高分三号卫星X频段固放寿命试验方案设计与验证

首先对X频段固态功率放大器(简称固放)的寿命进行了相关分析。针对高分三号(GF-3)卫星的在轨使用工况,分析出其寿命期内关键验证项目,并分别对设计试验进行验证。包含开关机电路的寿命分析及验证、大功率放大电路的寿命分析及验证、典型工艺的寿命分析及验证三个方面。其中大功率放大电路的寿命验证使用经典的Arrhenius模型,以热应力作为加速因子,进行加速验证。典型工艺选取导电胶粘接工艺,疲劳失效采用Confin-Manson模型进行分析验证。通过相关寿命试验验证,证明X频段10 W固放可以满足8年寿命要求。     

航天器用固态功率放大器加速寿命试验方法研究

针对航天器电子产品的寿命预示问题,文章指出对航天器电子产品开展加速寿命试验(ALT)研究,首先要利用故障模式、机理及影响分析(FMMEA),确定产品的主要失效机理和敏感应力;然后利用理论分析或可靠性强化试验确定产品的工作极限;最后设计出完整的试验方案。针对航天器固态功率放大器进行试验,验证了加速寿命试验在航天器电子产品中的适用性。     

电子整机加速贮存试验方案设计

对于长寿命高可靠的整机设备,难以通过传统的统计试验方法来验证其可靠性。而现阶段基于模型的加速试验方法受到加速模型的限制,只适用于元器件级及材料级产品。本文在充分利用元器件、材料级产品加速试验(加速寿命试验,加速退化试验)既有经验的基础上,提出了整机加速试验方法。根据整机在库房自然贮存期内和加速应力条件下两者的失效概率相等的原则计算加速贮存试验时间。基于概率统计理论,按照IEC或GJB899A中规定的方案验证整机的贮存可靠性或可靠寿命,并介绍了应用实例。     

天线指向微调机构寿命分析及试验验证

考虑到各种环境因素可能对天线波束指向产生影响以及星载天线在轨服务区重置的需求,越来越多的星载天线要求具有在轨指向微调功能。文章针对一种天线微调机构,利用磨损程度评估技术开展了其寿命预估,同时使用加速寿命试验完成了其寿命试验考核工作。     

星载大功率GaN固态功放寿命评估方法

近年来大功率氮化镓（GaN）固态功放开始逐步星载应用,但产品可靠性仍未得到充分验证。文章提出利用加速寿命试验（ALT）和在轨工作情况相结合的方法进行大功率GaN固态功放寿命评估。首先利用故障模式、机理及影响分析（FMMEA）确定固态功放的薄弱环节和主要失效机理;然后基于阿仑尼乌斯（Arrhenius）模型研究加速寿命试验激活能和加速应力的取值方法,对产品进行75 ℃、10 000 h的加速寿命试验;最后综合加速寿命试验结果和在轨工作情况对GaN固态功放进行寿命评估。评估结果显示:该产品45 ℃条件下在轨工作时,平均无故障时间（MTTF）为1.26×106 h,失效率为7.93×10-7,15年工作可靠度为0.901。     

基于加速退化试验的寿命与可靠性评估技术应用研究

对高可靠、长寿命电子产品的基于加速退化试验(ADT)的寿命与可靠性评估技术及其应用进行了研究.用漂移布朗运动拟合其退化过程,考虑退化的可加速性,综合加速模型建立了带加速的漂移布朗运动模型,根据漂移布朗运动首达时服从逆高斯分布的特点建立了可靠性评估模型,用极大似然估计与最小二乘法给出了不等采样周期的模型参数估计方法.某GaAs微波组件的算例计算结果验证了方法的有效性.     

星载行波管可靠性的保证

在广播卫星、通信卫星、观测卫星的转发器中,用作功率放大器的器件是属于电子管类的行波管。有报告报导了有关卫星上的行波管放大器(TWTA)和固放(SSPA)的在轨可靠性调查结果。根据这个报告可得出TWTA的故障率比SSPA低的结论。 NEC公司的星载行波管在世界上占有领先地位,已用于实用化DBS(Direct Broadcast Satellite)的“BS—3”广播卫星、通信卫星,证明了它具有高的可靠性。 文中对可确保星载行波管可靠性的设计方针、评价试验方针、寿命保证以及与卫星执行任务一致的评价试验计划等进行叙说。同时,对基于评价试验程序的环境评价试验、工作寿命试验、模拟在轨备份的非工作寿命试验及寿命预测等的实施情况进行介绍。另外,还将介绍根据用于预测可靠性的在轨数据和地面评价试验可靠性分析的结果而获得的高可靠性(280FIT(failurein time))。     

