双工作模式空空通信机的设计与实现

空空通信机是飞船交会对接过程中通信链路的关键设备，主要完成两个航天器之间的信息交换。根据任务需求，空空通信机需具备两种工作模式，即扩频模式和非扩频模式。文章首先阐述了空空通信机的基本工作原理和整体结构设计，针对两种工作模式的需求，硬件上采用通用设计，软件上采用分时加载不同软件的设计方案。按照空空通信机的结构模块，顺序介绍了各个模块的设计方法和实现思路。对超外差式接收机的主要指标进行了设计和分析，直接射频调制发射机实现了QPSK和BPSK调制兼容，数字解调部分采用“ADC+FPGA”的设计方案。主工作FPGA芯片完成扩频模式解调和非扩频模式解调，另一片FPGA完成对主FPGA的回读重加载，并根据遥控指令来完成不同程序的加载。文章设计的空空通信机已成功应用于某卫星型号，设计方法对后续其他型号的空空通信机的设计有一定参考价值。     

基于增量学习的高光谱图像目标检测

高光谱图像目标检测是高光谱图像分析中的重要研究内容之一。本文从经典有效的约束能量最小化算法出发,提出了一种基于增量学习的高光谱目标检测方法。当获得新的样本时,不需要重新计算所有样本的自相关矩阵即可对检测器模型进行更新,减轻了星上有限计算资源的负担。实验结果表明:本文提出的目标检测算法在压制背景光谱的同时可以更好地适应目标光谱,提高了算法的检测性能。     

航天器多种遥控体制组合设计方案研究

随着独立航天器向可重构、多功能方向的快速发展,以及组合式、组网式多航天器信息交互需求的增加,单一传统遥控体制已无法满足要求。为此,文章采用多种遥控体制组合的思想,设计了3种适应上述发展需求的遥控组合方案,即分包遥控-脉冲编码调制(PCM)遥控组合、PCM遥控-高级在轨系统(AOS)组合和分包遥控-PCM遥控-AOS混合组合,并从传输数据量、传输数据类型、占用信道情况、与现有遥控接收设备兼容性等方面分析了其各自特点及应用场合。文章提出的3种方案可有效解决遥控功能需求问题,并已在我国某大型组合式航天器中成功应用,可为后续航天器遥控体制设计提供参考。     

一种基于多处理器的星载计算机抗辐射加固设计方案

采用4DSP+FPGA结构方案,在满足系统高可靠性的前提下,运行一种"3+1"的工作模式,针对备份DSP提出一种可选的"轮转切换"方案,利用预读节省DSP进行数据读取的时间,实现星载计算机的抗辐射加固设计与高性能设计的平衡。     

载人航天 WiFi 头戴的设计与实现

空间站无线局域网是空间站通信网络的重要组成部分。 WiFi头戴是基于空间站无线局域网进行话音通信的一个重要应用,不仅可以为舱内航天员提供便捷的无线话音通信服务,还可以为航天员的出舱活动提供无线话音通信服务。研究和分析了空间站无线WiFi组网和应用的技术可行性,提出了一种适合于空间站使用的WiFi头戴的设计与实现方案。该方案采用现有的专用集成芯片,技术上支持802.11 n标准,性能指标先进,可以满足空间站无线话音通信的使用要求。     

一种用于近地轨道航天器的天地网络一体化方案

当前空间通信的发展趋势是空间通信网与地面通信网融合,建立天地一体化的信息传输系统。针对航天器内部网段设计和CCSDS空间链路承载网际协议业务(IP over CCSDS)的协议转换技术开展研究,提出一种适用于近地轨道航天器的天地网络一体化方案,并通过研制航天器网关实现了网际协议(IP协议)与空间数据系统咨询委员会高级在轨系统(CCSDS AOS)空间数据链路协议的相互转换,并对服务质量(Qo S)保证方法进行了设计,试验结果表明,文章提出的方案可用于构建天地一体化互联网络。     

测控链路计算

针对月球和深空等远距离探测任务,对测控数传链路进行了计算。对射频相干AGC控制模式,基于统一X波段(UXB)测控数传分系统的信号及其调制度的分析,给出了测控数传链路计算的数学公式。实际计算结果表明:调制度优化设计在满足测控设计余量要求的前提下,降低了对航天器G/T值和有效全向辐射功率(EIRP)值的要求。     

一种正负刚度并联低频隔振器的刚度和动力学特性分析

随着航空航天领域机械结构的大型化、柔性化发展,减振隔振愈发重要。设计了一种具有非线性刚度和非线性阻尼的正负刚度并联的低频隔振器,其负刚度特性和正刚度特性分别由两组倾斜弹簧和一根竖直弹簧实现;研究了隔振器的高静刚度低动刚度特性和阻尼特性,并对其隔振带宽进行分析,比较了分别由两组斜弹簧和一组斜弹簧实现负刚度的两种隔振器的刚度特性;利用谐波平衡法求解隔振器动力学响应,推导了隔振器振幅放大系数和振动传递率的表达式;通过数值仿真对比验证了谐波平衡法求解的系统响应的正确性,详细研究了所设计的正负刚度并联隔振器的刚度,阻尼及激励幅值等因素对振幅放大系数和振动传递率的影响     

一种适应火星主要地形的航天器仿生足设计

火星地形以大面积的沙漠和崎岖陡峭的山地为主,传统火星车容易陷入沙土或难以翻越障碍。为提高火星探测任务的成功率和探索范围,文章设计一种适应火星主要地形的航天器仿生足。该仿生足兼顾沙漠和山地,具备大面积多弧形足底的柔性垫,可有效在沙漠中起到防滑防陷的作用;还具备可多向安装的仿生钩爪,支持足式火星机器人攀越崎岖山地。开展多弧形柔性足垫在沙地中的受力分析,论证其优越的防滑防陷功能。构建钩爪与大倾角地形作用的球接触力学模型,分析总结其在不同角度下建立有效抓附效果的规律。制作足部实物进行性能测试,得到了单足最佳钩爪的配置为6根钩爪,弯曲角为125°。开展足式火星机器人的运动仿真试验,验证了仿生足的越野性能和减震性能。试验结果和理论分析表现一致,仿生足具备针对火星探测的应用前景和研究价值。