NASA月球激光通信演示验证试验

为满足日益增长的大数据量、高数据速率传输要求,NASA(National Aeronautics and Space Administration,美国国家航空航天局)正开启采用激光技术进行空间通信的新时代,并于近年相继开展了多项自由空间激光通信技术研究项目。针对该情况,重点介绍LLCD(Lunar Laser Communications Demonstration,月球激光通信演示验证)项目的系统组成和工作状况:该项目由NASA实施,首次采用激光作为载波在绕月飞行器和地面接收机之间进行双向激光通信,通过飞行演示验证了下行速率为622 Mbit/s和上行速率为20 Mbit/s的月地双向空间激光通信,以及端到端DTN(Delay Tolerant Networking,容延迟网络)数据传输,并验证了作为激光通信链路副产品的高精度测距技术,试验成果超出预期。最后展望LLCD后续发展,供我国相关研究工作参考借鉴。     

一种嵌入式处理器间SPI总线通信优化方法

SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)作为一种全双工的同步通信总线,常用于嵌入式处理器间的通信.提出一种在P2020处理器与基于Xilinx K7 FPGA芯片的软核处理器间的SPI总线通信优化方法.利用SPI总线双向同步传输的特点,提出一种简易且有效的通信协议保证通信质量;根据SPI总线两端处理器的时钟频率,设置SPI总线波特率,提升数据传输速率;同时,考虑SPI总线两端处理器的处理频率的差异,设置合理数据传输延迟,保证数据传输的正确性和稳定性.实验结果表示,该SPI总线通信方法在上述平台中能够达到750KB/S的通信速率,能够满足多种嵌入式平台的数据传输需求.     

NASA选定三项航天技术飞行演示验证提案

为加速实现空间通信、深空导航和空间推进能力变革，NASA近期选择了三项技术领域提案作为飞行演示验证项目，投入资金约1．75亿美元。这三项技术领域提案包括：（1）激光通信中继演示验证。该任务将飞行验证一种可靠的、高性能、高效费比的光学通信技术，数据传输速率将是当前通信系统的100倍。（2）深空原子钟演示验证。     

MC-CDMA应用于TDRSS多址业务的关键技术研究

传统TDRSS的多址业务采用单载波CDMA扩频方式,数据传输速率和频带利用率低,设备复杂。本文提出采用MC—CDMA方式代替现有的单载波CDMA方式,结合TDRSS的应用环境对MC—CDMA上下行链路的结构进行分析,并对扩频序列设计、信道估计和系统同步三方面的关键技术问题提出解决方法。采用MC—CDMA可以大大提高现有TDRSS多址业务的数据传输速率,频带利用率提高一倍,设备简单,在未来的航天通信中具有重要的现实意义。     

VxWorks6.8操作系统下NVMe驱动设计

非易失存储器(NVMe)协议是寄存器级的传输协议,用于实现主控软件与非易失存储设备间的数据传输,其在设计时针对固态硬盘(SSD)特性优化了命令发送和完成路径,通过PCIe链路传输数据,利用PCIe高带宽实现高速数据传输。阐述了VxWorks 6.8实时操作系统下NVMe驱动设计流程,实现了NVMe协议的基本功能,并测试验证其功能和效率;测试结果表明,该系统下NVMe驱动发挥了较高的性能,单向数据传输速率约为700 MB/s(PCIe1.0×4),相较于SATA接口SSD有极大的性能提升,具有广泛的应用价值。     

基于无线激光通信的转子参数遥测方法研究

为了满足航空发动机转子、直升机旋翼等旋转部件动态参数的高速实时采集需求,提出了一种基于无线激光通信的旋转部件非接触参数遥测方法,并给出了基于该方法的参数遥测系统总体方案.重点研究了光电数据传输通道中发射激光器的信号驱动、光电探测器的信号放大及串行/解串器等关键电路的设计方法.设计了理论最大传输速率达622 Mb/s的无线激光通信收发模块,并测试了收发模块的实际性能.最后,研制了参数遥测试验样机,该样机在旋转状态下的数据传输率达300 Mb/s,满足航空发动机转子的动态参数遥测要求.      

