低成本高可靠综合电子系统集成技术

我国现有的卫星电子产品的传统研制模式已很难适应卫星快速增长,型号对于平台的管理控制核心的电子系统提出低成本、高可靠、快速响应、快速研制的迫切需求。通过构建低成本、高可靠计算机系统体系架构,设计基于COTS器件的星载计算机,并采取包括系统、模块、器件的多级可靠性冗余设计及验证技术,为实现低成本、高可靠、长寿命的产品研制,满足型号长期在轨任务要求奠定基础。     

高分多模卫星星地一体化快速响应系统设计与在轨验证

高分多模卫星采用星地一体化设计,实现了星上处理及信息快速生成分发,将遥感信息的快速响应时间缩短到了分钟级。文章详细描述了高分多模卫星基于星上处理系统(区域提取与处理单元)、数据传输与分发系统(数传分系统),以及地面接收与处理系统的星地一体化快速响应系统架构;开展了辐射校正、几何校正等星地一体化设计方法论证,以及在轨图像定位精度关键指标精度分析。通过高分多模卫星在轨试验完成了快速响应时间及关键指标的在轨评估验证,快速响应时间达到了2 min以内,在一定侧摆角度下图像定位精度可以达到经度方向-50.36 m,纬度方向29.18 m。     

基于Arrhenius模型的星载电子产品加速寿命试验技术

为满足"高分三号"卫星8年长寿命在轨数据处理需求,须开展针对数据处理单元(DPU)的可靠性设计验证。针对星载DPU,采用基于阿伦尼斯(Arrhenius)模型的加速因子估计方法进行高温加速寿命试验方案设计与分析,并给出故障判定及处理准则。8年加速寿命试验结果验证了DPU产品各项功能和性能满足技术指标。加速寿命试验技术能够在较短的时间内用较低的成本快速估计星载电子产品的可靠性,在航天产品设计中具有广阔的应用前景。     

利用星载加速度计及星敏感器进行卫星定轨的新方法

介绍一种卫星自主定轨的新方法采用组合星载加速度计和星敏感器的方法测量卫星非保守力进行星上自主定轨.介绍了该方法用于卫星定轨的原理该方法利用星载加速度计测量载体坐标系下表示的卫星非保守力,然后利用星敏感器测量的姿态数据进行坐标转换,最后利用数值积分方法进行轨道确定.利用实际卫星飞行数据进行了验证.结果表明该方法用于卫星自主定轨是可行的,而且可以不依赖任何外部系统实现较高精度的星上自主定轨.该方法与传统的纯动力学法比较,计算简单,定轨精度高,定轨结果稳定,克服了传统定轨方法随时间发散的缺点.     

导航卫星星载自主轨道预报技术

全球导航星座自主导航技术对卫星自主轨道预报精度和计算速度提出了新的高要求,结合地面长期轨道预报精度现状和星载计算机性能,提出一种基于地面上注长期电文的卫星自主轨道预报技术。该技术的主要特点有二:首先,充分利用地面上注电文的高精度和高凝练度,可兼顾参考星历的高精度和节省星上存储资源;其次,选用状态转移的星上分析解算法,与地面上行注入、星上存储的方式相比,可大大节约星地上行数据量、星上数据存储量和计算量。通过仿真试验对计算资源、存储资源消耗和预报精度作了统计分析,结果表明,采用该技术进行星上自主轨道预报,计算资源占用少、计算速度快、预报精度高,该技术对于导航星座自主导航总体技术有着重要应用价值。     

一种小卫星在轨自主测试方法

提出了一种基于星上网络的小卫星系统层面的自主测试方法,能够在较少的人工参与下,可靠地完成卫星的在轨测试。主要测试内容有卫星重要参数监视、遥控指令的自主测试、指定任务的自主测试。该星载自主测试方法是通过软件实现的一种开放式的测试框架,藉此进行卫星上的各种测试。     

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。     

星载SAR在轨成像及舰船目标检测方法

针对现有星上在轨SAR成像和目标检测处理的实时性、有效性及能效比等性能指标较低,文章提出了一种高能效比星载SAR成像及舰船目标检测方法,该方法是基于高速并行化混合快速傅立叶变换(FFT)阵列加速的星载SAR成像实时实现方法和以局部降维统计分类为基础的舰船目标检测方法,并建立计算精度误差模型,自主调度定/浮点计算,在有效降低硬件资源占用的同时,保障了星载SAR成像和舰船目标检测计算的实时性。在Xilinx公司现场可编程门阵列(FPGA)开发板上,经合成孔径雷达卫星-1(RadarSat-1)遥感卫星数据,验证了方法的可行性和有效性。该方法的能效比为传统FPGA+数字信号处理器(DSP)经典处理架构的4倍以上,可为星上在轨实时处理设计提供参考。     

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。     

基于SpaceVPX架构的星上高速载荷数据实时处理平台设计

针对星上载荷数据速率提高,现有处理平台无法支持高速载荷数据实时处理、快速应用的问题,文章通过对卫星在轨处理需求的分析,介绍了基于SpaceVPX标准的星上载荷数据高速数据处理平台的设计方案,重点阐述了针对宇航应用的特殊需求所设计的自主容错和故障隔离方案,并在某光学载荷在轨图像处理系统中进行了应用验证,结果表明:采用该方法设计,系统处理速度高,可扩展、可重构性强,软件和硬件之间的关联度较弱,可为星上高速载荷处理系统设计提供参考。     

基于XTCE的卫星遥测数据处理方法

详细叙述现今卫星遥测数据处理的几种方法,并分别介绍各种方法的使用方式及各自特点。通过对各种方法的比较可以看出,基于XTCE、采用卫星数据格式动态解析和对象数据库组成的卫星遥测数据处理系统可以比较好地符合当前卫星研制和设计的需要,具有系统开发速度快、系统通用性和继承性好、能够快速响应设计变化,以及支持多种格式文件快速存储的优点。各种研究和应用结果表明,该方法是今后卫星遥测数据处理的主要发展方向。     

星上实时处理半实物测试系统的设计与实现

国产高性能处理芯片在卫星产品中的广泛应用,促进了星上实时处理技术的快速发展,同时对地面测试和验证系统的有效性提出了较高要求.针对卫星有效载荷分系统星上实时处理的需求,构建了以星上实时处理半实物系统为主体的测试环境,用于星上嵌入式软件开发的仿真验证,并自动地对处理结果进行对比和分析,完成效果评估,为卫星在轨可靠运行提供支...     