综合应力加速寿命试验方案模拟评价的理论与方法

针对综合应力加速寿命试验方案优劣的评价问题,以产品在正常应力水平时中位寿命方差的均值和标准离差作为试验方案统计精度及其稳定性的评价指标,应用蒙特卡洛模拟方法,根据所提出的加速寿命试验方案模拟评价的准则,建立了综合应力加速寿命试验方案的模拟评价方法;同时,应用极大似然估计理论,建立了综合应力加速寿命试验方案模拟评价的数学模型。对航天电连接器综合应力加速寿命试验方案模拟评价的结果表明,在相同的试验次数和样本量下,最优试验方案的统计精度及稳定性高于均匀正交试验方案一倍左右,因此可以比均匀正交试验方案更好地代替全数试验方案,实现航天电连接器在环境温度和振动应力综合作用下可靠性水平的快速评定。     

寿命的可靠性综论(四)——使用寿命的加速寿命试验

产品寿命(包括使用寿命)取决于环境、材料、结构、装配、加工等多种应力因素。但在产品研发阶段,开展使用条件下的几年甚至几十年的寿命试验来得出产品寿命可靠性的规律是不现实的。因此,只能用一、两种主要因素的加速寿命试验结果来外推或用相似产品法综合估算寿命可靠性规律,以此作为维修性设计及确定寿命周期成本(LCC)的依据。实际工作中,必须开展使用条件下的寿命试验并对现场寿命数据进行收集、统计、分析,得出实际的寿命可靠性规律,修正产品研发时的寿命估算值,从而修改维修性计划。常用的加速寿命试验结果外推一般采用简单最小二乘法(OLS)。本文指出,加速寿命试验的结果不符合OLS的条件,应改为加权最小二乘法(WLS)。     

航天器机构固体润滑球轴承的加速寿命试验方法

给出了加速寿命试验的一般流程,论述了长寿命航天器机构固体润滑球轴承的恒定应力加速寿命试验方法,包括加速应力类型、加速模型、应力水平、试验环境、试验件数量、试验测试参数、失效判据、试验终止条件、数据处理等要素的确定原则和方法。针对某航天器天线指向机构固体润滑球轴承,给出了具体的加速寿命试验方案示例。     

基于最小系统的小卫星在轨软件重构系统设计

提出一种基于星载终端处理设备最小系统的小卫星在轨软件重构系统设计方案。依据星上信息流实现现状,设计重构系统的系统框架,提出星载终端处理设备的最小系统组成、通用功能集和需要满足的整星安全性功能需求。系统中,应用软件程序数据按照注入帧格式通过遥控通道注入到星上,可缓存在星务存储器中再分发给终端目的设备,通过最小系统软件对应用程序进行引导和加载管理,整个过程均有差错控制设计以保证其可靠性和安全性。软件重构试验和容错试验表明,利用该系统可实现星载微计算机软件和FPGA配置数据的可靠上注、可靠存储和可靠加载。     

“高分一号”卫星PMS图像几何定位精度验证

卫星影像定位精度的验证是支撑卫星业务化运行和应用的基础性工作,文章测试了“高分一号”卫星PMS相机全色（PAN）二级产品和多光谱（MSS）二级产品几何定位精度。测试结果表明,卫星PMS相机全色测试数据的平均定位精度为27.9m,其中,平原、山区测试数据最大外部几何定位精度分别为16.4m、53m;多光谱测试数据的平均几何定位精度为23.2m,其中,平原、山区测试数据平均外部几何定位精度分别为10m、49.7m。“高分一号”卫星 PMS 相机全色与多光谱二级产品的定位精度满足1？10万比例尺地形图更新要求,其中平原地区二级产品精度能满足1？5万比例尺地形图更新要求。     

星载激光测高地面数据处理设计研究

星载激光测高技术是对地观测系统中最为核心和前沿的信息获取技术之一,因其具有探测方向性好、测距精度高等特点,在地球科学领域中体现出了巨大的应用潜力。在ICESat/GLAS测高地面数据处理系统的基础上,针对将于今年发射的高分七号卫星的载荷特点,设计了一套星载激光测高地面数据处理系统软件。该软件可实现对星载激光测高数据的地面处理并生成3级数据产品,包含激光能量计算、波形分解和激光脚点定位等,以及相应各级产品的数据质量控制处理。利用高分七号仿真数据对该软件进行相应的性能测试,测试结果表明:该系统软件基本满足需求,已初步具备星载激光测高地面数据处理能力。     

基于退化信息融合理论的可靠性预测研究

传统的可靠性评估方法一般基于失效寿命数据,而目前对于高可靠长寿命的电子产品,很难通过加速试验获得其失效寿命时间。为解决这一矛盾,将性能退化理论、信息融合技术与传统可靠性评估方法相结合,提出基于退化信息融合理论的可靠性预测的新方法,并应用某型雷达24V/2A稳压电源板的加速性能退化试验进行验证,结果表明方法用于高可靠长寿命电子产品的可靠性评估是正确有效的。     

基于反熔丝型FPGA的有效载荷可重构技术

针对在轨卫星功能维护、扩展和更新的需求，设计一种星载FPGA可重构方法。通过硬件三模冗余、软件三模比对，提高星载信号处理FPGA配置的可靠性；通过地面向卫星配置FPGA发送擦除、写、读指令，实现星载配置数据存储FLASH芯片的擦除、写、读操作，从而实现星载信号处理FPGA的重构，进而可以实现有效载荷功能的在轨更新或升级，减少硬件重复开发，降低成本。     

