星载微波探测仪探测头部热设计及验证

星载微波探测仪采用主被动一体化探测方法,以提高探测精度和空间分辨率,是土壤水探测卫星的主载荷,探测仪的探测头部主要由主动单机和被动单机等组成,其中主动单机中的发送/接收(T/R)组件数量多、功耗大、阵面布局长达7 m,被动单机中的接收机对温度波动敏感,同时探测头部构型复杂且各散热面外热流环境恶劣。针对探测头部热控难点及要求,开展了包括轨道外热流分析、散热面和传热路径的设计、热管网络布局,关键单机的精细化控温等工作,并结合热平衡试验结果对热设计方案进行了有效验证。仿真及试验结果表明:探测头部的温度水平、关键单机的温度梯度及每轨温度波动均满足要求,其中T/R组件温度梯度控制在≤12℃,被动接收机温度波动控制在±1℃/轨。该设计解决了大功耗T/R组件短时开机导致单机之间温差大、瞬时温升速率快,接收机温度波动大等技术难点,突破了高功率密度T/R组件全阵面热设计关键技术和被动接收机的高稳定度控温关键技术,实现了探测头部在轨全周期高精度、高稳定度热控,可为星载微波探测仪类载荷的热设计提供借鉴。     

一种红外玫瑰扫描亚图像分辨率提升算法

根据某导引头玫瑰扫描的原理与特性,提出了一种基于现有导引头硬件架构提升红外玫瑰线扫描亚图像分辨率的方法。利用瞬时视场间的相互覆盖关系,通过集合去交(ADI)算法有效去除冗余信息,确立目标更精确的位置,综合运用多帧亚图像数据积累与补充,实现对红外玫瑰扫描亚图像数据的超分辨率处理。研究表明:该算法能提高目标的识别精度,便于有效区分视场中的多个目标,利于增强导引头目标识别精度和抗红外干扰性能。     

基于Zernike拟合的三反射面天线赋形设计

多反射面天线系统受空间、位置和尺寸等因素的影响,其主反射面口面存在相位差,从而导致天线辐射性能下降,文章提出了一种利用Zernike多项式赋形多个反射面的方法,通过对副反射面赋形,在主反射面口面得到期望的幅度相位分布。该方法利用Zernike拟合来处理反射面间的光程差,并将主反射面作为固定面,根据几何光学法和光程条件,在Matlab中建立副反射镜初始模型,通过遗传算法优化Zernike系数调整光程差,对副反射镜面形进行优化设计,避免了复杂的微分计算。使用Grasp仿真软件对设计的三反射面天线系统进行了分析,计算表明,与未赋形的三反射面天线相比,赋形反射面天线系统主波束效率提升了10.67%,达到95%以上,验证了该赋形方法的可行性及对天线系统性能提升的有效性。     

一种可用于预白化类空时自适应处理中的阵元误差校正算法

在非均匀杂波环境中,预白化类空时自适应处理(STAP)具有较高的收敛速度,可显著提高雷达的杂波抑制性能。但在实际阵列接收系统中,阵元误差的存在会使预白化类STAP性能严重下降。针对此问题,提出了一种基于杂波回波的阵元误差校正算法。该算法首先将阵元误差表示为方位依赖的幅相误差;然后将空间各个方位的主瓣杂波作为校正源,利用其阵列输出协方差矩阵的Toeplitz结构会在阵元误差影响下发生改变的特性,估计相应方位的阵元幅相误差;最后利用估计的幅相误差校正先验协方差矩阵和假定目标的导向矢量。仿真结果表明:当阵列接收系统存在阵元误差时,阵元误差校正算法可明显改善预白化类STAP算法的杂波抑制性能。     

一种多通道高隔离度毫米波发射组件的设计

随着雷达技术的发展,毫米波单片集成电路技术日趋成熟,小型化、轻量化、多功能的毫米波雷达在国内外得到了深入的研究和应用。为满足毫米波雷达的需求,设计了一种多通道高隔离度毫米波发射组件。采用普通FR4多层板实现电源和控制信号走线,其中功分器芯片、电容、电阻等器件装配在FR4多层板的表层;采用低损耗的Rogers 5880微波板材进行毫米波射频传输。为提高通道间和级联功放间的隔离度,进行金属隔墙处理,以获得更好的物理隔离。通过对腔体进行电磁仿真,使腔体的谐振频率高于工作频带。该组件质量仅为41 g,输出功率不低于35.5 dBm,发射效率大于16%,可应用于毫米波SAR和固态发射机等场景。     

微小型GNSS-R测高仪测高精度评估及地面验证

GNSS-R是基于双基雷达散射机理的无源微波遥感技术,可同时接收多个镜面反射点的反射信号,实现海面高度、有效波高、海面风场、海冰等海态参数的宽刈幅探测。针对微纳卫星观测计划,研制国内首个星载微小型GNSS-R测高仪,开展外场实验,处理实验数据,采用基于本地码相关的Clean replica算法、干涉式互相关的Interferometric算法,根据曲线平滑算法对相延多普勒测图(DDM)曲线进行拟合,进而通过最大倒数点法(DER)、峰值半功率法(HALF)等镜点跟踪算法得到测高误差,对实验结果的预期和实测值进行分析,并提出改进方法。     

一种基于Serial RapidIO标准协议的高速交换技术

为解决空间信息系统在大数据吞吐场景下传输带宽有限、架构互联性较差的问题,文章分析Serial RapidIO (SRIO)高速串行总线交换技术特点,结合SpaceVPX架构研究一种交换阵列,以此为基础构建了SRIO交换模块,并基于IBIS-AMI模型验证了信号完整性,开展SRIO交换技术验证,单端口速率可达20Gbps,理论吞吐率为440Gbps,可广泛应用于高速网络化信息系统。     

基于RISC-V的多核可重构处理器架构研究

介绍了一种多核可重构处理器架构。该架构利用可重构片上互连使得锁步技术引入的冗余核可以分时复用,充分发挥多核带来的性能增长。在该架构下,软件开发人员可以通过对任务进行关键等级划分,使得非关键任务可以线程级并行执行,关键任务锁步执行,满足星载计算机对高可靠和高性能的需求。提供了该架构基于RISC-V (第五代精简指令集)的一种实现,并阐述了该架构下的软硬件配合机制。     

基于国产抗辐照器件的数据复接存储技术研究

载荷数据的有效传输、处理、存储等是航天器的重要空间任务。针对某航天器多路数据复接下行和大容量固态存储的需求,设计基于NAND Flash芯片的大容量星载数据复接存储方案,利用FPGA芯片的高速数据处理能力和控制灵活性,控制NAND Flash芯片进行数据读、写、擦除操作,进而提高存储器的吞吐率,实现对多个数据源按要求进行数据记录、数据管理以及数据回放等功能。同时增加抗辐加固设计,满足航天飞行可靠性的要求。     

含间隙天线折展机构模块精度分析

针对天线折展机构连接运动副间隙引起天线折展过程运动不确定、精度下降等问题,提出了基于"无质量杆"模型来模拟自由状态的含运动副间隙机构建模方法。该方法基于D-H法建立了天线3个闭环的几何关系模型,将无质量杆模型引入天线几何关系中,获得了展开误差的计算模型。通过综合运用蒙特卡洛法实现了自由状态折展机构展开误差计算。计算结果表明:转动副间隙对折展机构单元肋展开在Z方向上展开精度影响最大,单元肋展开最大误差为0.353 mm,可为天线折展机构设计提供了参考。