卫星安全性设计的分析评价策略

卫星安全性设计往往采用故障模式与影响分析(FMEA)方法,与可靠性设计同时开展。文章分析了卫星可靠性和安全性设计的对立统一关系,以及FMEA方法在安全性设计应用时偏重功能故障分析的局限性,提出采用FMEA方法结合初步危险分析(PHA)和安全检查表分析(SCA)方法,开展卫星安全性设计综合分析评价的策略和安全性设计流程。以卫星在轨加注为例,采用安全性设计综合分析评价流程进行安全性设计研究,结果表明,文章提出的策略和流程可以帮助卫星设计师有效开展系统安全性设计,全面考虑故障模式和其他危险源引发的安全性风险,制定最优的卫星安全性设计方案。     

“资源一号”卫星火工控制系统可靠性安全性设计

“资源一号”卫星火工控制系统设计的正确性、合理性和可靠性、安全性,与卫星成败有着非常密切的联系。文章重点描述了“资源一号”卫星火工控制系统可靠性安全性的设计,主要包括火工控制系统的点火电路设计、点火通路电缆设计、太阳电池板（文中简称太阳翼）可靠展开的冗余设计和点火限流电阻的设计等4方面内容,尤其在点火限流电阻的选取和设计方面进行了完善和提高。     

卫星安全性设计

论述了卫星安全的重要性,提出了在卫星型号研制中如何进行安全性设计。从总体的角度提出在卫星飞行试验中应采取的安全措施。     

卫星单元肼推进系统安全性设计与实现

从供配电保护、故障隔离和安全裕度设计等角度针对现有卫星单元肼推进系统在安全性设计上采用的措施进行了介绍和分析,并对其在现有卫星上的具体实现以及地面或在轨试验验证情况进行说明。通过分析总结,给出了卫星单元肼推进系统安全性设计的建议。     

航天器有效载荷部件可靠性设计审查

航天器有效载荷部件的可靠性设计是确保部件产品可靠性的关键环节。为保证可靠性设计的完整性、准确性，对其设计进行审查十分必要。本文列出了可靠性设计审查的项目、审查内容，并要求以划“√”为方式填写审查结果。本文规定的审查单可以作为设计师自查、设计评审时评委对设计的专项审查用。     

基于不确定性MDO的卫星总体优化设计研究

为了提高卫星总体设计质量,对基于不确定性多学科设计优化(UMDO)的卫星总体设计方法进行研究。首先提出了卫星总体的UMDO流程,重点对组织实现UMDO的优化过程进行了深入讨论。然后以某遥感小卫星的总体设计为例,对其UMDO数学问题进行了表述,采用UMDO优化过程对优化问题进行了组织与求解。优化结果表明,通过UMDO方法进行设计优化,能够在提高设计方案目标性能的同时,有效提高方案的稳健性和可靠性,验证了UMDO在卫星总体设计中快速形成稳健、可靠的优化方案的可行性和有效性。
     

硬X射线调制望远镜卫星可靠性安全性设计与保证

针对硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星多载荷、高难度、高复杂度的特点,如何确保卫星在轨的安全并可靠完成在轨科学探测任务,是卫星研制过程中必须解决的问题之一。文章在梳理卫星可靠性、安全性保证工作重点的基础上,从卫星平台继承性产品的可靠性保证、面向复杂多载荷探测目标实现的可靠性安全性设计保证,以及整星贮存可靠性保证等三个方面,介绍了HXMT卫星可靠性安全性设计与保证的各项措施,可为后续相似卫星的研制提供参考。     

资源一号卫星总体电路分系统及其检测设备

资源一号卫星总体电路分系统通过合理的接地设计、接口电路设计和电缆分类设计等实现了良好的卫星电磁环境，并带动整星开展电磁兼容性设计。通过对整星电源的二级管理，对电源和用户采取的保护措施及对火工品控制电路的多重串并联等手段大大提高了卫星的安全性和可靠性。本文叙述了总体电路分系统的设计思想和实现方法。     

卫星总体参数多学科优化与建模探讨

卫星总体参数优化是一个典型的多学科优化问题。文章针对卫星总体参数优化建模及其他相关问题进行了探讨,阐述了卫星总体参数优化的过程;以对地观察卫星为对象,给出了多学科优化模型,包括优化目标、约束条件和设计变量。     

实践五号卫星总体电路分系统分析与设计

实践五号卫星的总体电路分系统采用了分舱集中供配电方案,用星箭分离开关控制火工品点火电路和全星模板式电缆网设计,减轻了重量,提高了分系统的可靠性。经过实践五号卫星地面大型试验和在轨飞行验证,总体电路分系统所有指标完全满足设计要求。文章最后就分离开关的可检测性和提高可靠性设计提出意见。     

Global measurement of the Earth gravity field using a gradiometric satellite

Two techniques are able to permit a significant progress in the global measurement of the Earth gravity field: satellite to satellite tracking and gradiometry. The preliminary results concerning the study of a gradiometric satellite to be launched by Ariane are presented.After stating the scientific objectives and the mission specifications, one focuses on the definition of the gradiometer and the gradiometric satellite. After analysis of the problems associated with gradiometry based upon differential accelerometry, one presents the Cactus accelerometer design evolution and the implications on the satellite configuration and interfaces with the gradiometer. Finally a short mission analysis is presented.     

