平流层艇载风速计非接触供电系统的设计

针对平流层艇载风速计电滑环供电方式的不足，设计了基于DSP控制的艇载风速计非接触供电系统。利用电磁感应原理，明确了非接触供电系统的组成；通过建立系统等效电路模型，分析了影响系统传输效率及传输功率的因素；结合艇载风速计的结构及应用背景，借助ANSYS Maxwell电磁仿真软件设计了嵌套式松耦合线圈。通过对系统主要电路进行仿真并搭建基于DSP控制的原、副边电路，对系统的工作特性进行验证，仿真及试验结果表明：基于DSP控制的平流层艇载风速计非接触供电系统能够实现良好的非接触能量传输，降压后可为平流层艇载风速计供电。     

基于PXI平台的半球谐振子相位幅度控制

半球谐振子作为半球谐振陀螺的核心部件之一，其振动参数的测试对自身结构设计与加工过程的参数优化具有至关重要的作用。作为测试系统的重要组成部分，本文设计并实现了基于PXI平台应用LabVIEW编程的半球谐振子相位幅度控制系统，针对测试中存在的谐振频率的漂移和振幅衰减等问题给出了解决方案。实物测试结果表明：该测试系统能有效地实现半球谐振子的相位跟踪及能量控制，可解决开环测试方案下谐振子的频率漂移问题以及初始振幅不一致对谐振子振动性能参数测试的影响，具有快速性好、控制精度高、功能扩展便捷等优点，极大提高了半球谐振子批量化生产与测试效率。     

Ku波段星载四馈源赋形波束天线样机研制

首先介绍了Ｋｕ波段星载四馈源赋形波束天线设计的基本依据和基本限制；重点讨论了电设计方案和关键部件的设计方法；通过比较理论设计和实现结果，证明了研制的Ｋｕ波段星载四馈源赋形波束天线实验样机是成功的；最后提出了型号研制的工作设想。     

卫星运行中的自主控制技术

阐述了卫星自主控制的必要性，分析了卫星自主控制的要求和特点。在此基础上，设计了分布式多Agent自主控制系统，介绍了主控单元Agent中智能规划与调度功能的实现方式；在自主控制系统中其他Agent采用分层控制，介绍了各部分的功能和实现方式。     

涡轴发动机时延鲁棒串级PI控制器设计

针对涡轴发动机分布式控制系统中存在时延导致系统性能退化的问题，利用线性矩阵不等式（LMI）方法设计了时延鲁棒串级PI控制器。先利用内模控制（IMC）方法得到涡轴发动机串级控制器内、外环的PI控制器结构；再利用频域回路成形的方法给出保证系统具有期望性能的LMI形式约束条件；利用梯度近似的方法通过劳斯-赫尔维茨判据得到保证系统稳定的控制器参数约束条件；最后，在基于TrueTime的涡轴发动机分布式非线性仿真平台上进行数字仿真。仿真结果表明：在0.04 s时延条件下，当功率需求下降5%时，系统的调节时间小于5 s，功率涡轮转速超调不超过0.5%，且其最大燃油变化率只有传统串级PI控制系统的67%；设计的控制器能有效应对涡轴发动机分布式控制系统中存在的时延问题，同时能够以更小的代价保证系统具有期望的性能。     

COTS星载计算机容错设计及可靠性研究

为了实现微小卫星“好、快、省”的目标，商业货架产品(Commercial off the shelf, COTS)被大量采用，如何确保COTS产品的可靠性是必须要解决的问题.以基于工业器件的计算机产品为例，针对星载计算机产品存在的空间应用无可靠性预计指标、无抗单粒子设计等问题，开展了星载计算机容错设计及空间应用可靠性研究.为了保证星载计算机高可靠性航天应用，从产品的设计、分析、试验等方面提出了有效的保证措施.最后，利用星载计算机加速寿命试验数据和在轨实际运行表现证明了该方法的有效性；可靠性评估结果表明星载计算机三年内可靠度可以达到0.976以上(置信度取0.6)，能够实现高可靠航天应用.     

