卫星电子产品综合设计流程研究

针对航天产品的特殊性，结合目前卫星电子产品设计过程中存在的问题，在深入研究综合设计数据流的基础上，提出了一种卫星电子产品可靠性综合设计流程。     

星载SAR数据的标准化自适应数传打包技术

同传统的光学遥感卫星相比，合成孔径雷达（SAR）卫星可显著提高对地观测的分辨率和对恶劣气候和适应力。但由于SAR的工作特点，不同的“脉冲重复频率（PRF）”设置导致距离线数据间的时间间隔不同，不同的采样窗口长度又导致雷达回波数据的长度不能保证连续一致。为解决SAR与数传设备的接口问题，本文提出了一种基于CCSDS建议的“虚拟信道数据单元（VCDU）”数传帧格式标准的SAR数据打包方案。该方案能够自适应地解决SAR数据间隔或长度变化时的数传打包，通用性强，硬件实现简单，容易推广使用。     

卫星并行测试中测控前端通用化设计

为了提高卫星测试效率、降低卫星测试成本,提出了一种并行测试的卫星测控前端通用化设计方案。卫星测控前端采用通用化数据结构,可满足多颗不同卫星并行建立独立数据流的需求;采用通用数据处理流程和通用的模块化接口封装方法,同类功能模块采用统一接口,数据处理流程通过动态选择相应的功能模块完成不同测试状态下的卫星测试工作。实际应用结果表明,卫星测控前端通用化设计在多颗不同卫星并行测试过程中,能有效降低设备成本,减少人员数量需求。     

基于FPGA实现遥测数据解扰分接的设计

为满足高码速率数据流的分接要求，提出了一种由现场可编程逻辑阵列（FPGA）实现遥测数据解扰分接的设计方案。该方案用-XILINX SpartanⅡ XC2S50芯片实现搜索帧同步、数据解扰和数据分接单元，用超高速集成电路硬件描述语言（VHDL）进行编程，可处理码速率768kb／s的数据流。因用单片FPGA实现。减小了电路体积。     

一种基于FFT的PN码快捕方法研究

基于FFT的伪码快捕方法将码相位-多普勒频率的二维搜索简化为一维搜索,克服了多普勒频率的影响,大大缩短了PN码捕获时间,适用于低轨卫星。文章介绍了该方法的基本原理、实现算法和几个重要参数及性能的仿真分析。提出了克服算法固有的扇形衰落的两种方法,并给予简单分析。     

遥感卫星图像原始数据误码率检测方法

在分析遥感卫星原始数据质量检测的基础上,文章提出了一种基于空帧数据统计在轨遥感卫星图像原始数据误码率的检测方法,该方法利用空帧数据在原始数据中有较多的占比的特征,利用空帧数据的误码率代表原始数据的误码率。经多颗卫星工程应用验证,结果表明：该方法简单实用,既统计出误码率,又记录了误码出现的具体位置和错误情况,可支撑接收站设计最优数据接收方案,为提高遥感卫星图像质量提供基础。     

一种卫星信号频率精确估计方法研究及应用

针对卫星信号中特征频率估计问题,分析线性调频Z变换(CZT)的频谱细化原理,介绍一种"先粗后精"的卫星信号频率精确估计方法。方法适合于任意频带的频谱细化,能获得较高的频率分辨率,且适用于任意长度信号分析,仿真结果验证了方法准确提取特征频率的有效性。通过搭建卫星跟踪实验系统,实际采集某地球同步卫星信标信号,将CZT方法成功应用于其信标频率估计中,准确获取了信标频率随时间的变化规律,为准确分析掌握卫星运行状态提供了重要依据。     

一种基于集体检测理论的GPS直接位置估计实现方法

传统GPS导航定位解算方法需要事先成功捕获、跟踪并实时获取多颗卫星的伪距测量,不适用于弱信号环境下卫星信号无法捕获的场景。集体检测是一种将各卫星信号的相关能量非相干累加后依据极大似然准则进行直接位置估计的理论。本文基于A-GPS提供的先验信息,提出了一种实现集体检测的具体参数估计方法和搜索策略,并基于真实GPS弱信号验证了算法的实际性能。实际试验表明,本方法与信号是否成功捕获和跟踪无关,适用于弱信号等环境下的定位解算。     

