一种基于星载GNSS接收机的高轨卫星自主导航滤波算法

星载GNSS接收机在低轨卫星自主导航和精密定轨等应用领域已经显示了高精度、高自主性、不依赖地面支持等技术优势。对于高轨卫星应用，星载GNSS接收机面临一些新的挑战。由于需要接收来自地球另外一侧的GNSS旁瓣信号，使得用户等效测距误差和几何分布因子恶化，引起标准定位性能下降。特别的，对于只能使用GNSS广播星历的实时自主导航应用，GNSS广播星历引入了非白噪声特性的用户测距误差。其难以被经典的EKF滤波方法平滑，限制了自主导航定位精度。文章研究一种基于星载GNSS接收机的高轨卫星自主导航滤波算法，该算法使用增强扩展卡尔曼滤波器（Augmented EKF）融合轨道动力学模型与GNSS观测数据，并对GNSS广播星历引入的系统性误差进行动态估计以削弱其对最终导航定位的影响。最后，通过仿真平台进行了算法验证。仿真结果显示，使用单GPS可在GEO轨道达到优于10米（3D RMS）的导航定位精度。文章提出的方法达到与国际先进产品同等精度，可用于高轨卫星高精度自主导航。     

星载设备抗单粒子效应的设计技术初探

本文探讨了现代星载设备研制过程中遇到的抗辐射设计问题之一，即抗单粒子效应的设计问题，首先简单介绍高能粒子引起的单粒子效应──单粒子翻转（ＳＥＵ）和单粒子锁定（ＳＥＬ），在此基础上分别探讨了星载设备抗ＳＥＬ和抗ＳＥＵ的设计方法。     

L频段星载SAR与GNSS同频干扰分析及验证

针对L频段合成孔径雷达(SAR)卫星大功率载荷和高灵敏度双频导航接收机同时工作时潜在的同频干扰问题,基于某型SAR卫星,开展了SAR与全球导航卫星系统(GNSS)星内、星地同频干扰分析及实物验证。星内同频干扰分析,表明星内存在较为严重的同频干扰问题,需要采用在导航接收机前端,增加随SAR载荷发射脉冲信号联动工作的电子微波开关的抗干扰抑制措施。利用实物在暗室无线环境下,完成了干扰措施有效性验证,导航原始数据分析结果表明,措施有效且简单易行;针对星地同频干扰,由于SAR载荷合成孔径、低占空比脉冲工作的特点,使得地面GNSS接收机能够被SAR载荷照射的时间很短、照射概率很低,且照射强度也低于接收机的饱和电平,预期不会对接收机造成影响。     

PWM型电压调节器单粒子效应及加固技术研究

机理分析和地面重离子试验显示,受高能粒子影响,脉宽调制型（Pulse\|Width Modulation,PWM）电压调节器容易产生单粒子瞬态（Single Event Transient,SET）和功能失效。文章分析了可能产生上述异常的原因,提出了一些抗单粒子效应改进设计建议,最后给出了一种基于器件冗余的系统级SEE防护设计方案,在实验室环境下模拟验证了此方案对单粒子效应防护的有效性。该方案可以为有关航天电子设备设计提供参考。
     

采用SRAM-FPGA星载测控设备抗SEU策略

随着软件无线电技术的发展,SRAM型FPGA在星载测控设备中应用越来越广泛。而太空辐射环境中存在的高能粒子极易使其产生单粒子翻转效应,导致系统运行异常或功能中断。分析传统SRAM型FPGA抗单粒子翻转策略的局限性,在结合测控任务特点的基础上,提出底层刷新与应用层预判重载的综合解决方案,并给出实现方法和流程图。通过高能离子试验和实际在轨应用验证,在确保一定性能的前提下,卫星自主发现故障并恢复至正常的概率在99%以上,能达到较好的抗单粒子翻转效果。     

星载GNSS信号接收机的研制思考

星载GNSS信号接收机能够为在轨航天器提供稳定、高精度的七维状态参数测量,具有广泛的工程实用价值,但需要解决下述研制问题:1细致分析系统间的差异,处理好不同的导航信号之间、时间系统之间和坐标系统之间的差别;2提取卫星导航信号之间的结合点,寻求接收机的公共频率源;3研发内置机内定位星座优选软件,获取较小GDOP值,提高七维状态参数测量精度;4研发星载GNSS信号软件接收机,节省星载硬件设备。     