基于性能退化数据的可靠性评估

传统的可靠性评估方法一般基于失效寿命数据，对于高可靠长寿命产品，很难通过寿命试验和加速寿命试验获得失效寿命时间，这种情况下产品的性能退化数据可提供可靠性评估的重要信息。在基于失效数据可靠性评估及性能可靠性评估方法的基础上，提出了基于退化轨迹与基于性能退化量分布两种可靠性评估方法，以对具有退化失效机理的高可靠长寿命产品进行可靠性评估。基于退化轨迹的可靠性评估方法首先选取合适的退化轨迹模型，利用退化数据对退化轨迹进行模型拟合得到模型参数，然后根据退化轨迹外推得到伪失效寿命，最后根据完全寿命试验数据的统计分析方法进行统计分析得到产品可靠性信息。基于性能退化量分布的可靠性评估方法首先计算不同测量时刻产品性能退化量的统计特征，对其进行曲线拟合得到统计特征随时间变化的函数，即性能退化量分布参数，最后利用可靠性与性能退化量分布的关系评估产品的可靠性。本文最后给出了两种可靠性评估方法的应用案例，验证了方法的正确性与有效性。     

卫星线阵立体影像的倾斜仿射变换核线模型

核线约束是构建摄影测量立体模型的重要条件。由于卫星线阵影像的多中心投影特性，难以建立其严格的核线模型。文章从上下视差最小的同名核线特征出发，在仿射变换模型基础上引入核线倾角变化参数，提出一种新的倾斜仿射变换核线模型。通过“无误差”的虚拟同名点仿真试验表明，文章提出的模型受影像范围及地表高差影响较小，在影像区块6 000像元×6 000像元、地表高差1 000m情况下，对于不同形式卫星立体影像的模型误差均小于1个像元。进一步使用实际匹配同名点平差，实验表明：对于SPOT-5、“资源三号”和“高分七号”等卫星影像，文章模型误差相对于匹配观测误差可忽略，实际核线精度在整景影像范围内优于0.8像元，所生成核线影像能够满足后续密集匹配要求。新模型的精确性和普适性相比现有同类模型显著提升，可实际应用于卫星摄影测量处理。     

Determination of attitude motion of the <Emphasis Type="Italic">Foton M-3</Emphasis> satellite according to the data of onboard measurements of the Earth’s magnetic field

The results of reconstruction of rotational motion of the Foton M-3 satellite during its uncontrolled flight in September 2007 are presented. The reconstruction was performed by processing the data of onboard measurements of the Earth’s magnetic field obtained by the DIMAC instruments. The measurements were carried out continuously throughout the flight, but the processing technique dealt with the data portions covering time intervals of a few orbital revolutions. The data obtained on each such interval were processed jointly by the least squares method with using integration of the equations of satellite motion relative to its center of mass. When processing, the initial conditions of motion and the used mathematical model’s parameters were estimated. The results of processing 16 data sets gave us complete information about the satellite motion. This motion, which began at a low angular velocity, had gradually accelerated and in five days became close to the regular Euler precession of an axisymmetric solid body. At the end of uncontrolled flight the angular velocity of the satellite relative to its lengthwise axis was 0.5 deg/s; the angular velocity projection onto the plane perpendicular to this axis had a magnitude of about 0.18 deg/s.     

一种综合性能与寿命数据的Bayes-Bootstrap方法

对现代长寿命、高可靠产品进行可靠性评估,传统大样本寿命试验和统计推断方法存在很大困难,包括伪寿命数据方法在内的性能与寿命数据综合的可靠性评估方法也存在很多问题。提出了将性能可靠性建模与Bayes方法相结合的方式解决这一困难问题,其中对性能试验数据建立性能退化模型,并利用Bootstrap方法处理伪寿命数据导致的随机性误差和构造融合Bayes验前分布,然后利用Bayes验后分析进行可靠性统计推断。对随机斜率模型和长寿命卫星动量轮轴承组件润滑寿命的应用表明,提出的方法可以充分利用产品研制、使用过程中各种类型的信息,特别是性能试验信息,具有一定的适用性。     

寿命型产品定数截尾可靠性鉴定试验方案

寿命型产品定数截尾试验方案的研究较少。首先从理论上证明了寿命服从指数分布的产品,无论对定数截尾试验中的故障产品是否用新产品替换,其鉴定试验方案的设计公式完全相同。之后推导出了同时能满足检验上限、检验下限、生产方风险、使用方风险要求的定数截尾鉴定试验方案设计公式,并用GB 5080.7中的数据验证其正确性。给出了指数寿命型产品定数截尾试验中的接收概率公式,并推论出同一产品在不同试验方案的鉴定结果可能完全相反。最后,建议在鉴定试验前尽可能知晓产品的可靠性水平,从而可有目的选择或设计试验方案,以求产品高概率通过鉴定试验。