DVB-S突发通信快速定时同步的FPGA实现

针对突发通信系统的特点,提出利用PN前导序列的良好相关特性,基于全并行流水FFT的快速同步方法。通过搜索FFT输出结果中超过自适应门限的多个峰值,找出最大峰值,实现突发数据帧头的快速捕获和最佳采样点的判决提取。该设计已经成功地在FPGA里得到实现,达到预期目标。     

导航卫星遥测数据趋势预测技术研究

介绍了基于遥测数据的趋势预测方法、基于物理模型的趋势预测方法和基于知识的趋势预测方法的适用对象和特点。文章对导航卫星遥测数据进行了分类,重点研究了基于遥测数据的趋势预测方法,给出了各类算法的适用性;并针对传统SumSin模型、ARMA模型的局限,给出了改进措施和实现流程。最后搭建了验证系统,用于上述算法的验证和导航卫星参数的提前预警。     

星载合成孔径雷达的目标定位方法

论述星载合成孔径雷达（ＳＡＲ）中，利用卫星星历表和雷达回波数据的距离－多普勒参数对目标定位的方法，并用解析法推导出目标相对于星下点位置的计算公式，以及目标的地球经纬度坐标公式。此方法的优点是不需要在星载ＳＡＲ的视场中使用任何位置确知的参考点，并且与卫星的姿态数据无关。还介绍了目标距离－多普勒参数的决定方法，并讨论了目标定位误差源，以及定位精度的评估。     

时间触发型FlexRay总线星载应用研究

提出将具备时间触发特征的新一代车载总线FlexRay引入小卫星星上电子系统,分析了FlexRay总线访问机制、数据帧结构、容错特性、网络时间同步等对星载应用的适应性,并给出基于该总线的星载网络设计及应用思路,对星载网络拓扑结构、节点信息传递方式、总线通信应用协议、网络节点实现等进行了初步设计,可为该总线的星载应用提供一定的技术参考。     

小卫星星载CAN总线的应用层传输方法研究

数据总线是小卫星上各模块之间的主要数据传输通道,充分利用现场总线技术,选择合适的数据总线标准,改善数据总线应用的标准设计,提高可靠性,将工业、商业总线技术引入航天领域是小卫星数据总线未来的发展方向.小卫星星上控制局域网(CAN)总线网络组成包括物理层、数据链路层和应用层.文章分析了小卫星星上网络的应用层协议的基本组成,...     

基于GPU的干涉测量VDIF格式数据编帧方法*

为提高深空测控网VLBI基带转换器灵活性和多种数据格式适应能力,设计一种基于GPU的VDIF格式数据编帧方法。基于CUDA并行运算架构开发符合VDIF规范的帧头计算模块、多通道单线程编帧模块和多通道多线程编帧模块。为了实现编帧过程效率的优化,设计基于纹理缓存查找表的数据量化方法和基于流式架构的多帧信号异步编帧方法。试验验证表明,设计的编帧方法结果正确,高效可靠,有望为我国深空测控干涉测量数据记录系统参与国际VLBI联合观测提供有效的支持。     

基于数据分割的鲁棒视频通信

提出一种新的基于运动估计的数据分割方法，在无线网络上传输视频流时能够有效地降低误差扩散。该方法将宏块作为基本的处理对象，根据两个方面将一个编码帧的所有宏块区分为重要性不同的级别：一方面是宏块对本帧图像质量的影响，另一方面是宏块对下一编码帧可能产生的误差扩散的影响。根据宏块中的像素被下一编码帧参考的次数总合来评估误差扩散的影响。在此基础上，码流被分为三种不同级别的子流，分别执行不同速率的信道编码，以保证在满足带宽约束的条件下，重要的信息和宏块数据能被优先保护。除了与其它方法一样能改善视频质量，本文方法的一个明显优势是平衡当前帧的质量与下一帧的质量。实验结果表明，比较263＋＋和h．264中给出的数据分割方法，在两状态马尔可夫信道模型下，本文方法能获得更稳定的和更好的视频质量，提高PSNR值超过0．3dB。     