一种双通道星载AIS接收机研究

针对地面AIS设备覆盖范围有限，无法满足远洋航运船舶对AIS技术的迫切需求，提出了一种可搭载于低轨卫星的双通道星载AIS接收机，首先，针对低轨卫星的工作平台，分析了星载AIS接收机的链路、灵敏度指标和多普勒频移，得到了在低轨卫星平台上对AIS接收机的增益指标要求和面对的难题，由此开展了星载AIS接收机的方案设计，对其组成架构、硬件平台和解调算法进行了介绍，提出了一种双通道AIS接收机，可同时解调四个频道，硬件平台采用了可重构的思路，对AIS信号的解调算法进行了简单阐述。对工程实现产品进行了地面灵敏度指标测试，并搭载卫星在轨接收数据。结果表明双通道同时覆盖四频道的设计，增加了AIS信号的接收数据量，并且可重构的软硬件平台和先进的解调算法，降低了硬件开销，提高了可靠性，为星载AIS技术发展提供了参考。     

一种空时抗干扰后接收机精度校正的方法

全球导航卫星系统(GNSS)接收机采用空时抗干扰处理能够有效地抑制宽、窄带干扰,但该结构可能导致GNSS信号导航精度下降。推导空时自适应处理对卫星信号的影响,通过改进相关函数计算方法,得到逼近理想自相关函数的接收机相关函数,从而有效地改善了空时抗干扰后接收机精度下降的状况。仿真结果表明,方法能够校正空时自适应处理产生的相关函数畸变,从而提高空时抗干扰后接收机的导航定位精度。     

基于载波多普勒的高稳定度GNSS时钟驯服方法

为了充分利用高精度的GNSS载波相位观测量实现对本地时钟高稳定度的驯服，文章提出一种基于GNSS载波相位观测量的GNSS驯服时钟方法，其驯服后的本地时钟频率稳定度高，长稳接近GNSS卫星的星载原子钟水平。该方法首先利用4颗以上卫星的载波多普勒来估计本地时钟与GNSS卫星时钟的频偏；再用三阶锁频环对频偏进行滤波；最后用滤波后的频偏控制本地时钟的压控晶振或数字控制振荡器，以修正本地时钟的频偏。以氢钟作为思博伦GNSS模拟器和PicoTime阿伦方差测试仪的外参考输入时钟，[JP2]以高稳晶振为频率源的GPS接收机接思博伦GNSS模拟器的试验结果表明：该时钟驯服方法可将100s后的时钟稳定度从自由运行状态的1×10-11量级，经驯服后优于1×10-12量级，性能比肩GPS星载原子钟，具有较高的工程应用价值。文章所采用的方法可使驯服高稳晶振替代造价昂贵的星载原子钟，作为低轨导航增强星座的高稳定度频率源，且具有低成本、低功耗、轻质量等优势。     

基于GNSS散射信号的双站雷达系统干扰抑制的分析与研究

利用GNSS(全球卫星导航系统)卫星作为照射源,接收机在飞行器的收发分置的GNSS-R双站雷达探测系统作为一门新兴遥感技术越来越受到关注,但由于GNSS散射信号功率太弱,其接收机对GNSS干扰信号的抑制一直是个难点.根据直达波和邻近卫星信号干扰的特点,提出r改进的分块子空间投影算法.即首先对干扰信号进行捕获与跟踪,根据得到的干扰信号参数构筑相应的干扰子空间,利用改进的分块子空间投影进行干扰抑制,该方法既降低了跟踪误差对干扰性能的影响,又使计算量大幅下降,适合多变环境和多数据样本情况.通过对仿真结果的分析,验证了方法的有效性,也为后续系统的优化设计提供了依据.     

基于积分多普勒平滑伪距的导航算法研究

载体处于高动态机动、障碍遮挡、信号干扰和多路径等复杂环境时,GNSS接收机跟踪环路易发生信号失锁和相位失调,导致载波相位观测值发生较大变化,采用载波相位平滑伪距将严重影响导航精度。为改善GNSS接收机导航性能,对电离层效应及延时校正模型进行了研究,基于α-β滤波算法提出了基于积分多普勒平滑伪距的导航算法。实验结果表明:采用该算法在静态、动态条件下定位精度优于5m,测速精度优于0.05m/s,可显著提高GNSS接收机的导航精度。     

星载计算机的单粒子扰动及其加固技术研究

以实践四号卫星有效载荷“单粒子事件动态监测仪’为实践基础,介绍了星载计算机基于软件结合硬件容错抗单粒子扰动的加固技术;并对半年多来在轨运行中探测到的单粒子翻转和闩锁事件进行了初步分析总结。     

