星簇结构——大型地球静止轨道卫星的革命性飞跃

"作战及时响应空间"(ORS)航天器作为一种手段,将美国"发展和利用具备军事效能的空间系统"思想转变为及时的方式。值得指出的是:目前与ORS相关的典型任务领域通常满足于低地轨道(LEO)或高椭圆轨道(HEO)航天器的支持,ORS航天器也大多强调在LEO高度范围内活动。而在应用ORS方式并利用新发展的能力替换、增强或重构地球静止轨道(GEO)系统和资产方面存在巨大的挑战,需要在体系结构层次提出新的思想。本文综合最近的国外资料,分析了现有大型单个GEO卫星在满足ORS需求方面的局限性,给出了一种新的能有效满足ORS需求的"星簇结构"概念,并对其特征与关键技术等进行了研究,这对未来ORS任务领域向更高的轨道扩展以及对GEO轨道卫星结构的发展都具有较为重要的意义和参考价值。     

空间飞行器自主诊断重构的理论和方法

面向我国深空探测任务对空间飞行器安全可靠自主运行提出的迫切需求，研究了空间飞行器自主诊断重构技术。针对空间飞行器诊断重构能力确定于设计之初、受制于有限资源等特点，提出了着力于系统评价设计过程的自主诊断重构方法。首先，分析了国内外研究现状并梳理了后续的待突破难点。其次，以可诊断性与可重构性理论为指导，提出了正常模式与故障模式一体化设计方法、故障诊断与系统重构一体化设计方法，在设计阶段通过资源配置和诊断重构方案的综合优化实现系统诊断重构能力最大化。然后，提出了基于能力在轨评估的诊断重构方案动态调整方法，在运行阶段通过诊断重构过程的自适应调整保持系统最优状态，进而从全寿命周期提升系统的诊断重构能力。最后，进行了总结与展望。     

基于FPGA架构的高可靠在轨重构系统设计

航天设备与地面设备相比,制造成本高,对空间环境的适应性要求也高。为了延长航天器寿命,提高其在轨工作的可靠性,需要考虑航天器在空间环境下的可维护性需求。针对航天资产在轨软件实现功能维护的需求,研究空间环境应用背景下的高可靠在轨可重构技术。基于FPGA芯片在航天器领域中应用的广泛性、灵活性及可靠性,设计了一种FPGA架构下的高可靠在轨重构系统。该系统的优势在于充分利用星载设备中普遍使用的“SRAM型FPGA+反熔丝FPGA”的硬件架构,在实现SRAM型FPGA动态刷新功能的基础上仅通过软件更改来增加在轨重构功能,极大降低了硬件更改的成本,扩展了可重构功能的应用范围。在某航天器星载设备中应用该在轨重构系统,通过实际飞行经历,验证了该架构系统设计方案的可行性、可扩展性及可靠性。     

空间双机容错计算机系统研究

为在资源有限的条件下，最大限度地实现长寿命空间飞行器计算机系统的容错，同时又能达到所要求的性能，提出了一个模块化的双机容错设计方案。采用热冗余比较方式，软硬件组合实现系统的容错管理，可保证在某个资源或包含该资源的模块发生故障时，不会导致整个系统的失效，并具备模块级重构能力，从而实现系统的资源共享。不同冗余系统可靠性分析和有关测试结果表明，所设计的双机容错系统性能满足有关要求。     

基于动态库的星载软件可重构设计与实现

针对卫星在轨运行、长期处于无人值守状态,主要依靠星载软件的安全性和可靠性来保证整星任务的稳定工作。复杂多变的空间环境可能会引起星载器件的异常变化,从而导致星载软件异常,甚至发生软件"衰老"。本文在分析现有可重构方案基础上,提出了一种利用动态库的静态链接方式实现在轨可重构的方案,针对存在软件缺陷,或者需要功能升级和拓展的模块,利用遥控上注手段,采用MD5算法对数据文件完整性校验通过后,写入文件系统,并对原动态库文件作备份处理,以便版本回退。以具体实例对本文所述方案的可行性和有效性进行验证,结果表明:在嵌入式操作系统架构下,利用本方案实现星载软件可重构,能够有效提升星载软件在轨实施可重构的可靠性和安全性,进一步为星载软件的扩展和灵活应用提供支撑。     

新概念航天器——模块化分离式卫星

一、何谓"模块化分离式卫星"? 将卫星拆解成若干个不同功能的模块(如有效载荷模块、电源模块、控制模块、推进模块、测控模块和数管模块等),将诸功能模块送入各自的空间轨道,构成星座,每个模块执行自己的功能,模块之间通过无线接口相互配合,共同完成整星的任务,这就是模块化分离式卫星.     

航天军工产品生产线建设项目中可重构制造系统的实现

面对多品种、变批量以及快速响应的生产模式,航天军工企业建立可重构制造系统是提升整体生产能力、提高核心竞争力的有效途径。本文从生产线建设项目实施角度,分析了项目可行性研究阶段在生产线布局规划中考虑可重构制造系统实现的必要性,提出了可重构制造系统实现的方法和流程。     

模块化多旋转关节空间太阳能电站方案设计

文章基于多旋转关节空间太阳能电站（MR-SPS）方案,以降低远距离高压电力传输技术难度为核心,提出一种更新的模块化多旋转关节空间太阳能电站概念。该方案在分布式太阳电池分阵和多导电旋转关节基础上,对于微波发射天线阵也进行了模块化设计和分布式布局,实现了太阳电池分阵和微波发射天线分阵的一一对应,形成多个独立的太阳能发电与能量传输模块,通过模块的扩展实现整个空间太阳能电站。该方案大幅简化了空间电力传输与管理的复杂性和在轨组装的难度。同时各个模块完全独立,组装后即可单独工作,也提高了系统的可靠性。     

海洋盐度探测卫星的现状分析和未来趋势

调研了ESA的"土壤湿度和海洋盐度"(SMOS)卫星和后续发展计划,以及NASA的"宝瓶座"(Aquarius)卫星;对比分析了SMOS和Aquarius卫星盐度测量数据的应用情况。结果表明:在低纬度地区,Aquarius卫星的盐度测量精度均优于SMOS卫星,但是在高纬度地区的盐度测量精度较差。针对2颗卫星在应用中存在的同步测量手段欠缺、射频干扰(RFI)等突出问题,提出了相应的解决途径,如增加同步测量和采用多种RFI检测抑制手段。最后,提出了海洋盐度探测卫星的发展趋势,如开展辐射计反演与遥感数据预处理技术、高精度外定标技术和高精度热控技术研究。     

一种高可靠模块化的航天器通用接口单元设计

以综合电子系统的层次化设计模型为基础,提出并实现了一种基于模块化可伸缩的高可靠航天器通用接口单元设计.该设计以标准通用硬件模块、ASIC芯片、层次化总线体结构作为技术支撑,既可实现面向多种平台与载荷航天器的多任务接口适应性,也可实现数据接口单元内部模块资源的交叉重组与系统重构.该航天器通用接口单元已在多个航天器综合电子系统中成功应用,应用情况表明此方案能显著提升航天器通用接口单元的通用性与可靠性,增强系统故障容忍及自主处理能力,利于提升航天器的产品化批产能力与研制效率.