北斗系统地固系自主定轨算法

为避免传统惯性系自主定轨算法中的多次坐标转换,针对地固系分布式自主定轨算法原理及其中的关键技术开展研究。给出在地固系中进行自主星历生成的总体框图,推导了地固系自主定轨算法的基本方程,提出一种新的以地固系位置速度为状态量的状态转移矩阵解析计算方法并分析其计算量,证明了地固系自主定轨算法可以进一步降低定轨算法复杂度,且无需上注地球定向参数进行坐标转换。使用仿真数据和真实在轨测量数据的测试结果表明,提出的地固系分布式自主定轨算法与传统算法定轨精度相当,说明了所提算法的可行性,验证了星载自主定轨原型软件的有效性。     

基于MAS的实时诊断技术在电源系统中的应用研究

为了提高卫星这类大规模复杂系统的诊断速度和精度,提出了一种基于MAS 的卫星电源系统分布式诊断框架。框架的核心部分是两类诊断Agent：一类是自适应全局Age nt,负责全局诊断,采用多信号模型的诊断方法;另一类是子系统驻留Agent,负责局部诊 断,采用参数估计的诊断策略,并引入Box\|Jenkins的建模方法。通过通讯Agent和电源专 家Agent实现多Agent间协调工作。在电源系统中的应用表明,两种诊断Agent间优势互补, 提高了诊断效率,并能准确地给出诊断结果。
     

在轨卫星综合数据库系统的设计与实现

针对卫星在轨相关数据(卫星在轨综合数据)种类繁多,数据量大,查询时效性要求高等特点,对管理卫星在轨综合数据的关键技术进行了研究,提出将卫星在轨综合数据分类处理的方法,即利用遥测数据变化缓慢的特点采取变化存储的方法,压缩遥测数据的存储量,同时图形查询遥测数据时使用特征值提取算法快速完整地绘制遥测曲线;对于计算结果与在轨运行信息,采用数据类型描述的方式实现多类型数据的统一管理,较好地解决了计算结果与在轨运行信息数据管理复杂,数据类型扩展困难等问题。在此基础上,设计并实现了一套卫星在轨综合数据库系统。     

卫星结构振动试验中的力控技术

介绍了卫星结构振动试验中力控技术的原理、特点，以及国外力控技术的研究和应用。通过与传统单轴加速度响应控制方法的对比，阐述了力和加速度双控技术对防止振动试验中过实验和欠实验的作用。分析表明该技术对实现卫星结构合理设计具有重要意义。最后提出了发展我国力控技术的建议。     

Reconstruction of spacecraft rotational motion using a Kalman filter

Quasi-static microaccelerations of four satellites of the Foton series (nos. 11, 12, M-2, M-3) were monitored as follows. First, according to measurements of onboard sensors obtained in a certain time interval, spacecraft rotational motion was reconstructed in this interval. Then, along the found motion, microacceleration at a given onboard point was calculated according to the known formula as a function of time. The motion was reconstructed by the least squares method using the solutions to the equations of satellite rotational motion. The time intervals in which these equations make reconstruction possible were from one to five orbital revolutions. This length is increased with the modulus of the satellite angular velocity. To get an idea on microaccelerations and satellite motion during an entire flight, the motion was reconstructed in several tens of such intervals. This paper proposes a method for motion reconstruction suitable for an interval of arbitrary length. The method is based on the Kalman filter. We preliminary describe a new version of the method for reconstructing uncontrolled satellite rotational motion from magnetic measurements using the least squares method, which is essentially used to construct the Kalman filter. The results of comparison of both methods are presented using the data obtained on a flight of the Foton M-3.