液体火箭发动机高速采集数据工程数据库设计及应用

叙述了基于SQLSever数据库平台的液体火箭发动机高速采集数据工程数据库的架构设计及海量存储技术在试验数据分析过程中的应用.该数据库对提高数据管理水平、提高数据利用率及发动机的研制具有极大的帮助.数据库的架构设计较好的满足了试车高速采集数据及分析结果的分类存储、检索及查询.海量存储技术的应用解决了非结构化数据的快速存...     

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。     

开放式超高速空间智能数传系统研究

开放式超高速空间智能数传系统具有针对超高速载荷数据输入、基于开放式架构设计实现在轨智能信息处理的特点。文章中研究超高速复杂数据流控制与路由交互技术,采用具备空间环境适应性的高可靠光电模块等高速传输接口,先进的星型路由处理拓扑架构,制定统一数据标准协议,构建开放式超高速星载处理系统平台的方法。通过平台集成共用、架构在轨重构、软件上注更新方式实现各种先进智能处理算法应用。研究多源数据分类存储和管理技术,解决了海量多组高速数据存储和检索问题,满足高达数百Tb的超大数据存储检索能力。通过设计仿真和试验验证了系统功能性能。实现了具有数百Gbps高实时性载荷数据信息处理能力、灵活空间智能处理功能和开放式架构的新型空间智能数传系统。     

小卫星数传基带数据处理通用集成平台设计

以传统小卫星数传分系统中对有效载荷数据进行处理的基带数据处理设备及系统管理控制单元为基础,采用高速串行数据线、高集成模块化数字电路、高速大容量存储模块集成、机电协同设计等技术,设计了一种数传基带数据处理通用集成平台。与传统小卫星数传分系统同功能设备与线缆设计相比,体积减小约82%,质量减少约75%,功耗降低约50%,能满足小卫星体积和质量小、功耗低的需求。此外,数据流优化设计可使固态存储利用率提升14.3%。文章提出的通用集成平台设计可为小卫星数传分系统的集成设计提供参考。     

高速率数据接收存储系统设计

在遥感系列卫星进行地面联试时,需要对大量有效载荷和平台数据进行处理及高速持续大容量记录,以达到测试卫星有效载荷和平台数据的目的。针对以上需求,提出了基于高级在轨系统(AOS)协议的高速率数据处理、存储及测试验证方案,阐述了其实现过程,并做了性能分析。该方法已经运用到某型号分系统地面测试中。     

某平台卫星发射及在轨力学环境测量与分析

为获取航天器准确的发射及在轨力学环境数据,设计了一套具有数据采集、存储和传输功能的星载测量系统。利用该系统对某大型平台卫星发射飞行过程进行了测量,获取了星箭界面及卫星结构典型位置在发射主动段的正弦振动响应、随机振动响应、冲击响应及在轨微振动的环境数据。将测量数据与星箭载荷耦合分析结果、地面力学试验结果进行了详细对比,结果表明:星箭载荷耦合分析的结果在星箭界面处横向相对准确,而纵向在有限频段准确,其他频段及星上分析结果均大于测量结果,即存在极大裕度;地面试验结果大于测量结果,意味着有较大的裁剪设计空间。测量数据对后续卫星模型修正、试验条件设计、相似平台卫星抗力学环境优化、部组件设计等均具有重要的参考价值。     

适用于FPGA与Nand flash阵列星载 固态存储器的坏块管理方法

随着遥感、雷达、通信技术的快速发展，卫星有效载荷速率爆发式增长，星载固态存储器需要存储的数据量越来越大，存储速率越来越高，存储读写次数越来越多。作为当前星载固存的主流产品，基于FPGA和Nand flash的星载固态存储器所需的Nand flash数量越来越多，单片容量越来越大。受限于Nand flash的工艺特性，基于FPGA和Nand flash的固态存储器在其生命周期内会产生更多的坏块，从而影响记录载荷数据的正确性。针对星载固态存储器使用过程中产生再生坏块问题，提出了一种基于实时坏块检测、标注和坏块数据自主搬移、坏块自主回收的固态存储器坏块管理方案，有效地消除了再生坏块对载荷数据正确性的影响，降低了再生超级坏块数据的错误扩散和重复错误概率。方案已经过测试验证并已具有多个型号飞行经历，是一种简单、高效、可靠的星载固态存储器坏块管理方法。     

