一种位宽可变的CRC校验算法及硬件实现

在箭上通信中,数据校验是必不可少的,循环冗余校验CRC就是一种普遍采用的校验方法。本文介绍了箭上设备通信框图,比较目前在箭载计算机中普遍采用的几种基于FPGA的CRC校验算法。在分析不同算法优缺点基础上,提出一种输入数据位宽可变的串行计算算法。该算法耗费资源少,配置灵活,易于移植,适合在各类箭载计算机的FPGA平台上实现CRC校验码实时计算。目前该算法已经过仿真验证,并在新一代运载火箭飞行试验中得到成功应用。     

控制系统数字化仿真技术

控制系统数字化仿真技术采用自主开发的新的建模方法，对高达七八十阶的微分方程组的运载火箭动力学方程未作任何简化和弹性峰值补偿，将针对各种飞行状态的火箭箭体参数变化用预处理的方法进行技术处理，不但克服了小型仿真机内存小的困难，而且大大缩短了箭体方程解算帧时，在小型机上实现了多波道同时进行的高精度的实时仿真模型。     

仿真系统中CIG实时性问题研究

在本文中对计算机成像系统在成像制导仿真过程中的一些主要延迟因素作了分析。在假定系统带宽有限的条件下对延迟进行了补偿，并对补偿算法的工程实现问题进行了讨论。仿真结果表明该补偿算法在假定带宽范围内具有很好性能，提高了计算机成像系统的实时性。     

脉冲数字系统的设计

本文概要地论述了数字计算机用于运载火箭姿态控制系统设计的实践,从方案论证、方案模拟试验到用数字计算机实现控制的运载火箭姿态控制系统的设计.阐明了脉冲数字系统要求数字计算机所具有的主要功能.根据功能要求,又提出数字计算机速度要求、精度要求、存贮器容量要求和关键外部设备A/D转换装置的要求.数字计算机用双倍字长和串行规划法进行计算来满足精度要求.用中断处理和多寄存器、预取的办法解决计算速度问题.根据任务要求确定存贮器容量和A/D装置形式.最后介绍了数字计算机实现运载火箭姿态控制任务的概况. 用数字计算机实现姿态控制有很多优点.它具有极大的灵活性.用数字计算机实现的网络精度高、误差小,校正特性精度不受环境条件的影响.在连续系统中,多级运载火箭要用多套带不同校正网络的放大器,现在只需要一个数字计算机,在完成制导计算任务的同时完成各级姿态控制任务.原来要采用专门的调零装置来调去一级发动机零位,用了数控后,计算机不增加设备,就把这个任务完成了.随着开关电路集成度的提高,计算机可以做到体积小、重量轻、可靠性高.随着控制任务难度加大,用数字计算机可以实现用线性电路难以实现的控制方案,例如自适应控制方案. 数控系统的分析综合方法是成熟的,箭上计算机发展的现状已具备了实现数控方案的条件.我们在箭上计算机实现了姿控系统的要求,并测试其特性,测试结果见附录一.当特性符合要求后,再用该计算机做姿态控制系统的半实物模拟试验,试验结果见附录二.     

容错箭载计算机的硬件故障注入方法研究

容错机制和设计方案的正确性验证是容错箭载计算机研制的重要环节,验证方法有理论计算、软件模拟和硬件模拟等3种。硬件故障注入法采用人为引入故障方法可加速系统的失效,并通过观察系统在出现故障之后的行为反应对容错计算机系统的容错能力进行评价,更适合工程应用。本文研究采用硬件故障注入方法和特定容错测试仪,对容错箭载计算机的容错机制和设计方案进行了正确性验证,为容错箭载计算机的工程应用奠定技术基础。     

某系列运载火箭多射向发射姿态控制方案研究

介绍了某系列运载火箭实现多射向发射的几种方案 ,比较了它们的优缺点。重点对转动平台和由箭载计算机实现的两种方案从姿态控制系统角度进行了阐述     

扰动引力场对远程火箭影响的分析及补偿方法研究进展

在分析扰动引力场影响机理的基础上，梳理了目前垂线偏差及扰动引力影响的分析方法。介绍了垂线偏差和扰动引力快速重构的主要研究进展。最后从弹道诸元、制导诸元和箭上实时三个方面评估了扰动引力场影响补偿的方法。本文的工作为提升扰动引力场下远程火箭的精度和快速反应能力提供了支持。     