基于星间无线电测距的卫星自主定轨与导航

提出了在空间数据链中基于星载无线电测距实现低轨卫星的自主定轨方法。通过星上天线发送和接收网内其他卫星的通信数据，从中获取相互间的距离信息，应用推广Kalman算法确定卫星的位置和速度，实现卫星间的互相定位。以铱系统为背景，针对所提出的两种不同组网方式进行了具体的仿真，并与GPS定轨相比较，得出了几点结论。     

星上控温策略的地面模拟与验证

为充分验证卫星在轨温度控制策略的适用性和效果,针对航天器在轨温度控制的特点及方式,提出一种在地面模拟星上控温策略的方法。该方法包含:设计开发一套适用于航天器真空热试验的星上控温模拟系统及基于比例开关控制算法的星上控温模拟软件;采用并行驱动技术实现单个控温时间片为1 s的时间控制精度,工况稳定后温度控制误差不超过±0.3℃。该方法已成功应用于某型号卫星真空热试验过程,系统配置灵活、操作简单、控温周期短、控温精度高,实现了星上控温策略的有效验证。     

高分三号卫星产品保证实施策略与实践

针对高分三号(GF-3)卫星技术特点和研制难点,在卫星研制期间全面实施产品保证工作。充分借鉴已有经验,以确保质量和可靠性为前提,以合成孔径雷达(SAR)载荷研制为重点,构建基于时间、要素和程序3个维度的产品保证模型,将产品保证工作融入流程并纳入计划管理。高度关注系统设计、生产、验证、总装和试验等重要环节,通过狠抓研制源头确保系统固有质量,通过严格外协管控确保产品实现,通过各级各类试验确保验证考核充分,通过精细系统级总装、测试与试验(AIT)管理确保卫星最终集成质量,通过合理举措确保在轨8年寿命。高分三号卫星产品保证工作的有效实施有力保证了卫星研制质量,亦可为其他航天器产品保证工作提供参考。     

基于TLK2711的遥感卫星高速串行载荷数据接口设计

高分辨率遥感卫星星上载荷原始数据率不断提高,如何将高速载荷数据传输至后端数据处理设备已成为遥感卫星载荷接口设计的关键。在研究高速串行/解串(SerDes)收发器件TLK2711工作原理的基础上,提出了高速串行载荷数据传输接口的设计方案。通过在某卫星星载数据传输系统中的首次应用,实现了星上2Gbit/s的高速串行数据传输,工程试验和在轨验证表明了接口设计的正确性和可靠性,可为其它星载高速数据传输接口设计提供借鉴。     

航天器综合测试快速获取遥测数据的一种新方法

介绍了一种在航天器综合测试时从星载数据总线快速获得遥测数据的方案。该方案开发了3个软件模块,即星上遥测数据快速获取软件模块、快速遥测数据总线提取软件、快速遥测数据处理软件模块;其特点是仅靠软件使遥测数据的更新频率提高数倍,有效缩短了测试数据的判读时间,同时提高了检出偶发异常的概率,提高了测试效率和质量。     

商业卫星计算机质量管控方法探索与实践

星载计算机是商业卫星的核心部件之一,文章针对商业卫星计算机产品的低成本、短周期、批量生产的需求,剖析目前星上计算机在研制阶段划分、长链条管控与评审、全过程和全要素的数据包编制、元器件严格的选用要求和筛选流程等方面存在的质量管控问题,提出阶段合并、简化过程质量控制及评审、简化数据包、优化元器件选型及筛选流程等解决措施,在保证可靠性的前提下满足未来商业卫星的需求,也为未来更科学更精准的卫星产品差异化管控提供数据和经验。     

皮纳二号卫星研制流程优化的探索与实践

皮纳二号卫星是航天东方红卫星有限公司研制的试验验证卫星,目的是对微纳型卫星平台和载荷的技术及产品进行在轨验证,同时对低成本卫星研制流程优化工作进行探索。通过研究和借鉴其它卫星型号的做法和经验,在皮纳二号卫星研制过程中对技术流程、产品投产、试验验证、元器件选用、软件管理、发射场工作等各方面均开展了流程优化的尝试工作,节省了一定的人员和设备资源占用,缩短了研制周期,为低成本卫星研制流程优化积累了经验,可作为其它有类似需求的卫星型号的借鉴和参考。     

用于星际数传的S波段四通道T组件

随着通信导航类卫星编队组网技术的日趋成熟,要求星际链路间信号传输必须高效可靠。介绍一种基于星载平台的有源相控阵S波段四通道T组件,用于星间链路数据传输。通过采用SIP多功能芯片集成技术、射频信号垂直互连技术和灵活的数据处理技术提高了集成度,实现了产品的小型化、轻量化。通过采用Wilkinson微带电路形式的功分网络,并对关键电路进行双备份,大大提高了产品的可靠性。