固态记录设备在航天器中的应用及发展趋势

星载固态存储器是各类航天器的基本配置设备,特别在遥感卫星领域,记录设备的成功运行是航天器完成任务的前提条件。星载记录设备已从模仿磁带机的简单工作模式发展为支持复杂文件系统、多用户、多维检索的智能工作模式,设备的存储容量、码率和工作寿命均有质的飞跃。对星载记录设备在各类航天器中的应用及技术发展情况进行总结,并对其发展趋势进行探讨。     

星载氮化镓固态功率放大器整机高可靠设计技术研究

为了满足星载应用对于固态功率放大器长寿命的应用需求，针对近年来研究较多的氮化镓（gallium nitride,GaN）固态功率放大器（solid state power amplifier,SSPA），阐述了器件存在的可靠性问题，提出了整机高可靠设计方法。首先，探讨了氮化镓器件的典型失效机理，给出了氮化镓器件在高场退化以及热退化方面的研究结果，分析了逆压电极化效应及热载流子效应引起器件退化的物理机制。其次，围绕降额设计、整机热设计以及电路稳定性设计，研究了如何针对氮化镓器件的特点实现星载固放的高可靠设计，并给出了典型的仿真及实验结果。最后，给出了典型的星载固态功率放大器空间环境模拟试验结果，产品在热真空试验、温循老炼以及高温老炼等试验过程中表现出了较高的稳定性和一致性，为氮化镓固态功率放大器的上星应用提供了有力的支撑。     

星上固态记录技术的发展与我们的对策

本文首先从系统应用和技术发展的角度，纵览空间探测、应用卫星特别是小卫星对于数据存储的需求。分析星上数据存储技术从传统的磁带记录向固态记录转变的必然趋势。评过近年来固态记录技术的飞速发展，及其有待进一步解决的问题。展望了固态记录技术方兴未艾的发展前景。然后，介绍七○四所在发展固态记录器方面具备的技术基础，过去研制箭、星载固态记录器的情况，目前在研和计（规）划研制项目。以期在各级领导与总体系统的大力支持下，与各兄弟单位共同携手促进固态记录技术的发展，更好地为发展我国的应用卫星事业服务。     

基于1553B总线的星载嵌入式软件在轨升级方法

针对星载嵌入式软件在轨升级难的问题,提出了基于1553B总线的星载嵌入式软件在轨(线)升级方法.通过1553B总线接收升级程序、固化程序和升级程序分区独立存储、启动程序和应用程序互相配合的方式,实现软件升级、部分传输异常时补丁升级及升级异常情况下的版本回退.在某星载固态存储设备上对方法进行了试验验证,结果表明,方法可对...     

星载设备FPGA可靠性设计探讨

可编程逻辑器件(FPGA)在星载设备中的应用越来越广泛,其可靠性面临越来越大的挑战。本文针对星载设备FPGA可靠性设计存在的问题,从整体设计、可靠性编码、状态机操作和SRAM接口设计4个方面进行深入分析,并就状态机操作进行了重点讨论,供相关设计人员参考。     

星载分包遥测设备的设计和研制

按 CCSDS分包遥测和遥测信道编码标准 ,设计和研制了星载分包遥测设备。其主要技术有 :用仿真检测设备的联试、组帧技术、虚拟信道技术、信道编码技术及同步技术等。设备通过地面专用检测设备的联试 ,星载分包遥测设备工作正常 ,设计正确     

低成本高可靠综合电子系统集成技术

我国现有的卫星电子产品的传统研制模式已很难适应卫星快速增长,型号对于平台的管理控制核心的电子系统提出低成本、高可靠、快速响应、快速研制的迫切需求。通过构建低成本、高可靠计算机系统体系架构,设计基于COTS器件的星载计算机,并采取包括系统、模块、器件的多级可靠性冗余设计及验证技术,为实现低成本、高可靠、长寿命的产品研制,满足型号长期在轨任务要求奠定基础。     

CCSDS存储器访问业务在航天器综合电子系统中的应用研究

针对未来航天器中多元化的用户业务对星载设备中数据的采集、存储、修改等处理以更灵活、高效的方式实现的需求,研究分析了CCSDS制定的存储器访问业务的特点、作用及基本的工作原理。通过分析可知,应用CCSDS存储器访问业务可以有效解决当前星载综合电子系统的局限,满足未来航天器数据处理的更高要求。文章提出了其在航天器综合电子系统中的应用场景、可行性、方法和工作模式,对存储器访问业务在未来综合电子系统中应用的优势进行了初步探索。     

星载主动遥感气溶胶-云参数技术需求与进展

面对越来越迫切的气象和气候预测及大气环境监测需求，利用主动星载仪器在全球范围内探测云和气溶胶参数成为快速发展的研究领域。相比被动遥感仪器，主动仪器可以获取云和气溶胶参数的垂直分布信息，这将在天气气候模式的改进方面发挥重要作用。通过云和气溶胶遥感需求分析，从雷达数据应用角度，首先介绍了数值模式对云和气溶胶的科学参数需求和定量需求，进一步分析了云和气溶胶联合观测的需求，以及星载微波激光雷达的探测特点；然后对国内外正在规划的星载云和气溶胶微波激光雷达探测任务进行了综述，包括仪器指标和数据产品设计；最后展望这一领域的应用前景。     

