丢弃为基础,进一步建立了采用ECTD和不采用ECTD的分析有效吞吐量的数学模型。数值分析结果表明,ECTD具有优化缓存管理、提高有效吞吐量的作用,而且信元错误率和协议数据单元的长度越大,ECTD对有效吞吐量的改善就越明显。     

基于信息流的星载软件需求分析方法

针对星载软件数量多且设计分散,各自承担不同的信息处理任务,难以进行有效的总体软件需求分析的问题,文章提出一种基于信息流的软件需求分析方法,以系统级信息流设计为核心,首先进行信息流构架设计,明确卫星上各级总线架构;其次确定星上接口类型、数据传输协议等,并形成整星软件信息接口关系;最后根据信息流分解的结果,确定软件配置项的需求。此方法已在通信卫星领域中实际使用,结果表明它可以有效地制定星上处理规则,优化软件设计流程,增强软件设计的完备性和健壮性。     

UoSAT—5卫星对地成像系统

英国萨里大学以小卫星为基础，发展ＵｏＳＡＴ卫星系列。文中着重叙述了星上有效载荷－对地成像系统的设计，以及在轨道上成像的结果，证实了小型卫星的遥感能力。ＥＩＳ与传输系统为基础的处理单元相结合使它为星上提供了实用的处理能力。ＥＩＳ能在星上进行复杂的图像分析，处理和压缩。     

低轨星载粒子探测器布局优化研究

基于卫星工具包(STK)、MATLAB软件和国际地磁参考场(IGRF)模型,对粒子探测器在低轨卫星任务中的投掷角测量范围进行了仿真,并给出了其探测器的星上布局优化方法。研究结果表明:粒子探测器的星上布局选择与任务的探测目标相关。如果探测目标是束缚在磁场中作弹跳运动的粒子,应将探测器在朝向卫星轨道坐标系±Y轴的基础上向卫星的前进方向偏转;如果探测目标是处于损失锥中的沉降粒子,应将探测器在朝向卫星轨道坐标系-Y轴的基础上向天顶方向偏转;为实现全投掷角探测范围的探测,要使用多个探测器通过构型布局优化进行联合探测。文章提出的投掷角测量范围分析与优化方法,可推广到多种轨道高度的粒子探测卫星总体设计中,为提升卫星的总体分析设计水平提供支持。     

一种星载电子设备嵌入式集成管理单元设计

根据批量化的低成本卫星以及快速响应卫星对星上电子设备接入及管理的灵活性,电子设备功能密度、可靠性以及成本等提出的新要求,研究开发了一种基于系统级封装(SIP)技术的国产化星载通用电子设备嵌入式管理单元。将卫星电子设备的运算单元、通信接口、遥测信息采集、遥控执行、程序存储、数据存储、模拟与数字转换集成到统一的接口管理单元中,并构建通用的调度与功能软件中间件,实现星上接口和测量管理的标准化,提高了系统集成度,降低了系统功耗。     

星上遥感影像在轨处理进展研究

从星地数传、高时敏任务等对星上遥感影像在轨处理的需求出发,本文对美国、欧洲以及国内主要的星上遥感影像在轨处理进展进行了研究;以此为基础,结合星上遥感影像在轨处理框架与深度学习等智能处理技术,分析了高性能星上智能处理平台构建、基于深度学习的遥感影像在轨智能处理、多源遥感影像数据在轨融合处理、星地协同数据处理及在轨更新等星上遥感影像在轨处理关键技术;最后,对星上遥感影像在轨处理未来发展趋势进行了总结,为进一步提升遥感卫星在轨应用效能提供参考。     

北京三号A/B卫星星地一体协同任务规划设计及实现

自主任务规划技术能够充分发挥卫星在轨使用效能,提高卫星紧急任务响应能力,大幅减少对地面测控的依赖,支持多星自主协同配合执行任务。北京三号A/B卫星具备完全星上自主规划能力,包括星上自主任务规划、地面规划及星地协同规划等多种任务模式,同时具备任务数据校验、保存、恢复、删除、插入应急任务等功能。地面规划系统根据需求进行任务筛选、核对和规划,确保任务满足要求;星上利用专用处理器实现规划运算、指令编排和任务保存与执行。星地一体协同任务规划设计实现了地面和星上规划的一致性,既保证了任务的准确性和灵活性,又减少了卫星对地面测控的需求。     

面向任务的小卫星自主指令设计

为了提高卫星的安全性、可靠性和可用性,在分析小卫星遥控指令特点的基础上,提出了面向任务的小卫星自主指令设计,把以往多条独立的间接指令组成封装系列指令,星上可以自动判断指令的执行条件,发现指令执行异常时进行处理,从而简化了卫星遥控操作。封装系列指令可以由程控指令以及星上自主产生的事件启动,文章所设计的自主指令已在多颗小卫星上成功应用。     