运载火箭制导系统惯性器件误差补偿方法研究

提供了对运载火箭制导系统惯性器件的各项主要误差在飞行中进行实时补偿的方法，以提高运载火箭将卫星送入轨道的精度。文中以中等精度惯性器件为例，对运载火箭计算其补偿效果。     

一种多星分离的姿控联合仿真方法

现阶段仅依据多体动力学,难以准确分析和评估多星分离时含调姿过程的近远场分离过程。因此针对一箭多星任务的分离安全性设计需求,提出了一种姿控联合仿真方法,实现了近远场分离的实时调姿仿真。计算结果表明,该方法与专业弹道软件相比,计算误差不超过5%。同时为了进一步研究结构参数、动力学参数和调姿算法等变量对分离方案的影响,结合拉丁超立方采样和蒙特卡罗打靶法,优化了采样空间,从而可以快速分析变量偏差、采样方式对不同分离工况的影响,进而准确判定分离方案的安全性。该方法实现了参数的自动化设置,可有效提高仿真效率,能为一箭多星发射任务的快速论证及分离安全性设计需求提供有力支撑。     

基于信号辨识的运载火箭实时减载控制技术

运载火箭在高空风区域飞行时,其自身结构载荷的约束对气动载荷提出了控制要求,为了降低高空风对运载火箭飞行的影响,减小运载火箭的气动载荷,保证其在高空区飞行的安全可靠,提出了一种简单可行的实时减载控制方法。首先,通过非线性状态观测器估计方法,获得箭体绕质心运动的角加速度信号以及捷联惯组相对质心的位置,计算出箭体绕质心运动产生的线加速度信号;其次,从运载火箭上捷联惯组测量到的视加速度信号中减去箭体绕质心运动产生的线加速度信号,消除箭体绕心运动产生的影响,进而获得箭体质心位置附近的视加速度信号,参与实时减载控制。仿真验证了该控制方法可以有效降低运载火箭的气动载荷,提高了运载火箭在高空风区域飞行的适应能力。     

FPGA-based operational concept and payload data processing for the Flying Laptop satellite

Flying Laptop is the first small satellite developed by the Institute of Space Systems at the Universität Stuttgart. It is a test bed for an on-board computer with a reconfigurable, redundant and self-controlling high computational ability based on the field programmable gate arrays (FPGAs). This Technical Note presents the operational concept and the on-board payload data processing of the satellite. The designed operational concept of Flying Laptop enables the achievement of mission goals such as technical demonstration, scientific Earth observation, and the payload data processing methods. All these capabilities expand its scientific usage and enable new possibilities for real-time applications. Its hierarchical architecture of the operational modes of subsystems and modules are developed in a state-machine diagram and tested by means of MathWorks Simulink-/Stateflow Toolbox. Furthermore, the concept of the on-board payload data processing and its implementation and possible applications are described.     

FPGA-based operational concept and payload data processing for the Flying Laptop satellite

Flying Laptop is the first small satellite developed by the Institute of Space Systems at the Universität Stuttgart. It is a test bed for an on-board computer with a reconfigurable, redundant and self-controlling high computational ability based on the field programmable gate arrays (FPGAs). This Technical Note presents the operational concept and the on-board payload data processing of the satellite. The designed operational concept of Flying Laptop enables the achievement of mission goals such as technical demonstration, scientific Earth observation, and the payload data processing methods. All these capabilities expand its scientific usage and enable new possibilities for real-time applications. Its hierarchical architecture of the operational modes of subsystems and modules are developed in a state-machine diagram and tested by means of MathWorks Simulink-/Stateflow Toolbox. Furthermore, the concept of the on-board payload data processing and its implementation and possible applications are described.     

