深空网干涉测量数据对嫦娥五号定轨能力分析

针对嫦娥五号探测器(CE-5)开展基于深空网测量数据的定轨能力分析.首先从测量原理分析了深空网VLBI数据的误差源,然后利用CE-5的精密轨道评估了 VLBI数据的误差,最后基于实测数据与协方差分析理论,分析UXB与VLBI数据的定轨能力.结果表明:转移阶段,单独利用深空网测量数据可以获取优于1 km的转移轨道精度,标...     

MARK5B帧格式解析及相关处理软件的设计与实现

为验证VLBI MARK5B数据记录回放系统的有效性,利用MATLAB软件设计实现一种MARK5B帧格式解析及相关处理软件。通过对MARK5B数据帧格式的解析,以及对解析后各通道数据FX相关处理得到的群时延的分析,验证系统数据记录通道的正确性。首先介绍VLBI系统组成和数据记录回放系统的国内外现状,然后详细描述MARK5B数据格式和FX相关处理方法等内容,最后说明软件的设计分析步骤,并对本地记录的MARK5B测控扩频信号数据进行帧格式解析和零基线FX相关处理。最终结论表明软件处理结果正确,具有一定的实用价值。     

深空探测VLBI技术综述及我国的现状和发展

甚长基线干涉测量（VLBI）技术是近年来深空探测研究领域中的研究热点之一。VLBI技术具有测量精度高,作用距离远等优点,这些优点使其在当前及未来的深空探测项目中具有广泛的应用前景。通过对数十篇相关文献的调研,重点阐述了深空探测VLBI技术的基本原理、研究现状,并对该技术的关键技术及未来发展趋势进行了分析和研究,最后介绍了我国深空探测用VLBI技术现状及发展。     

应用于深空探测的VLBI技术

分析了河外射电源与空间飞行器甚长基线干涉测量（VLBI）跟踪与资料解析的差异,包括信号波前形式、频谱特征、误差修正方式、解算参数类型和软件实时性需求等。讨论了应用于深空探测的包括宽带、窄带、同波束、多频点、多基线相位参考、连线干涉和局部参考架等多种差分VLBI技术,可作为VLBI技术在我国深空探测应用中技术设计参考。     

VLBI并行处理方式比较分析

甚长基线干涉测量技术VLBI能够弥补传统雷达测距和多普勒测速技术对垂直于视线向位置和速度不敏感的缺陷,已被广泛应用于深空航天器精密测定轨任务中。针对集群环境下VLBI数据处理的实现问题,从计算量、通信量、可扩展性、调度复杂度等方面对基线并行、测站并行、通道并行、时间并行四种并行处理方式进行对比论述分析,分析结论对正在建设中的深空干涉测量信号处理中心的数据处理系统建设具有一定的参考价值。     

小型空间飞行器通用化遥测系统设计与实现

针对传统遥测系统多设备、复杂电缆连接架构无法满足小型空间飞行器对小体积、轻重量、自主化程度高的遥测系统需求的问题,提出了一种小型空间飞行器通用化遥测系统设计方法。该方法引入集成化、模块化设计理念,采用混合编帧、双时序设计和故障自检测等方法,设计形成了一种通用化架构,包含了多种硬件模块和软件单元,集成于遥测综合装置,满足了空间飞行器小型化轻量化要求,系统时序灵活,自主化程度高。地面和飞行试验表明,该方法可快速适配小型空间飞行器需求,体积小、重量轻,具有良好的应用前景和推广价值。     

深空测控VLBI数字基带转换器发展现状研究

研究深空测控VLBI数字基带转换器的基本原理以及国内外的发展现状。首先介绍VLBI及其基本原理与系统结构,其次介绍数字基带转换器的原理及实现方法,之后重点介绍数字基带转换器在国内外的发展现状,并对当前国际上主要的VLBI数字基带转换器进行全面的对比分析,最后对未来数字基带转换器做出展望。     