星载微机空间抗单粒子加固设计技术研究

抗辐照加固技术是保障航天器高可靠长寿命的必要条件之一。文章介绍了空间辐照效应对星载微机电路的影响及危害，并针对这些危害阐述了在某型号光机控制计算机任务中进行的单粒子防护设计技术。     

星载微波辐射计地面定标系统研究

论述了用星载微波辐射计性能测试的地面定标系统。该系统由定标负载，定标接收机，转以，微波屏蔽暗室，微机及附件组成，利用微机对地面定标系统转台转速和ＳＭＲ一些参数进行控制，并对测量定标数据进行实时采样，处理和显示。     

一种低成本纳卫星星载计算机容错方法

为了提高纳卫星星载计算机系统的可靠性,减少体积、质量及功耗等多方面因素的影响,文章提出了一种软硬件结合的低成本容错设计方法。将星载计算机硬件采用双机冗余冷备份方案,通过现场可编程门阵列(FPGA)对故障处理器进行仲裁切换;软件容错通过错误检测与纠正(EDAC)信息容错技术的实现,对星载计算机整体程序进行纠错检错,以对抗单粒子翻转事件。结果表明:该方法能够对星载计算机系统进行有效的故障切换处理,并降低单粒子事件的不良影响,可以在纳卫星系统中推广应用。     

一种基于VxWorks的星载计算机软件故障注入方法研究

给出了一种基于VxWorks的模拟单粒子效应的软件故障注入方法.该方法基于航天领域常用的多任务实时操作系统VxWorks,通过软件注入故障来模拟空间辐射环境引发的星载计算机硬件的单粒子事件.对软件故障注入的流程进行了详细说明,并在硬件开发平台上进行了验证.实验测试结果表明,该方法能够有效地对星载系统可靠性进行评测,并且具有操作简便、对目标系统影响小,不会对目标系统造成损伤等优点.     

星载微机空间抗单粒子加固设计技术研究

抗辐照加固技术是保障航天器高可靠长寿命的必要条件之一。文章介绍了空间辐照效应对星载微机电路的影响及危害,并针对这些危害阐述了在某型号光机控制计算机任务中进行的单粒子防护设计技术。     

Xilinx SRAM型FPGA抗辐射设计技术研究

针对Xilinx SRAM型FPGA在空间应用中的可行性，分析了Xilinx SRAM型FPGA的结构，以及空间辐射效应对这种结构FPGA的影响，指出SRAM型的FPGA随着工艺水平的提高、器件规模的增大和核电压的降低，抗总剂量效应不断提高，抵抗单粒子效应，尤其是单粒子翻转和单粒子瞬态脉冲的能力降低。分析了FPGA综合后常见的Half-latch在辐射环境中的影响并结合实际工程实践给出了解决上述问题的一些有用办法和注意事项，如，冗余设计、同步设计、算术逻辑运算结果校验、白检等。最后还提出一种基于COTS器件的“由顶到底”的星载信号处理平台结构，分析了这种结构在抵抗辐射效应时的优势。有关FPGA抗辐射的可靠性设计方法已经在某卫星通信载道中成功应用，并通过了各种卫星环境试验，该技术可以为有关航天电子设备设计提供参考。     

星载BX1750A芯片抗单粒子翻转性能评估

用软件包和FOM方法分别计算了BX1750A芯片在三种太阳同步轨道以及不同宇宙环境下的单粒子翻转率。根据器件及单片机系统在轨单粒子翻转率与“零翻转”可靠度的关系，量化地评估了该芯片及所属系统应用于不同飞行任务时的抗单粒子翻转(SEU)性能。分析结果表明，BX1750A芯片抗单粒子效应的性能较高，可作为低太阳同步轨道3年或5年寿命卫星关键计算机系统的选用芯片。同时为确保系统SEU零失效，有必要采取软件和其他加固措施。     

国产先进工艺SoC器件空间单粒子效应试验研究

国产某型号导航SoC器件采用55 nm商用工艺生产.针对该型器件的辐射敏感性分析表明其易受单粒子效应影响,为此利用重离子加速器完成空间单粒子辐照的地面模拟试验,考查器件的单粒子效应,为其空间应用提供数据支撑.结果表明:器件抗单粒子锁定的LET阈值大于81.4 MeV·cm2/mg,满足空间应用指标要求;但器件对单粒子翻...