星座设计中的安全性问题研究

如何避免星座中卫星之间发生碰撞是星座安全性设计需要考虑的重要问题,给出了预测星座中卫星发生碰撞的一种方法,提出保证星座安全性需要考虑的三个问题并研究了如何避免星座中工作卫星、备份卫星和寿命终止卫星与工作卫星发生碰撞的措施。     

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。     

地球同步轨道卫星多阶段任务可靠性建模

在分析地球同步轨道卫星首次变轨任务剖面的基础上,以模块化的思路进行卫星多阶段任务系统(phased-mission systems,PMS)建模,采用基于二元决策图(binary decision diagram,BDD)的静态多阶段任务可靠性分析方法和基于马尔可夫模型的动态多阶段任务分析方法来计算地球同步轨道卫星转移轨道段首次变轨的可靠性。经与传统非任务剖面可靠性分析方法的计算结果比对可知,基于任务剖面的可靠性建模分析方法可得到较为真实和精细的结果,有助于卫星的轻量化设计和研制效益提高。     

卫星太阳电池阵在轨故障统计及分析

文章针对2000年1月至2012年9月期间79颗在轨卫星发生的114次太阳电池阵故障事件进行了分类统计分析,并利用Kaplan-Meier估计量分析方法对这些在轨故障进行了可靠性分析。结果表明:太阳电池阵的故障多发生在卫星在轨第一年,其中电子类故障发生率较高;不同卫星平台的系统缺陷或设计共性问题也与太阳电池阵故障紧密相关。最后,结合我国卫星太阳电池阵设计及制造工艺技术,提出了加强出厂前的测试和试验验证、加强仿真建模、加强冗余设计等建议。     

考虑高耗时约束的全电推进卫星多学科优化

为提高卫星系统整体性能与优化设计效率，本文采用多学科设计优化（MDO）方法进行全电推进卫星总体参数优化。主要考虑轨道转移、位置保持、空间环境、供配电、结构及质量六个学科，以整星质量最小为优化目标，考虑轨道转移时间等约束条件，建立了全电推进卫星MDO模型。提出一种基于增广拉格朗日乘子法的高效全局优化方法（ALM-EGO）以快速求解卫星MDO问题。标准数值算例对比研究表明，对于处理高耗时约束优化问题，ALM-EGO方法在全局收敛性与优化效率方面具有一定的优势。最后，采用ALM-EGO求解全电推进卫星MDO问题，优化后的全电推进卫星设计方案满足各类工程设计约束，实现整星减重161.09 kg，从而验证了本文所建立模型的合理性和ALM-EGO方法的有效性。     

VXI总线在FY-2卫星无线测试中的应用

介绍了风云二号(FY-2)气象卫星VXI总线无线测试系统的功能、硬/软件结构.给出了设计中采用的VXI总线技术、硬件配置和在LabWindows/CVI环境中的软件模块化设计方案,以及输出功率限制、微波开关初始化控制、系统安全管理控制和仪器控制顺序正确等软件安全性和可靠性设计.该测试系统的测试能力强、体积小、研制成本低,具有测试结果准确、自动化程度高、工作稳定可靠、操作简便,以及转移和维护容易等优点,在FY-2卫星电性星、正样星和发射星测试中发挥了重要作用.     

微小卫星星务计算机系统的容错控制策略研究

微小卫星系统是一个可靠性要求很高的系统,需要由具有容错能力的星载计算机来控制。针对微小卫星重量、体积、功耗的限制,提出了一种微小卫星的星务计算机系统的可靠性设计方案,设计中采用双模冗余方案搭建系统的容错结构,并根据卫星的运行要求提出了适用于微小卫星的温备份方式容错控制策略,介绍了一些用于支持温备份方式容错控制策略的关键技术。通过分析在微小卫星设计中的适用情况,温备份策略从硬件开销和时间开销两个方面都有利于卫星的设计。在立体测绘微小卫星“试验卫星一号”的星务计算机系统中的应用表明,提出的可靠性设计方案能够提高小卫星的可靠性、安全性以及实时性。     

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。