长河二号授时监测接收机设计与实现

长波授时系统是目前国际上授时精度较高的大型地基无线电授时服务系统,其授时信号采用罗兰C信号发播体制,具有作用距离远、稳定性好、可靠性高、抗干扰能力强等优点。针对GNSS信号在某些特定区域易被干扰、易失锁的问题,设计并实现了一种长河二号授时监测接收机,采用信号完好性检测、ASF（附加二次相位因子）时延修正等技术,实现了高精度、高可靠长波授时与时差监测,可作为GNSS授时的重要补充手段。     

长波授时附加二次相位因子修正方法

附加二次相位因子（ASF）是影响长波授时精度的主要因素,而其理论计算复杂、实测成本太高,不便于工程推广。本文选取华北平原区域为研究范围,提出一种简单高效的ASF修正方法———建立对应的ASF数据网格,采用插值算法进行ASF修正研究。通过对ASF数据网格的验证和分析,得到了和预期效果相一致的实验结果。实验结果表明：建立区域性的ASF数据网格有利于快速地修正ASF误差,便于实际工程应用。     

长波授时附加二次相位因子ASF误差分析

为提高长波授时精度,分析了影响ASF误差的因素。主要针对米林顿法计算ASF中的地图测距误差、大地等效电导率误差和大地等效电导率区域分割误差,设计实验、采集数据、分析实验结果,并提出减小ASF误差的新方案。     

国家综合PNT体系中的罗兰C导航系统

根据国际、国内构建国家综合定位、导航和授时（PNT）体系和国外增强罗兰（Enhanced Loran-C navigation system,eLORAN）技术及其应用进展情况,分析讨论罗兰C导航系统（远程、低频、脉冲相位距离双曲线导航系统）的eLORAN现代化进程,探讨采用分布式局域eLORAN监测差分站技术,获取并发送实时发播时间改正、系统信号完整性以及地波二次相位因子（ASF）改正等相关信息到用户终端,提升罗兰C导航系统的PNT精度及其服务品质。此外,特别提出研制用户终端的小型化、模块化、智能化、芯片化工作,对拓展国产罗兰C系统应用和建设国家综合PNT体系的重要性。     

嫦娥一号绕月探测器轨道投入过程实时监测判定的原理与技术实现

深空探测任务中的轨道机动是保证探测器进入预定轨道的关键环节, 也是实际测控 任务中的重点和难点. 在轨道机动过程中, 探测器通过点火产生自身加速度, 此过程会造成飞行状态不稳定, 使得对卫星机动过程的预测和判定变得更加复杂. 针对这些问题, 结合中国第一个深空探测任务嫦娥一号(CE-1)卫星, 对其轨道机动段, 特别是近月点入轨制动这一关键弧段, 提出了基于视向速度对探测器飞行状态进行实时监测估计的原理和方法, 进一步建立了相应的实时监测系统, 并应用于实际工程任务, 同时对该系统的表现进行评估, 为未来深空探测中的类似问题提供了一种有效的解决方法.     

祝融号火星车重要数据保护设计与实现

由于火星表面测控支持受限,祝融号火星车需要自主实现可靠生存、高效探测,而重要数据保护是这种自主能力的必要条件。由于能源约束,火星车内仅有少量设备处于长期工作状态,无法沿用基于器内信息网络的分布式重要数据保护方案。为解决这一问题,设计了一种分布式与集中式相结合的重要数据保护架构。由系统管理单元(system management unit, SMU)集中保存重要数据,并在其他设备加电时为其提供分布式重要数据服务。针对SMU复位、切机后的时间恢复需要,提出了一种基于多重备份的器上时间保护方法,低消耗、高可靠地实现了器上时间保护。为了在有限空间内保护更多延时指令,提出了一种专用存储区与公用存储区相结合的重要数据保护方法,有效提升了存储空间利用率。上述重要数据保护方案在火面测控、能源双重约束下为祝融号火星车提供了可靠的业务连续性保障,可为后续深空探测器的设计提供参考。     

天宫二号碲化锌晶体生长

在天宫二号飞船综合材料实验炉六工位采用碲熔剂法生长了碲化锌晶体,生长时最高温度为800℃,以0.5mm·h^-1的提拉速度向炉膛内部提拉生长晶体.飞行实验后,用相同实验参数在地面进行了对比实验.结果发现,空间样品尾部有一个非常大的橙色结晶区域（约10mm×6mm×2mm）,而地面生长样品中碲化锌晶体尺寸仅为约3mm×3mm×1mm,空间生长的碲化锌晶粒尺寸明显优于地面.空间微重力环境下,由于毛细作用,空间样品的塞子处有Te和ZnTe的外延膜生成.而地面生长的锭条在塞子处只有零星点状气相生产物.因此微重力条件有利于碲化锌晶体材料的生长.     