载人空间站工程测控通信系统挑战和机遇

针对载人空间站工程对测控通信系统提出的更高测控覆盖率、更高可靠性、长时间连续测控、高数据传输速率、多目标同时测控等需求,提出了采用天地基相融合的测控通信模式,构建以中继卫星系统为主的天基测控通信模式,利用"北斗"卫星导航系统实现自主可控的高精度轨道确定,合理布局和调度地面测控站,提升地面站工程遥测码速率和双目标支持能力,实现减站增效。对天地基测控资源进行一体化考虑,实现按需调度,完成空间站持续高可靠测控通信任务。讨论了测控数传一体化发展思路,建设Ka频段测控站,同时实现测控和高速数据传输。基于IP(互联网协议)开展天地一体化设计,提出了网络化测控的思路。     

月地及月地以远测控通信与若干关键技术发展趋势

通过研究国内外主要测控通信技术现状与发展动态,梳理出了目前我国在月地及月地以远距离测控通信技术遇到的挑战:面临测量精度尚不能满足科学探测更高的要求,数据传输能力难以满足更高的数据传输速率需求,关键器件自主可控较为薄弱,激光通信高精度快速捕获手段单一,以及星载终端设计与关键技术在轨验证较少等。针对这些问题,提出了对天线组阵、激光测控通信技术、Ka波段及毫米波低温接收机、超导纳米线单光子探测器、深空光学跟瞄系统、窄线宽激光光源的产生技术、光通信调制技术和高功率低噪声放大器的迫切需求,并介绍了国外最新的用于深空测控通信的新概念与前沿技术,即一体化微波/光学混合通信系统与微波光子射频信号稳相传输技术。最后,结合我国现状,讨论了我国测控通信重点发展方向及其关键技术的建议,可供构建月地及月地以远测控通信系统参考。     

空间激光通信进展及在天基网中应用构想

在分析国内外空间激光通信技术研究进展和试验验证的基础上,按照"全球覆盖、重点支持、便于组网、便于管理"的原则,重点对未来激光链路卫星星座构型进行研究,提出了基于已有轨位的4节点GEO(Geostationary Earth Orbit,地球静止轨道)星座、基于已有轨位的6节点GEO星座以及激光/微波卫星共存下空间激光宽带网络发展构想;采用高效资源分配算法和智能化运行管理系统,支持我国数百个航天器、非航天器的在线管理和高速数据传输服务,可以满足我国天基平台和全球骨干节点的高速数据传输需求。通过分析论证,提出构建我国的空间激光宽带网络,需要在超长距离激光通信技术、激光链路自主建立技术、星地激光大气效应研究、空间激光宽带网络协议、卫星星座智能管理技术等关键技术和重点研究方向上集智攻关,取得突破性进展,并对未来发展进行了展望。     

深空通信信道编译码技术研究

初步分析了深空通信的信道特点,参考国外深空通信系统信道编译码方案。结合我国的现状,提出了我国未来深空通信系统应采用的编译码方案,并分析了实现的难点及关键技术。同时,根据信道特点和数据传输速率的要求给出了深空通信的调制方式。     

转速平稳性对速率偏频激光IMU影响研究

转位机构转动速率平稳性是影响速率偏频激光IMU初始对准精度的重要因素。从速率偏频激光IMU的工作原理和结构特点出发，理论分析了转位机构转动速率平稳性和初始对准航向角精度的关系，初始对准航向角误差和转位机构的转速相对误差呈三角函数关系，和转位机构的转速呈反比，转位机构的转速越大，转速不平稳导致的影响越小。提出了高精度速率偏频激光IMU的转速平稳性要求：要达到高精度的初始对准航向角，转位机构的转速相对误差需要控制在0.005以内，转速控制在18(°)/s以上。通过仿真分析和速率偏频激光IMU进行了试验验证，结果表明同等情况下，满足转速平稳性要求的速率偏频激光IMU的初始对准航向角误差带相对于不满足要求的减少了10"，这对进一步提高速率偏频激光IMU的初始对准精度具有重要的理论和工程实践意义。     

基于FC 桘AE桘ASM的可靠传输协议

光纤通道匿名用户消息协议（ FC-AE-ASM ）被设计应用于航空电子环境中各子系统的互联通信,但其并未提供数据端到端的可靠性保证,因此不能被直接应用于大规模数据传输及文件下载等应用。在FC-AE-ASM协议上层,针对ASM消息采用滑动窗口机制保证数据无重复、无丢包地按序递交,实现数据的高速可靠传输。在PC机上采用2．125 GB／s的FC仿真卡进行测试,结果表明,提出的可靠传输协议能在保证数据可靠传输的同时有效提高带宽利用率。实际测试带宽可达到34．9MB／s,相比停止等待协议提高了50％,满足实际应用需求。     

高温度梯度定向凝固下Ni-NbC合金的组织演化

在温度梯度300K/cm和定向凝固速率5～20μm/s下,Ni-10.6wt%NbC合金以平界面方式凝固,当凝固速率达到50μm/s 时,合金凝固组织中出现共晶胞状组织.随定向凝固速率的增大,三叶状和点状形态的NbC相向条状NbC相过渡.当定向凝固速率从2μm/s跃迁变化到10μm/s时,Ni-10.6wt%NbC合金凝固组织仍然以规则共晶生长;而跃迁变化到50和100μm/s时,出现起伏较大的共晶胞状组织和初生相Ni枝晶的生长.另外采用速率跃迁变化可以细化恒定定向凝固速率下的组织,组织的细化是通过NbC相重新成核,使纤维间距减少进行的.     