基于锁相环的摆动扫描控制系统模型分析

基于PLL的往复摆动控制方法具有实现电路简单、可靠性高等优点,广泛应用于星载光机扫描型遥感器系统中。然而由于PLL鉴相单元和附加片簧的作用使扫描控制系统呈现复杂的非线性切换特性,难于进行控制回路的分析与设计。文章针对某星载光学遥感器PLL摆动扫描控制系统,详细分析了系统中存在的各种非线性特性,并应用小偏差线性化方法,建立了可供分析与设计的线性化模型,简化了扫描锁相回路设计的难度,在此基础上给出了锁相回路增益的设计准则,并通过仿真验证了模型分析结果的有效性,从而为此类基于PLL的摆动扫描控制系统奠定了理论分析基础和控制器设计依据。     

双层乳胶气球的高空平漂机理及垂直轨迹模拟

双层乳胶气球克服了单层乳胶气球的缺点，可以在高空平漂以实现持续气象观测，但是其高空平漂受多因素影响比较复杂，特别是气球充气量主要依赖工程经验，施放成功率不高，亟需提供理论指导。通过试验数据证明了浮重平衡是双层乳胶气球实现高空平漂的必要条件，推导得出内、外球氢气充气量和昼夜温度变化对其运动的影响；建立了双层乳胶气球的几何模型和动力学模型，结合实地施放试验，对其升空和平漂过程轨迹进行模拟，由此探究了内、外球充气量对平漂高度的影响。研究结果表明:内球充气量是决定平漂高度的主要因素，并受昼夜温度变化影响，当内、外球规格分别为750g、500g，负载约1kg时，内球拉力每增大或减小0.04kg，最终平漂高度将对应升高或降低约5km，而外球充气量对其平漂高度无影响。      

星载圆柱阵电子消旋天线研究

对同步轨道自旋稳定卫星提出了一种 32列圆柱阵的电子消旋天线。该天线每列有 4个辐射单元 ,通过开关矩阵和数字可变功分器 ,对相邻五列阵顺序馈电形成覆球波束 ,在 0°～ 360°范围内周向扫描。利用星载地球敏感器输出脉冲作为角度参考 ,通过控制软件实现自主消旋 ,并获得了周向约 1 6°的波束跃度和电平起伏小于 1dB的平稳消旋结果     

基于电子束蒸发沉积的曲面纳米薄膜均匀性研究

半球谐振子金属化是半球谐振陀螺研制过程中的重要环节，针对半球表面薄膜制备均匀性难以实现的问题，提出了一种将薄膜沉积实验和光学模拟相结合的方法。本文采用电子束蒸发技术在半球上沉积Au薄膜，利用台阶仪测量球面上不同位点的薄膜厚度，将平面上的膜厚等效为半球曲面上的膜厚，研究球面薄膜的均匀性，得出了在半球内外表面上薄膜的膜厚分布；同时对薄膜沉积均匀性进行光学模拟，将半球探测器上辐照度等效为实验中沉积所得到的薄膜厚度，计算得出的半球探测器上辐照度分布与实验测量结果一致性较好，可为半球谐振子纳米薄膜的均匀性制备提供理论基础。     

气球吊篮姿态的自适应控制

本文从理论上分析了吊篮姿态控制系统数学模型中参数的不确定性,并且通过数字仿真和实验验证了这种不确定性对系统控制性能的影响.为保证得到良好的控制特性,在Popov超稳定理论的基础上,引出了气球吊篮姿态的模型参考自适应控制法.本文推出一套具有时变自适应增益的离散自适应算法,并在此基础上进行了大量数字仿真.仿真结果表明,吊篮姿态的模型参考自适应方法可以解决吊篮姿态的经典控制方法难以应付的参数大幅度变化、参数未知和非线性等问题.另外,与其它自适应方法相比,该方法还有自适应速度快、工程上易于实现等优点.      

A balloon-borne very long baseline interferometry experiment in the stratosphere: Systems design and developments

The balloon-borne very long baseline interferometry (VLBI) experiment is a technical feasibility study for performing radio interferometry in the stratosphere. The flight model has been developed. A balloon-borne VLBI station will be launched to establish interferometric fringes with ground-based VLBI stations distributed over the Japanese islands at an observing frequency of approximately 20?GHz as the first step. This paper describes the system design and development of a series of observing instruments and bus systems. In addition to the advantages of avoiding the atmospheric effects of absorption and fluctuation in high frequency radio observation, the mobility of a station can improve the sampling coverage (“uv-coverage”) by increasing the number of baselines by the number of ground-based counterparts for each observation day. This benefit cannot be obtained with conventional arrays that solely comprise ground-based stations. The balloon-borne VLBI can contribute to a future progress of research fields such as black holes by direct imaging.     