短帧长Turbo编译码的FPGA实现研究

对深空通信中短帧长信息的Turbo编译码FPGA实现进行了研究。设计了Turbo编译码方法,编码由两个分量编码器并行级联组成,选择递归系统卷积码,编码采用特殊行列交织器;译码由两个独立的软输入软输出译码器串行联级联组成,采用近似Log-Map算法。给出了Turbo编译码的现场可编程逻辑阵列(FPGA)实现,给出了Turbo编译码单元的接口和顶层接口时序,以及Map译码单元流程。仿真结果表明:对帧长小于500b、码率为1/2的Turbo编译码器的FPGA实现了编码数据实时输出,译码延时0.45ms,满足输入数据速率要求。实测结果验证了仿真结果与理论性能相符。     

一种载人航天器深空通信系统架构的设想

为保证深空探测载人航天器与地面之间的可靠通信,在分析载波频率、信源压缩技术、编码技术和调制方式的基础上,提出了一种载人航天器深空通信系统架构,综合考虑各种通信业务的需求,采用LDPC编码、SOQPSK调制等先进技术,充分利用深空通信信道宽带宽的特点。相比于现有的深空探测航天器,文章提出的深空通信系统架构可获得更高的增益,能以更高的数据速率进行可靠通信,具有一定的技术前瞻性和较高的工程应用价值,对我国后续载人登月及其他深空飞行任务具有一定的参考意义。     

出舱活动试验系统间舱压数据接口设计

以出舱活动某试验中,航天员系统与飞船系统间舱压数据接口通信的设计和实现为例,探讨了通用数据通信机制在载人航天信息监测和通信中的应用。该接口模块基于动态数据交换（DDE）设计,实现1帧/s采样,正式试验连续运行超过6h,数据量累计691200byte,通畅无阻塞,顺利地完成了舱压数据的采集通信任务。实践证明,基于DDE通信的接口设计,可以扩展到载人航天任务其它软件产品间的数据交互应用中。     

深空探测器被动式高精度多普勒测量方法与应用

针对深空探测器的单程多普勒测量需求,研究了被动式高精度多普勒测量方法及其实现技术。该方法基于探测器测控信标残留载波等点频信号和VLBI测站高精度氢原子钟频标,构造出与实际接收信号频率接近的参考信号;再通过本地相关处理,完成高精度开环多普勒测量。其特色在于完全不需要精确的先验轨道模型。所开发的专用被动式多普勒测量设备,在国内第一次成功用于欧空局环火星探测器“MEX”的多普勒测定轨试验。探测器X频段信号5s积分的单程多普勒测量精度达到 0.2mm/s ,与欧空局测量水平相当。采用该多普勒测量数据的MEX定轨结果与欧空局精密轨道在数百米至千米量级一致。     

基于多因子组合判别的数字量帧通用解析方法

随着航天任务型号的不断改进，箭上各系统单机输出数字量数据的现象越来越普遍，且数字量数据帧结构也越来越复杂多样，在各型号之间差异也较大，这给遥测数据处理带来了巨大挑战。若各型号各种帧结构数字量数据均对应一种解析方法，那么软件需要经常做适应性修改，造成软件维护工作量大且容易出错。针对这种情况，在充分梳理总结以往各型号任务中复杂帧结构数字量数据的特点和对应解析方法的基础上，提出了基于数字量帧结构中多个因子作为综合判据的普适性的解析方法，称为“通用解析方法”，其中分析了各因子对数据帧解析的作用，讨论了块头、步长等重要因子的设计和判别，给出了通用实现过程。方法已多次应用于航天任务中，效果良好。     

萤火一号火星轨道器开环追踪技术

中国首个火星探测器萤火一号计划于2009年10月和俄罗斯的火卫一采样探测器一道发射升空。萤火一号将探测火星的空间环境,并验证深空导航测控与通信技术。与常规的火星探测任务不同,该探测器的轨道与位置测量主要利用天文甚长基线干涉测量技术、开环跟踪测量技术、差分单程测距测速技术、同波束干涉测量技术以及单程Doppler测速技术承担。     