激光熔覆制备原位自生TiC颗粒强化Ni基合金复合涂层的研究

为了在碳钢表面获得耐磨、耐蚀、抗热疲劳等综合性能优良的TiC颗粒强化Ni基合金复合涂层 ,利用3kW连续波快速轴流CO2 激光器进行了一系列的激光表面熔覆实验研究 ,光斑直径 3 5mm ,扫描速度 3 10mm/s,送粉速率 3 2 6 g/min。实验结果表明 :利用送粉式激光表面熔覆技术 ,可以在碳钢表面直接原位合成TiC颗粒增强的Ni基合金复合涂层 ,涂层与基体呈良好的冶金结合 ,涂层宏观质量完好 ,无裂纹 ,但有少量的气孔。涂层组织由γ 奥氏体枝晶、CrB、TiB2 、M2 3 C6和TiC组成。经激光表面重熔后 ,涂层显微硬度达HV0 2 110 0 ,是基材显微硬度的 4 5倍     

激光测控通信技术研究进展与趋势

激光测控通信技术作为航天测控通信领域的一项新技术,具有作用距离远、测量精度高、通信速率快、抗电磁干扰能力强等优势。介绍了美国、欧盟、日本和俄罗斯在激光测控通信技术领域的最新研究进展和计划,总结了典型激光测控通信系统的主要性能指标,分析了激光测控通信技术的发展趋势,并结合我国激光测控通信技术研究现状提出几点发展建议。     

Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金的超塑性变形

研究了Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金板在400～520℃以及应变速率为1×10^-4 ～ 1×10^-1/s下的超塑性变形能力及其变形机制.结果显示,轧制态的Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金在500℃及应变速率5×10^-4/s时的最大伸长率为320%,应变速率敏感系数m达到0.58.高应变速率下超塑性变形过程中主要机制为晶界滑动,协调机制则是空洞的形核长大与断裂.     

DECnet—DOS不透明任务—任务通信的实现

许多领域对 VAX 同 PC 的高速通信都有较大需求,笔者利用DECnet-DOS 开发的不透明任务-任务通信,使 Micro VAXⅡ同 Compam286的数据交换速率可以达到17K 字节/秒。本文首先简要介绍 DECnet-DOS;然后介绍了如何实现不透明任务-任务通信;最后给出了数据交换速率的测试及结果。     

热量表流量传感器耐久性试验装置的研制

热量表流量传感器耐久性试验装置采用现代化工业级采集、控制技术,将工业组态软件和数据库进行结合,实现了全自动化操作。通过光电传输、脉冲计数、协议通信、视频采集等方式获取运行信息,同时基于3G网络或互联网的视频采集技术,将现场运行画面实时传送至远端数据监控中心。试验的全部过程均为无人值守。同时还可自定义运行周期,同步记录热量表和系统的各项运行数据;可随时查看、导出、打印、分析各项数据。     

NT平台上扩频接收机和计算机之间数据通信的研究

为了满足遥测数据实时处理和联网通信的要求,选用了 Windows NT操作系统,制订了扩频接收机和计算机之间的通信协议,研究了 NT平台上 PIO和 DMA两种数据传输的方式,并针对数据传输率为4 0.2 6kbit/s的课题要求,实际编写了 NT设备驱动程序和用户检测程序,实现了总线插卡式的扩频接收机和计算机之间数据通信。     

机载AESA雷达可实现高速数据通信

雷声公司最近的试验证明，现代战斗机雷达作为通信装置使用具有极高的数据通信能力。雷声公司负责有源相控阵（AESA）雷达系统的经理表示：在去年年底同L．3通信公司一起进行的测试表明，雷达完全能够扮演通信的角色。在多次试验期间，飞机上的AESA雷达以高达274Mb／s的速率将数据传到地面指挥中心，经过处理后的数据再返回到飞机上。实际上是传送了一幅完整的合成孔径雷达图像，用时仅为80ms。[第一段]