基于GPS/北斗组合系统的高轨卫星定位技术研究

针对目前高轨GPS信号可用性差及定位精度低的特点, 对GPS/北斗组合系统的 高轨卫星定位技术进行研究, 对比分析了单GPS系统与GPS/北斗组合系统的卫 星可见性和几何精度因子. 结果表明, GPS/北斗组合系统比单GPS系统的卫星可 见性好, 且定位精度高. 同时通过提出在星载接收机上采用高精度原子钟, 可实现三星定位, 降低对接收机的技术要求.      

A control system for a balloon-borne telescope

This paper deals with a star tracking system for a balloon-borne infrared telescope. A control moment gyro has been adopted for controlling the azimuth angle of the gondola. A CCD image sensor is used in a star field camera. Newly developed on-board microprocessor system is used for supervisory control of on-board equipment.     

An Integer Precise Point Positioning technique for sea surface observations using a GPS buoy

GPS data dedicated to sea surface observation are usually processed using differential techniques. Unfortunately, the precision of resulting kinematic positions is baseline-length dependent. So, high precision sea surface observations using differential GPS techniques are limited to coasts, lakes, and rivers. Recent improvements in GPS satellite products (orbits, clocks, and phase biases) make phase ambiguity fixing at the zero difference level achievable and opens up the observation of the sea surface without geographical constraints. This paper recalls the concept of the Integer Precise Point Positioning technique and discusses the precision of GPS buoy positioning. A sequential version of the GINS software has been implemented to achieve single epoch GPS positioning. We used 1 Hz data from a two week GPS campaign conducted in the Kerguelen Islands. A GPS buoy has been moored close to a radar gauge and 90 m away from a permanent GPS station. This infrastructure offers the opportunity to compare both kinematic Integer Precise Point Positioning and classical differential GPS positioning techniques to in situ radar gauge data. We found that Precise Point Positioning results are not significantly biased with respect to radar gauge data and that horizontal time series are consistent with differential processing at the sub-centimetre precision level. Nevertheless, standard deviations of height time series with respect to radar gauge data are typically [4–5] cm. The dominant driver for noise at this level is attributed to errors in tropospheric estimates which propagate into position solutions.     

罩体材料介电常数高温宽带测试方法

介绍了基于传输反射法理论改进,组建了室温（R.T.）～600℃,400MHz～18GHz介电常数测量系统。分别从系统组成和测试方法两个方面入手,详细介绍高温传输反射测试系统对器件的材质、工艺、性能指标等特殊要求,重点介绍了高温测试用到的校准技术、高温修正算法、时域门技术、尺寸误差修正、自动控制等理论和技术难题。并佐以实验进行验证,试验结果与标称值符合良好。     

A hard X-ray experiment for long-duration balloon flights

The Naval Research Lab has developed a balloon-borne hard X-ray experiment which is designed for 60- to 90-day flight durations soon to be available with around the world Sky Anchor or RACOON balloon flights. The experiment's scintillation detector is sensitive to the 15 – 250 keV X-ray energy range. The experiment includes three microcomputer systems which control the data acquisition and provide the orientation and navigation information required for global balloon flights. The data system supports global data communications utilizing the GOES satellite as well as high bit rate communications through L-band li line-of-site transmissions     

高动态GPS卫星信号模拟器设计与实现

介绍了高动态GPS信号模拟器的设计原理和组成,阐述了设计中的关键技术,并给出了软件和硬件实现方案。其中软件部分采用V isual Basic 6.0和V isual C 完成,硬件信号处理板采用FPGA完成,通过高速的计算机并口实现了软硬件之间通信。此系统被成功的应用到了卫星导航定位系统的研发过程中,工作性能稳定,具有了模拟器的基本功能,为验证接收机的定位性能、信号跟踪和捕获性能等提供了一个逼真的高动态信号环境。     

HiPeG: A high performance balloon gondola for fine angular resolution X-ray telescopes

A platform for balloon-borne hard X-ray experiments capable of tens of arcsec pointing accuracy is a necessary condition for the new generation of high angular resolution X-ray telescopes. We have designed a new multi-mission platform in which the attitude determination system is based upon a high performance GPS and a star sensor equipped with a high-dynamic range CCD detector. The device is an autonomous and flexible system which, by means of efficient star identification and tracking algorithms, permits a fine dynamical pointing and reconstruction of the pointing trajectory down to the arcsec level. This paper presents specifications of the gondola and summarizes its characteristics which will be tested in a balloon flight scheduled in near future.