低频时码信号模拟器的设计与实现

介绍的低频时码系统是指在罗兰C导航系统中的脉冲相位编码调制的基础上,引入平衡脉冲位移调制,发播标准时间和导航信息的一种方法。设计了一低频时码信号模拟器,该低频时码可以用于基于罗兰C的组合导航系统中。在设计中考虑到罗兰C导航易受多种信号干扰的实际情况,应用了具有一定帧同步能力的CRC、RS编码方式,在此基础上介绍了这种低频时码模拟器的一种实现方案。     

“嫦娥4号”自主运行任务的设计与实现

从自主运行需求获取、自主运行策略设计、自主运行任务实现3个方面对"嫦娥4号"自主运行任务进行研究。通过在轨飞行验证,"嫦娥4号"自主运行任务的实现除了完善自我诊断及重构能力,还增强了对未知风险的应对能力,增加核心设备的自主管理能力,保证关键事件完成的可靠性与精准性。不仅总结了重要的工程经验而且为未来深空自主运行任务的设计实现提供了直接而有力的技术支持。     

GLONASS接收机频率合成器的设计与实现

根据GLONASS系统的频率计划和GLONASS接收机的特定结构,提出用变化钟频法实现GLONASS接收机的前端.对相应的前端频率合成器部分提出了具体要求,并给出了基于集成频率锁相环的频率合成器的设计与实现.讨论了固有合成频率偏差的来源和消除办法.分析了频率合成器的性能指标.实验表明,该合成器稳定性好,精度高,能够满足GLONASS实验样机的要求.      

GPS软件接收机原理样机设计与实现

为了满足GPS/INS(Global Positioning System/Inertial Navigation System)超紧组合导航系统研究的需要,克服硬件接收机参数固定,适应性差的弱点,设计了一种参数可调、灵活控制的GPS软件接收机.采用GPS L1频率的中频采样信号,运用FFT(Fast Fourier Transform)频域捕获算法和锁相环与锁频环相互辅助的载波环路,实现了信号捕获、码环和载波环路跟踪、导航电文提取与解码、伪距及导航定位解算,并与NovAtel公司的FlexPax型硬件接收机进行了比较.跑车测试结果表明,该GPS软件接收机捕获迅速、跟踪准确,导航定位精度小于10m,动态抗干扰能力明显优于一般GPS硬件接收机,适合于GPS/INS超紧组合导航系统的应用.     

基于GNSS测量的天宫二号质心确定

由于轨道机动燃料消耗,科学载荷加载、分离,以及伴飞小卫星在轨释放等原因引起天宫二号空间站质心(COM)发生位移,从而影响天宫二号的动力学质心定轨精度。针对这一问题,提出了基于全球导航卫星系统(GNSS)测量数据的简化动力学质心估计方法。燃料消耗是引起天宫二号质心发生位移的主要原因,质心在本体坐标系X轴方向位移最为显著。利用GNSS测量数据对天宫二号进行质心估计和精密定轨,在三轴对地稳定姿态下,本体坐标系X轴方向与轨道切向重合,定轨结果对本体坐标系X轴方向的质心位移并不敏感。但在连续偏航模式下,本体坐标系X轴在轨道法向上有较大分量,X轴方向的质心位移对基于GNSS测量计算的精密定轨结果有较大影响。定性和定量分析结果表明:偏航姿态模式下天宫二号本体坐标系X轴方向质心位移估计具有可行性。天宫二号实测数据计算结果表明:与未做质心估计的定轨结果进行对比,质心估计后表征轨道动力学建模误差的经验加速度补偿水平在轨道径向、切向和法向上分别降低62%、50%和65%;载波相位后验残差标准差降低0.04 cm;精密轨道与全球激光测距数据比较精度提高0.86 cm。所提方法可以应用于大型低轨航天器在轨质心估计。      

“嫦娥二号”小行星探测试验定轨计算与分析

嫦娥二号于2012-04-15开展对图塔蒂斯小行星的探测试验,至2012-12-13与图塔蒂斯交会,共飞行243 d,这是我国对小行星的首次探测.因为未安装星载导航设备,CE-2 在小行星探测试验的全过程均基于地基USB（Unified S-Band）与甚长基线干涉测量技术（VLBI,Very Long Baseline Interferometry）测量实现导航.对小行星探测期间的定轨计算及精度分析进行了讨论,对我国新建深空站的测量数据进行了分析.针对交会前最后一次轨道机动后,仅有13 d控后数据的现状,提出了快速轨道重建策略.计算结果表明该策略不仅可以有效改进定轨计算精度,还可以实现轨控速度增量的标定.基于重叠弧段的轨道分析比较表明,单独使用USB长弧数据计算可以获得10 km的定轨精度,综合USB与VLBI数据联合定轨,定轨精度可以提高1倍.     

