商业航天电源系统发展现状和展望

<正>自国务院发布《2016中国的航天》白皮书以后，我国商业航天领域开始呈现蓬勃发展的态势，以商业遥感卫星星座、商业微小SAR卫星星座、低轨互联网卫星、商业运载火箭等为代表的商业航天各领域迅速发展，推动我国航天产业呈现新的发展态势。在航天技术进步的驱动下，商业航天规模化生产成为可能，发展商业航天产业，提升航天技术水平，对支撑我国成为航天强国具有重要意义。商业卫星产业是现代航天产业发展的时代所需，引领了一种全新的卫星研制生产和运营模式：(1)卫星研制周期短；(2)多星组网运行，快速部署，需求量大；(3)成本可控。电源系统是航天器的主要系统之一，为航天器的工作提供能量，是航天器的“心脏”，随着商业卫星有效载荷能力不断提升，电源分系统技术发展和生产更要适应新模式[1-3]。     

商业航天的护身符——航天保险浅析

正开发低成本航天器、开放航天基础设施、开展航天保险业务是商业航天不可或缺的三个必要条件。当前我国的低成本航天器全面开花,航天基础设施也在逐步向商业领域倾斜,航天保险却相对发展滞后。航天和保险原本是并不相干的两个领域,但基于航天器固有的高投资、高风险属性,要想吸引社会资本开展商业化运作就必须建立起一套行之有效的风险损失管控机制。目前我国正处于航天大国向航天强国迈进的关键历     

基于云计算的航天操作系统中的任务分区与迁移关键技术研究

云计算是一种按需提供资源的模式,虚拟化是云计算实现按需服务的基础.基于云计算的航天操作系统使得任务可以根据任务需求分配不同的物理资源,解决了航天器小型化趋势下如何充分利用物理资源的问题.本文通过虚拟化容器实现航天操作系统对分区的要求,设计了合理的任务调度和容器调度方案.通过仿真实验,验证了调度方案在满足航天操作系统对容错要求的同时,提高了航天器物理资源的利用率和负载均衡.     

基于云计算的航天操作系统中的任务分区#br# 与迁移关键技术研究#br#

云计算是一种按需提供资源的模式，虚拟化是云计算实现按需服务的基础.基于云计算的航天操作系统使得任务可以根据任务需求分配不同的物理资源，解决了航天器小型化趋势下如何充分利用物理资源的问题.本文通过虚拟化容器实现航天操作系统对分区的要求，设计了合理的任务调度和容器调度方案.通过仿真实验，验证了调度方案在满足航天操作系统对容错要求的同时,提高了航天器物理资源的利用率和负载均衡.     

基于Eclipse的航天嵌入式软件集成 开发环境设计与实现

针对当前航天器软件研制过程中需要使用多种开发工具的问题,设计实现了集工程管理、代码编辑、语法检查、编译链接和调试测试于一体的航天嵌入式软件集成开发环境.研究成果已应用于航天器嵌入式软件的研发,缩短了软件研发周期并提高了软件质量,同时也为软件集成开发环境的研发提供借鉴.     

一种多通道电子负载器的设计

电子负载器在航天领域内有着广泛的应用,但是不同的电源设备对电子负载器的功能有着不同的要求。介绍了一种航天领域使用的多通道电子负载器,分别从设备电源、负载电路及电流显示和风扇控制三个部分进行了详细说明。经过系统调试与测试,该负载器运行稳定可靠,能够长时间运行,完全满足了航天器的需求。     

一种多通道电子负载器的设计

电子负载器在航天领域内有着广泛的应用,但是不同的电源设备对电子负载器的功能有着不同的要求。介绍了一种航天领域使用的多通道电子负载器,分别从设备电源、负载电路及电流显示和风扇控制三个部分进行了详细说明。经过系统调试与测试,该负载器运行稳定可靠,能够长时间运行,完全满足了航天器的需求。     

一种多通道电子负载器的设计CSCD

电子负载器在航天领域内有着广泛的应用,但是不同的电源设备对电子负载器的功能有着不同的要求。介绍了一种航天领域使用的多通道电子负载器,分别从设备电源、负载电路及电流显示和风扇控制三个部分进行了详细说明。经过系统调试与测试,该负载器运行稳定可靠,能够长时间运行,完全满足了航天器的需求。     

面向航天器嵌入式软件的在轨修复方法

航天器在轨运行的修复手段主要是软件的在轨修复.SPARC平台是我国航天领域应用最广泛的处理器架构设计.针对SPARC平台的航天器软件在轨修复问题,提出一种基于二次链接的方式生成在轨软件修复注入码的方法,解决在轨修复注入码重定位的问题.通过地面遥控注入,利用航天器在轨软件预埋的钩子函数,实现在轨函数模块的动态替换及恢复,大大提升SPARC平台软件的在轨修复能力.通过多个在轨航天器的实际工程应用,证明该方法是可行的和有效的,且具有良好的工程应用价值.     