商用ADSP-21060L总剂量辐照试验与分析

空间太阳望远镜(SST)设计采用多片商用数字信号处理器ADSP-21060L组成处理阵列,以完成在轨海量数据处理任务。其中商用ADSP-21060L片内资源丰富、结构复杂,其耐受总剂量辐射的能力是设计的关键指标。提出采用基于工程应用状态下的在线实时监测性能和参数的总剂量辐照试验方法;设计并完成5个样品芯片的总剂量辐照试验。试验结果表明该款芯片在总剂量大于20krad(Si)时功能失效,试验方案可行,试验数据可以作为其它星载计算机的设计参考。     

星载设备测试计算机软件的设计与实现

给出我国在研的某型星载设备测试计算机软件的设计思想和方法,重点阐述以分层的思想进行软件总体设计以及各层的具体实现过程,并探讨关于测试数据的存储、MSComm控件的实时通信能力和实时数据的动态显示问题。实用结果表明设计方案有效。     

近地轨道卫星的地影预报算法

针对传统地影预报算法计算量大,不适合星载计算机进行地影时刻自主预报的问题,提出一种地影预报星上算法。通过构造降维坐标系将卫星进出地影过程转换为“星-地-日”平面内的几何问题;基于常数变易法推导出阴影条件的隐式解析公式,其方程系数可由实时轨道参数确定。为简化计算,将星上算法设计为双层结构：构造迭代算法,依据实时轨道参数可精确预报卫星在每个节点上的地影时刻;而在任意两个节点之间采用解析算法进行近似预报。仿真结果表明,星上算法的预报精度高且计算量小,适合星载计算机进行地影时刻自主预报。     

国际空间站上使用的两种计算机

欧空局为国际空间站研制了两个新型的计算机 :容错计算机 ( FTC)和标准有效载荷计算机 ( SPLC) ,它们可以满足空间站对计算机的需要 ,可以方便地构成各分种布式数据管理结构。文中介绍这两种不同类型的计算机设计     

FY-2C星云图成像技术

介绍了风云二号(FY-2)气象卫星星上成像系统的主要功能和技术指标、云图的生成与传输,以及数传与转发技术.阐述了以太阳为基准采用星上预同步、地面同步/数据缓冲器(S/DB)进行精同步的同步成像技术的卫星成像系统设计原理.分析了卫星姿态动力学对自旋轴定向稳定的影响、扫描辐射计扫描机构步进对自旋周期稳定度的影响、卫星摇摆运动造成的云图几何畸变等产生成像误差的因素,以及采取的补偿修正方案.飞行试验结果表明,C星的云图网格配准精度优于1个可见像素,章动角和摇摆角也符合设计要求.     

微小卫星三机异构一体化计算机设计

当前微小卫星的星载计算机与运载计算机多分别采用不同结构的计算机系统设计,导致资源浪费和运载计算机的可靠性较弱。文章提出了一种微小卫星一体化计算机的设计,即采用三机异构备份的设计方案。在发射运载阶段,以数字信号处理器（DSP）为核心的运载计算机作为主机,以高性能FPGA为核心的时变计算机作为备机;在在轨运行阶段,以ERC32处理器为核心的卫星平台计算机作为主机,时变计算机经重构后作为备机。此设计不仅提高了运载计算机的可靠性,而且对卫星平台电子系统在能源、热控、遥测遥控、有效载荷、姿态轨道控制等方面的综合管理能力也有全面提升,并且还具有灵活的扩展性和较强的适应性。     

高精度3D雷达组网实时误差配准算法

对制导雷达组网实时误差配准算法进行了研究。建立了基于大地坐标系(ECEF)的实时Kalman(ECEF-Kalman)滤波算法和模型,并进行了仿真验证。结果表明:此算法能有效地估计系统误差,配准效果明显优于实时Kalman滤波算法。     

星载SAR在轨成像实时处理算法研究

星载合成孔径雷达(SAR)分辨率和幅宽的不断提高,其产生的原始数据率越来越大,采用在轨实时成像处理形成图像,在图像域再进行传统的图像数据处理和传输,有助于降低星-地数据传输速率,为了提高星载SAR在轨成像处理的实时性,文章分析了星上特殊条件对星载SAR处理算法实时性所提出的约束,对RD、波束域、CS等经典的星载SAR成像处理算法的运算量进行了比较,以CS算法为例,研究了相位补偿因子对CS成像处理算法的实时性影响,提出了一种补偿因子区域不变的CS成像算法,它极大地减少了成像处理算法的运算量,并通过仿真实验结果验证了该算法的有效性。