2013年各国航天发射活动回顾（下）

欧洲 5月6日，“维加”小型火箭在库鲁发射了欧洲“星上自主性项目一植被”（PROBA—V）对地观测与技术验证卫星。它是欧空局旨在发展新航天技术的“星上自主性项目”（PROBA）的一部分，主要目的是延续“斯波特”4和5卫星上的“植被仪”所开展的任务，     

远置单元的设计和研制

远置单元是星载数据管理系统的一个重要单元,是直接面对测控用户的设备。它以80C31CPU为核心,组成智能化的测控单元,使传统的、经典的采集体制起了根本的变革,从集中采集变为分散采控;从硬件采集结构变为软、硬件结合的智能化采控设备。它与主机配合可以完成数据预处理和数据压缩、自主闭环控制、可编程序遥测等任务。设计中采用功能模块和内总线母板的先进方法,为产品通用化、系列化、组合化的要求,打下了技术基础。星栽设备中,由中央控制单元(CTU),串行数据总线(SDB)和远置单元(RTU)组成了分级分布式的计算机采控和数据管理系统。     

基于GNSS的通信星座系统的时间同步研究

为近地通信卫星星座系统提出一个将星座各星上时钟同步到地面系统时钟的新技术方案,以GNSS导航系统时钟作为高精度、高稳定的时间基准,利用地面站和星座星上的GNSS接收机基于定位原理测得各自时钟相对于GNSS系统时钟的时差量（秒脉冲相位差）,进一步得出各星时钟相对于地面系统时钟的时差观测量。每个星上时间管理单元利用一个Kalman滤波器估计星地时差模型参数,周期性更新星上时差预报,并据此估计秒脉冲调相时机,以及按照最小调相残差原则估算的调相幅值,并令PPS发生器完成相关调相操作。还设计了上述时统方案在一个典型Walker（24/3/1）星座中的应用研究,并开展了数学仿真和半物理仿真。文章还设计了一个半实物仿真方案,通过数学仿真和半物理仿真,表明该时统方法可将星地秒脉冲相位差自动控制在指定误差范围内,证实其在近地通信卫星星座系统全网时间同步任务中应用的可能性和有效性。     

星上智能信息处理技术发展趋势分析与若干思考

星上智能信息处理的主要任务是接收天基探测载荷数据,并在星上完成数据压缩、复杂海空环境下高价值目标的发现、识别与跟踪等工作,达到降低下传数据率、支持天基广域探测与全自主即时态势感知等目的.文章回顾了美国、德国等航天强国光学卫星的星上信息处理技术的发展现状,梳理总结了该技术的发展思路与关键指标.在此基础上,结合星上信息处理...     

长期载人航天器内务管理信息系统设计

基于我国即将开展的长期载人航天任务,针对航天器上大量的内务信息,分析了建立内务管理信息系统的需求背景,提出建立统一位置编码体系的观点,并以分系统存储位置编码设计为例,详细介绍了编码的设计方法,建立内务信息数据库,探讨了内务管理信息系统的设计方法,对星上变化内务信息数据传输进行设计,并结合在轨运行过程对该系统的使用加以说明。     

一种快速响应型小卫星的自主任务规划设计与应用

浦江一号卫星是由上海航天技术研究院研制的一颗快速响应型小卫星,于2015年9月成功发射,卫星质量347 kg,运行在高度481 km的太阳同步轨道。为高效、高精度识别定位地面大范围广泛而随机分布的电磁辐射目标,浦江一号卫星提出了基于单星电磁信号监测载荷与光学成像载荷综合应用的在轨自主任务规划方案。在轨应用表明:该设计解决了电磁信号监测与光学成像高效协同难题,实现了星上自主任务规划时间快于0.10 s,引导指向精度优于0.10°,单次任务连续引导目标数量多于10个,为后续多手段遥感卫星的综合应用及在轨自主任务规划设计提供借鉴。     

一种多目标变邻域模拟退火算法及成像星座任务规划方法

为提高成像星座观测任务的完成度和成像质量，提出一种多目标变邻域模拟退火算法(MOVNSA)。首先，分析了敏捷成像卫星观测任务约束和星上资源约束，构造了评价任务完成度和成像质量的目标函数，建立成像任务约束满足模型。然后通过设计多目标模拟退火算法中解的编码解码规则、变邻域搜索方法以及选拔淘汰机制，实现了观测任务成像时刻的滑动优化，兼顾提升了观测任务的完成度和成像质量。最后通过工程实例对多种算法进行测试和分析，结果表明该方法收敛速度快，优化效果好，可以在满足用户需求的前提下最大化任务的完成度。