航天简讯

航天简讯美航宇局推出《小型航天器技术倡议》美国航宇局最近推出了《小型航天器技术》倡议，其目的是要用造价低廉的、采用现成技术的、寿命较短的小型航天器执行航天任务，确切地说，是要研制方案论证航天器对那些在将来有着广阔应用前景的新设备、新软件和新接口进行演...     

面向航天型号软件的混成建模语言研究

随着我国航天事业的快速发展，软件在航天器中的作用和地位越来越突出，航天软件逐渐成为航天型号任务成败的关键之一.航天型号软件普遍具有实时性高、可靠性要求高、运行环境复杂以及航天器结构复杂、资源受限等特点，这给航天型号软件的描述、设计、分析和实现带来了巨大的挑战.嵌入式周期控制系统语言(SPARDL)仅关注了离散时间的动力系统，为了描述物理世界的连续行为，希望发展一种面向航天型号软件建模特征的混成描述语言(HSPARDL)，使其能够统一地描述其运行的物理过程与软件的控制行为，以及它们之间的协同交互机制，同时，为其提供严格的形式语义模型确保嵌入式软件设计的正确性和可靠性，最终为航天型号软件的设计和实现提供坚实的理论基础和方法支撑.     

一种空间燃料电池电源系统设计与实现

面向空间应用，依据某航天器任务期间的功耗需求，采用燃料电池和蓄电池的架构，对1kW燃料电池电源系统的设计与实现进行研究。构建了1kW燃料电池电源系统仿真模型，对系统设计原理进行了仿真验证，并研制了1kW燃料电池电源系统样机，对系统典型的负载阶跃工况进行了试验测试。试验测试结果表明，1kW燃料电池电源系统在半载阶跃变化时，母线电压波动小于5V，调节时间小于25μs；整个运行过程系统工作正常稳定，能够满足航天器空间应用需求。     

DC／DC变换器在航天器二次电源中的应用

DC／DC变换器以其可靠性好、集成度高、体积小、效率高等特点,在航天工程二次电源系统中得到广泛应用．但是在DC／DC直流变换过程中容易引入或形成各种干扰噪声,不仅直接影响供电质量,而且影响航天器的技术性能及指标．为解决干扰问题,提高二次电源的可靠性,结合航天器实际任务,讨论分析了DC／DC变换器设计应用中的关键技术,主要包括软启动设计、滤波设计、EMC设计、可靠性设计、抗辐照设计等．综合采取上述措施后,二次电源的可靠性大大提高,浪涌电流减少至原来的1／20,输出纹波减少至原来的1／4．通过对二次电源输出电压线的传导发射测试（CE）和二次电源机箱的辐射发射测试（RE）,发现其测量值均低于标准中规定的极限值．实验结果及工程实际应用结果表叽所提出的设计方案具有良好的效果．     

高轨微弱信号的跟踪算法分析及仿真

高轨航天器自主导航技术是中国迫切需要发展的航天新技术之一,广泛应用于通信、导航、气象、预警等领域.高轨导航接收机为高轨航天器自主导航定位提供了便捷有效的手段.在高动态环境下,载波频率和相位、伪码相位均随载体运动发生较大变化.由于载体动态引入的多普勒频率变化对伪码跟踪环的影响可通过载波辅助消除,接收机的动态性能主要取决于...     

