“嫦娥4号”任务有效载荷系统设计与实现

"嫦娥4号"任务将首次实现人类在月球背面软着陆。通过分析任务特点,以多类型有效载荷配置为背景,介绍了以科学目标和探测任务为核心的有效载荷系统设计思路和实现方法。同时针对首次在深空探测领域搭载国际合作有效载荷项目情况进行了说明。"嫦娥4号"任务最重要的科学目标是利用月球背面洁净的电磁环境进行天文低频射电观测,因此分别在着陆器和中继星上新增配置了国内新研制的低频射电频谱仪及荷兰研制的低频探测仪。科学探测的太阳爆发产生的低频电场信号极其微弱,如何消除着陆器和中继星上其他电子设备发射的近场噪声对远场探测信号的干扰就成了本次任务的最大难点。在相关研制单位的多方努力下,通过优化接收天线设计和地面数据处理算法等多种手段,实现了低频探测信号不低于30 d B的噪声抑制性能,具备了实现科学目标的能力。     

中国首次火星探测任务有效载荷地面综合测试系统设计

介绍了中国首次火星探测任务有效载荷分系统的试验矩阵,以及地面综合测试系统的技术要求。面向2个探测器、5种场景的测试任务需求,设计由接口适配、业务处理、数据管理组成的3层统一架构,实现了不同场景下测试系统的功能和外部接口适配;根据星上科学数据处理与传输机制,设计地面科学数据处理流程,满足了13类载荷科学数据判读需求;针对单星1 900维工程遥测、400条数据注入指令的高维特性,设计基于规则的数据判读软件,实现了载荷遥测数据及数据注入指令的自动化判读。任务执行结果表明该系统满足不同试验模式下有效载荷测试任务的需求,有效保障了载荷测试任务的顺利实施。     

中国首次火星探测任务科学目标与有效载荷配置

中国首次火星探测任务将于2020年实施,科学目标和有效载荷配置是工程任务的重要顶层设计之一。简要回顾了国外已实施火星探测任务的主要科学目标,介绍了我国首次火星探测任务科学目标、有效载荷配置,分析了科学目标的创新性和特色。     

质量特性调整机构在航天器中的应用

质量特性调整机构具有成本低、体积小、重量轻、工作寿命长、可靠性高的优点,被用于在轨精确调整航天器的质量特性,从而确保航天器能够提供高精度的姿轨控以及部分有效载荷的正常工作。文章首先介绍了质量特性调整机构的设计原理和方案,以及在航天器中的应用情况和研究现状;其次对质量特性调整机构需要解决的关键技术进行了分析;最后对其在我国航天活动中的应用进行了展望。     

On the ability of sliding mode and LQR controllers optimized with PSO in attitude control of a flexible 4-DOF satellite with time-varying payload

Precise pointing of the satellite and its payload is essential in the accurate accomplishment of a space mission. In this study, the system of a satellite and its payload are considered as 4-DOF equations of motion. The time-varying payload can observe one direction of the Earth independently, and the satellite can point to the Earth station by its 3-DOF motions simultaneously. Sliding mode and LQR controllers are designed for damping disturbances, and consequently high pointing accuracy. Environmental disturbances and the associated time delay of Low Earth Orbit (LEO) are applied to the system. An algorithm based on Particle Swarm Optimization (PSO) is proposed to find the optimum values of variables and Normalized Integral Square Error (NISE) of the two aforementioned controllers. Numerical simulations indicate the optimized magnitudes of target detection errors and control efforts in four directions. The results revealed that PSO-SMC can finely track the time-varying payload and has better efficiency in comparison with PSO-LQR.     

FPGA多模式高效脉冲压缩工程应用

针对现代雷达系统功能需求多样化、处理数据量大的特点，提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）处理平台的多模式高效频域脉冲压缩方法。其快速傅里叶变换（FFT）模块采用复式FFT结构，其运算能力比基-4 Burst I/O结构提高了一倍；参考函数模块采用实时查表法，根据发射信号基本参数对参考信号进行实时生成；脉冲压缩模块进行了知识产权（IP）核封装处理，使其既能通过灵活配置适应多工作模式实用需求，又能够便利地移植和复用。采用此方法在基于Virtex-7 FPGA硬件平台上进行试验验证，结果表明，该方法能够高效地实现8192点至32768点脉冲压缩处理，处理点数多，实时性高，且处理结果满足航天工程应用要求。     

电子载荷与成像载荷协同高效应用思考

未来战场环境瞬息万变，唯有进行快速、准确、高效的战场信息获取、决策与分发，方能求得先机。传统的单星单载荷模式，由于信息获取方式的局限，应对突发事件能力有限。多体制载荷信息融合与协同应用的需求应运而生。首先以多体制载荷协同高效应用为出发点，将此需求分解为多体制载荷的信息高效获取和多体制载荷信息的高效应用两方面，并加以阐述。然后介绍了以多手段协同高效信息获取为出发点设计的综合运用型卫星的主要技术特点，该星以电子载荷引导光学成像任务为主体。最后，针对多体制载荷协同高效的需求，梳理了电子与成像协同体制下的发展建议。     

基频降低对火箭点火起飞动响应的影响分析

为了分析有效载荷基频降低对火箭发射时箭体的动响应的影响规律,将不同的有效载荷基频引入到运载火箭纵向有限元模型中,通过改变有效载荷基频,计算箭体在发射阶段受到冲击载荷时的瞬态动力学响应,并找出有效载荷以及星箭界面处随发动机推力变化的加速度、单元力等响应时程的变化规律.结果表明：有效载荷基频降低对发射时箭体的动响应有一定影响,有效载荷位置的加速度响应受到的影响较为明显,有一定程度地增加,其对星箭界面处载荷的影响则较小.     

定量遥感有效载荷配置方法与发展

针对定量遥感这一广泛应用于气象、海洋与环境等领域卫星的遥感技术，分析了各个领域的应用需求。为了解决如何根据定量遥感的应用需求，快速配置有效载荷，并合理设置有效载荷的探测谱段(频段)这一制约卫星发展的关键问题。提出了从探测目标着手的方法，首先，分析满足探测要素所需的谱段设置、指标要求和有效载荷配置类型，得出了有效配置载荷的方法和思路;其次，以全球云探测为例，验证本方法的合理性;最后，分析定量遥感有效载荷的发展重点和发展方向，为气象、海洋与环境领域等定量遥感卫星的长期发展提供技术支撑。