空间站舱内噪声仿真、验证与声源布局优化

文章开展了空间站舱内噪声仿真研究,给出了声学参数设置方法,使用FE/FEM耦合方法和SEA方法完成了空间站模拟舱建模仿真分析,设计了模拟舱噪声验证试验,提出了基于声功率等效的声源模拟技术,证明了两种方法结合可在全频段较好地预示空间站舱内噪声环境,仿真总声压级与测试结果偏差在2 d B以内。最后对空间站的声源布局进行了优化分析,结果表明集中布局更有利于降低噪声水平。     

Omicron space habitat—research stage II

The design presented in this paper is in response to the revolution in private space activities, the increasing public interest in commercial flights to space and the utilization of structures such as space hotels or private orbital habitats. The baseline for the Omicron design concept is the Russian Salyut derived space station module. Salyut was the first space station to orbit the Earth. Its unique design and technical features were what made the development of space stations Salyut 1–7, MIR and the International Space Station (ISS) Zwezda service module possible. Due to its versatility and the reliable operating launch vehicle Proton, this space module series has the potential to be adapted for space hotel development. This paper proposes a conceptual design of the space habitat called Omicron, with particular focus on interior design for the microgravity environment. The Omicron concepts address the needs of space tourism with a strong emphasis on the safety and comfort of the spaceflight participants. The Omicron habitat supports three inhabitants in nominal conditions (e.g., two passengers and one astronaut). The habitat provides a flexible interior, facilities and spaces dynamically transforming in order to accommodate various types of activities, which will be performed in an organically formed interior supporting spatial orientation and movement in microgravity. The future development potential of Omicron is also considered. The baseline version is composed solely of one rigid module with an inverted cupola for observations. An alternative version offers more space using an inflatable structure. Finally, a combination of multiple Omicron modules enables the creation of a larger orbital habitat. The Omicron's subsystems support a few days visit by trained passengers. The transport to the habitat would be provided e.g., by the Soyuz TMA spacecraft carried by the Soyuz launch vehicle in the early stage of Omicron's development, before a fully reusable spacecraft would be available.     

视觉测振技术在柔性太阳翼模态试验中的应用

针对8 m×5 m的柔性太阳翼在倒立状态下进行模态试验，设计数字摄像视觉测振系统，基于图像特征跟踪法实现了从相机标定、图像采集、信息提取到三维振动数据获取的过程，通过工况模态辨识方法获取了柔性太阳翼模态频率及振型等动力学参数。并考虑空气和重力影响建立太阳翼有限元模型，通过与基于基恩士激光位移传感器的传统模态试验结果及仿真分析结果进行对比，验证了基于视觉测振工况模态试验方法的准确性，为柔性太阳翼在轨模态辨识奠定基础。     

空间站吸声降噪设计的仿真评估与验证

文章针对空间站吸声降噪设计中存在的降噪效果评估问题,以空间站缩比结构为研究对象,利用声学有限元法进行吸声降噪设计仿真评估。首先建立适用于空间站的吸声降噪设计仿真评估模型,然后通过地面噪声试验验证仿真模型的准确性;最后对几种空间站可用的不同性质的吸声材料在缩比结构中的降噪效果进行了定量仿真评估。结果表明塑料泡沫的降噪效果最好,其次是浇注泡沫;浇注泡沫的质量相对较轻。本研究可为预先定量评估空间站吸声降噪设计提供参考。     

一种用于高速数据采集系统的无损压缩方法

提出了一种应用于电子装备多通道数字信号高速采集与存储系统的无损压缩方法.该方法具有实现简单、压缩率高的特点.在高速数据采集系统的实际应用中,该方法能将海量采样数据压缩至原来的25%左右而不影响系统的处理速度,验证了该压缩方法的有效性和实用性.