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。     

基于Hadoop的ADS-B数据解析与存储方法

广播式自动相关监视系统(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)是国际民航组织(ICAO)推荐使用的集数据通信、卫星导航和监视技术于一体的新一代航空器运行监视系统,可以自动的接收和发送飞机及其周围的信息。随着监视区域内航班数量的增加,对于以秒为单位进行收发信息的ADSB而言,单机环境已经无法满足海量ADS-B数据的解析、存储与分析,本文利用Mapreduce模型提供的高效分布式编程和运行框架对ADS-B数据进行解析,将解析后的数据存储到基于Hive的ADS-B数据仓库,并通过Mysql建立的索引表联合Hive中的分桶操作对信息种类进行划分,有效提高了数据解析效率并避免了Hive中索引不完善引起的查询效率低的问题。实验表明对于海量的ADS-B数据,利用Mapreduce进行解析并利用Hive进行存储分析的效率明显提升。     

面向有效载荷的准实时在轨健康评估系统

卫星遥测数据通常有2种手段获得，一种是卫星经过地面测控站下传的实时遥测和延时遥测;另一种手段是通过数传分系统下传的全球遥测。全球遥测作为监视卫星载荷健康状态的主要手段，存在数据量大、文件数量较多、人工处理和判读工作量大等问题。针对该情况，提出准实时在轨健康监视系统的设计方案。该系统具备遥测源码定时获取、有效载荷遥测数据提取和解析、遥测数据存储、遥测数据自动判读和特征统计、超限报警、曲线显示和数据输出等功能，可对卫星有效载荷的健康状态进行准实时、自动化的监视和评估。     

星载高速海量存储系统的并行RS纠错方法

针对在使用新型商用存储器构建航天器海量存储系统的过程中,高速、海量数据传输与SEU导致的数据错误之间的矛盾,提出了1种新的存储数据校验方法--并行RS纠错来解决这个矛盾.该方法采用并行Rs编解码电路取代传统的基于移位寄存器的串行电路,可在1个时钟周期内完成编、解码运算,纠正SEU引起的单字节错误.在75MHz的时钟频率下达到4.8Gbps的传输速度,满足高速海量存储系统的要求.     

海洋二号C卫星船舶自动识别系统优化与应用

为降低卫星在船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)载荷频段电磁干扰处理工程实施代价,打破近海海域接收屏障,文章提出了AIS赋形高增益梯度天线、AIS抗电磁干扰与连续捕获等载荷优化方法,并开展了整星AIS频段电磁环境优化设计与处理。相关优化措施的有效性在卫星地面测试过程得到了验证,卫星入轨后,AIS载荷可适应卫星工作工况,在轨接收效能得到进一步验证。结合海洋二号C(HY-2C)卫星AIS载荷在轨表现,分析了AIS数据应用情况,给出了后续AIS载荷在设计及工程上的优化建议。     

FY-3卫星DPT延时链路高可靠全球数据获取技术研究

为提高风云三号(FY-3)卫星星上全球数据获取的可靠性,根据A,B,C星遥测数据采用全球实时广播链路和延时链路(MPT/DPT)将境内外数据进行拼接而实现各载荷数据全球拼图的不足,对04星仅用DPT延时链路的高可靠全球数据获取技术进行了研究。采用全新的FLASH存储器读写控制及坏区管理技术;用反熔丝FPGA实现高速数据处理,将空间环境影响降至最低;采用星上设计兼容境外记录/境内回放和全球记录/境内回放两种工作模式提高系统的可靠性。介绍了固存读写方式、存储控制模块、固存数据回读和固存坏区管理等FLASH存储器读写控制与处理技术。设计了新型抗单粒子翻转。给出了两种模式兼容的程控方案。性能比对和试验结果表明:提出的全球数据获取技术可全方位保证04星数据的可靠下传和处理,大幅简化了地面应用系统的数据处理,提高了全球载荷数据获取的时效性和可靠性。     