"祝融号"火星车立体视觉算法并行设计与实现

针对地外天体的巡视探测任务,环境感知计算量大影响行走效率的问题,提出了立体视觉算法及并行优化设计与硬件协同来提高效率的方案.通过前向模型一次查表、省略冗余计算、三维点云生成与快速滤波等并行优化算法,立体视觉的计算量显著减少.再通过硬件的并行实现,感知效率比"玉兔二号"提升了8倍."祝融号"火星车采用该算法自主避障,完成...     

“嫦娥二号”卫星L2点角动量管理

对“嫦娥二号”(CE-2)卫星进入环绕日地拉格朗日L2点的李萨如轨道后卫星喷气卸载所产生的影响进行了研究.提出了一种利用光压力矩辅助卫星太阳电池翼角度调整进行角动量管理的方法.在轨试验表明,太阳光压强度足够对飞行在L2点环绕轨道上的CE-2卫星进行角动量管理,可以大幅度减少动量轮在轨喷气卸载的次数,有利于CE-2卫星的轨道维持.     

东四卫星平台 鑫诺二号卫星 走向中国卫星研制的主战场

中国空间技术研究院研制的东四大容量通信广播卫星平台于2001年10月被国防科工委批准立项,2002年5月鑫诺卫星公司作为该大平台第一个用户,与研制单位签订了鑫诺二号卫星的研制合同。至此,东四大平台与鑫诺二号卫星作为开拓我国商用卫星领域,参与新一轮通信卫星市场竞争的先锋,走向了卫星研制的主战场。东四大平台及鑫诺二号卫星与前两代通信广播卫     

"玉兔二号"复杂月背环境休眠与唤醒控制方法

针对复杂地形与中继通信等多约束条件下"玉兔二号"巡视器休眠与唤醒控制问题,提出了复杂月背环境休眠与唤醒规划控制方法.通过巡视器单目相机序列成像的天际线感知方法实现了周围地形的遮挡情况分析,基于巡视器姿态预测方法计算了巡视器给定位置的可休眠姿态及控制策略,提出了可休眠性指标与可视化综合分析方法以辅助寻找备选休眠点,并设计...     

海洋二号卫星微波散射计自然扩展目标在轨定标

海洋二号卫星微波散射计(HY-2 Scatterometer, HY-2 SCAT)是一种旋转扫描笔形波束散射计, 能够对同一观测面元提供4次方位角和入射角的观测组合, 并通过地球物理模型反演海面风场. 为达到设计的风场反演精度, 要求其系统定标精度达到0.5dB. 利用不同区域自然扩展目标对HY-2 SCAT进行在轨外定标, 并与OSCAT散射计在同时期内的测量结果进行了对比. 定标结果显示可以消除因散射计天线指向偏差带来的方位向测量误差. 针对HY-2 SCAT方位向测量偏差进行了误差分析, 利用仿真方法以及海洋二号卫星雷达高度计同期测量数据的反演结果进行比对, 验证了误差来源.     

嫦娥五号探测器热平衡试验方案设计与实现

针对嫦娥五号探测器热平衡试验中面临的难题,在分析以往国内外航天器热平衡试验技术现状基础上,依据验证充分、有效与全面的原则,构建出一套探测器热平衡试验方案,提出一种基于“专用红外吸收式空间外热流模拟方式”的热平衡试验方法,设计了典型试验工况,同时优化了试验技术流程。地面热平衡试验结果结合在轨飞行数据表明：热平衡试验方案能够有效验证热控设计的正确性,专用红外吸收式外热流模拟装置偏差造成的温度影响不超过2℃,热平衡试验工况设置合理,技术流程优化,热分析模型相关性工作可使热分析模型更加准确可信。     

“嫦娥3号”月面探测器同波束干涉测量系统的设计与实现

为了提高"嫦娥3号"探测器(着陆器和巡视器)的相对定位精度,针对两器信标实际设置情况,设计了同波束干涉测量(same-beam interferometry,SBI)观测方案。利用着陆器和巡视器星地对接数据分析检验了由差分群时延解算含微小系统差的差分相时延的方法,给出了甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)和同波束干涉测量模型及月面定位方法,并仿真分析了巡视器的相对定位精度。最终,把研究的方法实际应用于"嫦娥3号"巡视器的精密相对定位。结果表明,利用1h左右的连续观测弧段的着陆器数传信号以及巡视器数传信号(或遥测信号),采用事后处理方式,得到了随机误差约1ps的差分相时延数据。利用此数据,把"嫦娥3号"探测器的相对定位精度提高至1m左右。