支持多核处理器的星载分区操作系统设计

针对星载处理器由单核向多核发展的趋势和当前没有针对航天应用的星载多核操作系统、卫星无法发挥多核处理器性能优势的问题,文章研究了适用于航天任务的星载多核分区操作系统。设计了一种支持多核处理器的星载操作系统结构,采用多核处理器动态调度和静态调度相结合的方法,实现了星载多核处理器高效实时调度与确定性调度。通过分区管理设计,实现分区间隔离与保护,避免软件问题扩散影响其他功能。该系统还具有支持星载应用(APP)动态加载、通过软件构件技术实现星载应用快速组装与集成的特点,可为航天任务应用多核处理器提供安全可靠的软件运行平台,满足未来航天新型任务和多核处理器的需求。     

星载软件重用技术研究

介绍了软件重用技术、意义和实现途径,讨论了星载软件重用技术的形式,分析了影响星载软件可重用性的主要因素,并根据星载实时嵌入式系统特点,提出了基于标准化硬件和通信协议的层次框架软件重用方法。研究认为基于层次框架的星载软件可重用技术能提高效率、降低成本,同时也提高星载软件可靠性和安全性。     

航天数据固态记录器设计问题(上)

航天工程数据存储技术正在从传统的磁带记录向固态记录转变。星上固态记录器的设计面临着一些新课题。在我国，固态记录技术的发展还处在起步阶段。为了促进我国航天工程数据存储技术的发展，本文试图全方位地探讨航天工程数据固态记录器的设计问题。全文共分为三部分。第一部分论述航天工程数据存储技术的发展趋势，讨论固态记录器目前常用的和富有发展潜力的半导体存储器。第二部分讨论空间辐射环境、单粒子效应及其预测方法。第三部分介绍辐照加固、容错设计、封装工艺，以及典型固态记录器的特性     

国际空间站信息系统方案

为了支持在轨系统和有效载荷的操作 ,由硬件和软件组成的空间站信息系统为处理器、工作站、大容量存储单元以及设备接口提供了一个高速、宽带网络。这种结构的关键点是 :1开放式的并且是非专用的 ,避免传统设计方法的浪费。 2结构化和标准化 ,支持组装、增长性和技术性插入。 3采用标准的与用户隔离的硬件和软件接口组成 ,使用户避免了系统的复杂性 ,并且简化了集成 ,缩短了设计周期 ,压缩了研制和维护费用。文中对国际空间站信息管理系统的结构、初期设计、接口和向用户提供的服务做了概要性叙述     

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。     

基于Arrhenius模型的星载电子产品加速寿命试验技术

为满足"高分三号"卫星8年长寿命在轨数据处理需求,须开展针对数据处理单元(DPU)的可靠性设计验证。针对星载DPU,采用基于阿伦尼斯(Arrhenius)模型的加速因子估计方法进行高温加速寿命试验方案设计与分析,并给出故障判定及处理准则。8年加速寿命试验结果验证了DPU产品各项功能和性能满足技术指标。加速寿命试验技术能够在较短的时间内用较低的成本快速估计星载电子产品的可靠性,在航天产品设计中具有广阔的应用前景。     

机载固态数据存储器地面测试接口设计方法的研究

描述了机载固态数据存储器与地面测试计算机通信接口的硬件设计和相应的软件设计，根据不同的应用要求，采用不同的设计方法，其中包括近距离直接ＲＳ２３２串行通信、长距离电流驱动ＲＳ２３２串口通信和ＲＳ４８５异步通信。介绍了采用ＭＡＸＩＭ公司的ＭＡＸ２３２和ＭＡＸ４８５实现各种通信接口的设计方法。     

长期自重载荷作用下固体发动机药柱的位移分析

为了分析固体发动机药柱在长期自重载荷作用下的位移水平,采用加速老化试验,得到该推进剂松弛模量随贮存时间的变化规律;考虑固体导弹发动机的实际贮存情况,探讨了有限元计算中处理发动机滚转的方法;应用三维粘弹性有限元分析方法,对贮存一定时间后的发动机进行了数值仿真,从中获得发动机药柱在长期自重载荷作用下的位移情况。计算结果表明,固体发动机每0.5 a定期翻转,蠕变基本回复到原来的3%以内,药柱的位移增加不大,说明贮存过程中每0.5 a翻转1次是一种好方法,可为固体发动机的设计和使用提供参考。     

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。     

国际空间站舱内空气温湿度控制技术综述

与非载人航天器不同的是,载人航天器有环控生保系统,而舱内空气温湿度控制又是环控生保系统的一项重要内容。文章跟踪和介绍了国际空间站各舱内的温湿度控制方案,包括设计指标、硬件组成及所采用的技术;重点评述了国际空间站舱内温湿度控制系统的关键设备——冷凝干燥器组件及其降温除湿原理;最后结合NASA近年来研究的多孔渗水冷凝干燥器,指出未来冷凝干燥器的发展方向。     

卫星综合电子系统现状和发展建议

文章首先总结了国内外卫星综合电子系统现状和发展趋势,在充分分析我国航天器对综合电子系统的需求的基础上,提出了我国卫星综合电子系统的发展思路。