A new modeling method of solar energetic proton events for ISO specification

Solar energetic protons degrade performance and reliability of spacecraft systems due to single-event effects, total dose effects and displacement damage in electronics components including solar cells. On designing a solar cell panel, a total fluence of solar energetic protons (SEPs) which cause solar cell damage is needed to estimate power loss of the solar cells over mission life. Nowadays a solar panel area of spacecraft is increasing as spacecraft mission life becomes longer (15–18 years). Thus an accurate SEP model is strongly required for the cost-minimum design from the aerospace industry. The SEP model, JPL-91 proposed by Feynman et al., is currently used widely for solar cell designing. However, it is known that the JPL-91 model predicts higher fluences of protons than values actually experienced in space, especially after 7 years on orbit. In addition, the model is based on several assumptions, and also needs Monte-Carlo simulations for calculating fluences. In this study, we propose a new method for modeling SEPs especially focused on solar cell degradation. The newly-proposed method is empirical, which constructs a model based directly upon proton flux measurement data taken by instruments onboard spacecraft. This method has neither assumptions nor dependence on SEP event selection, both of which are needed in JPL-91. The model fluences derived from this method show lower fluences in longer missions compared to JPL-91. This method has been proposed to ISO (International Organization for Standardization) and has been discussed for a new standard SEP model.     

无缆飞行器的电能和信息一体化无线传输技术研究

针对航天飞行器电气设备间连接电缆网复杂沉重的问题,提出了一种面向无缆飞行器的电能和信息一体化无线传输技术方案,该方案能够实现飞行器舱内仪器设备间无线互联和器地间的无线互联;分析了其在飞行器型号工程应用所面临的关键技术,并阐述了其应用前景,为未来航天飞行器电气系统的快速集成设计提供了新的思路和解决途径。     

无缆飞行器的电能和信息一体化无线传输技术研究

针对航天飞行器电气设备间连接电缆网复杂沉重的问题，提出了一种面向无缆飞行器的电能和信息一体化无线传输技术方案，该方案能够实现飞行器舱内仪器设备间无线互联和器地间的无线互联；分析了其在飞行器型号工程应用所面临的关键技术，并阐述了其应用前景，为未来航天飞行器电气系统的快速集成设计提供了新的思路和解决途径。     

空间燃料电池电源子系统输出性能的仿真与试验验证

为了系统性地研究质子交换膜燃料电池电源子系统的输出特性与电堆压力、电堆温度之间的关系,首先建立电堆的数学模型,在Matlab/Simulink中进行仿真,研究输入与输出的关系;其次针对航天应用设计相匹配的燃料电池变换器（FCDR）,将其与电堆的输出端接在一起进行仿真,研究电堆的输入对FCDR的输出特性的影响,当负载发生变化时,检验FCDR对维持母线电压稳定输出的能力;最后对电堆和电堆系统的仿真进行试验测试,证明仿真的正确性,从而对空间燃料电池电源系统有更深一步的认识,为整个电源系统的设计打下坚实的基础。     

基于脉冲超宽带的星载高速无线数据网络设计

针对卫星内高速数据通信现有的点对点LVDS线缆通信带来的线缆束缚、布局困难、成本增加的难题，提出一种基于脉冲超宽带的星载高速无线数据网络设计方案，介绍了脉冲超宽带收发机、高速无线网络协议和无线网络节点软硬件设计的关键技术.发射机采用阶跃恢复二级管（SRD）产生皮秒级脉冲信号；超宽带脉冲接收采用幅度检测方法；无线高速网络协议设计参考美国军用数据总线标准MIL-STD-1553B协议，采用时分制指令响应机制，对1553B标准的许多指标进行扩展以适应UWB无线信道和高速传输特点，并通过FPGA成功实现.测试显示，地面演示系统应用层数据传输误码率小于10-9，表明了基于脉冲超宽带的星载高速数据网络设计的可行性和可靠性.      

SFODB总线在飞行器数据管理中的应用探讨

SFODB(Spaceborne Fiber Optic Data Bus)的提出主要是为解决飞行器内部有效载荷数据率日益提高这一迫切问题,它是一种基于商用异步传输模式(ATM)的高速航天数据总线技术,适合于空间探测器的海量数据包传输.其物理拓扑是由光纤链路连接多个FBIU单元以及单个CFBIU单元组成的环形网络,各节点之间的距离不超过100m,基本数据率可从200Mbit·s-1变化至1Gbit·s-1,并具有极高的实时性和可靠性,相比其他总线网络规模小,性能更优.针对SFODB的特性,分析了其发展现状和技术途径,提出了一种在飞行器内部采用SFODB总线作为主干网的数据网络架构,该网络能完成飞行器内部不同数据率载荷的分类分层可靠传输.在此基础上对SFODB的研究与应用提出了建议.