一种新型多模式高速存储器

随着图像采集精度的提高和立体成像的需求,图像数据速率和总量呈几何级数增长,促进了高码率大容量存储的需求。提出一种新的高速存储器方案,通过改变FLASH类型和存储数据处理方式提高数据存储速率,以适应采集图像高精度和高速率的要求。     

高速率遥感卫星接收与处理系统的设计与实现

为成功接收搭载分米级分辨率的SAR（Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达）载荷低轨遥感卫星数据,验证卫星载荷工作状态和性能,本项目研发一套Ka/S双频段遥感卫星接收与处理机动站。针对窄波束高动态卫星跟踪、多通道高速率遥感数据星地传输的重难点,本文着重从窄波束高动态目标卫星跟踪、超高速高性能全数字解调以及高精度双模式自适应盲均衡等关键技术进行研究。通过试验验证技术路径正确、措施有效,可为后续相关系统研制提供技术参考。     

一种复杂载荷任务的卫星数据信息链设计

硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星用于实现宽能区X射线高灵敏度和空间分辨率巡天成像。针对HXMT卫星载荷种类多、工作状态多样、卫星数据信息传递实时性和同步性要求高的特点,分析了卫星数据信息链的基本过程,设计了卫星数据信息链系统。通过采取冗余设计、容错设计等方式,保证了数据信息传递的实时性和可靠性。地面测试和在轨运行结果表明:HXMT卫星数据信息链系统运行稳定,满足卫星使用需求。     

基于载荷共基准的高分七号卫星构型设计与验证

针对高分七号卫星载荷质量大、数量多,在轨工作环境要求高,总装时间短等特点,以一体化支架为整星成像测绘任务基准,采用载荷共基准的卫星构型布局方法及模块化设计原理,提出"π"平台、整星总装构型和星敏感器载荷一体化安装构型总装设计方案,并得到了卫星研制实践验证。经高分七号卫星在轨运行,结果表明:卫星构型总装方案设计合理可行,能满足卫星需求,可为我国后续高分辨率国土测绘卫星的构型、总装设计提供参考。     

基于直方图修改的卫星遥感图像无损隐藏传输

针对星上低速率数据的传输问题,提出了一种基于直方图修改技术的卫星遥感图像无损隐藏传输方法。该方法通过对星上高速率遥感图像相邻像素差的直方图进行修改,将低速率数据嵌入到原始高速率遥感载体图像中,并利用卫星高速数传系统进行下传。地面接收端可以从载体图像中正确提取低速率数据,并无损恢复原始高速率遥感图像数据。该方法在不增加卫星数传系统复杂度和信息传输速率的前提下,提高了卫星数传系统的利用率,增强了数据传输的隐蔽性。实验结果表明,本文算法在保证良好的不可见性的情况下,获得了较高的纯载荷嵌入容量。与其它无损嵌入方法相比,在峰值信噪比和纯载荷嵌入容量方面都有很大的优势。     

基于国产抗辐照器件的数据复接存储技术研究

载荷数据的有效传输、处理、存储等是航天器的重要空间任务。针对某航天器多路数据复接下行和大容量固态存储的需求,设计基于NAND Flash芯片的大容量星载数据复接存储方案,利用FPGA芯片的高速数据处理能力和控制灵活性,控制NAND Flash芯片进行数据读、写、擦除操作,进而提高存储器的吞吐率,实现对多个数据源按要求进行数据记录、数据管理以及数据回放等功能。同时增加抗辐加固设计,满足航天飞行可靠性的要求。     

星载激光雷达森林探测进展及趋势

森林是陆地上组成结构最复杂的生态系统,星载激光雷达兼具高垂直分辨率的优势和大范围数据获取的特点,在大区域尺度的森林参数定量反演方面具有独特的优势。从全波形激光雷达、光子计数激光雷达、成像激光雷达的技术特点、数据处理和森林参数提取等方面,总结了国内外森林探测激光雷达卫星载荷的发展、参数设置及应用潜力,以服务我国星载激光雷达森林探测系统的建设和发展。结合激光雷达辐射传输模型,探讨适合森林探测的激光雷达传感器参数方案,并以ICESat卫星的地球科学测高系统(GLAS)和先进地形激光测高系统(ATLAS) 数据为例,探讨星载激光雷达的森林参数反演方法,最后总结梳理了现有星载载荷的优劣并给出后续载荷发展的建议。