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。     

基于公理设计的产品可靠性要求实现方法

针对可靠性设计要求难以系统、全面落实到产品设计方案的问题,提出了一种基于公理设计的产品可靠性要求实现方法.首先,应用公理设计原理进行产品初步设计,从而确定其功能需求,并针对各项功能的保持要求进一步扩展功能保持需求（扩展的功能保持需求构成功能保持域,该域包含于功能域）,进而系统导出参数化的可靠性设计方案;其次,根据功能保持需求扩展或优化设计参数,构建考虑可靠性设计要求的域映射模型,并给出应用独立公理进行方案评价的方法.同时,以温度传感器设计为例贯穿全文,验证了所提出方法的可行性和有效性.      

能源双冗余系统及其控制策略

针对我国运载火箭现役直接引流伺服系统能源部分可靠性较低现象,提出一种新型能源双冗余系统,实现了能源部分主副油路的自动切换和故障隔离,结构简单,重量轻,同时运用并优化逻辑双门限控制策略,根据主副油路切换工作特点确定了最优双门限阈值,进一步提高了能源双冗余系统可靠性,试验结果表明能源双冗余系统结构可靠,控制策略有效,不会出现误切现象,大大提高了伺服系统的可靠性,能够满足我国载人航天登月高可靠性要求。     

基于PC104的某型相机操纵器检测系统

针对新型航空相机操纵器的特点,提出基于PC104单板机的综合检测系统,介绍了检测系统的总体设计,描述了ARINC429、ARINC407及串口差分信号接口数据的模拟设计。通过模拟航空相机及机载总线数据的收发,实现对操纵系统机载总线数据接口状态的实时检测,并可利用串口实现系统状态信息收集,监控诊断操纵器状态。经实验证明,该检测设备仿真的总线数据准确,按维护规程要求实现对操纵器性能的全面检测,满足设计要求。     

火工品电参数测试技术研究

介绍了火工品电参数测试方法,搭建了火工品电参数测试系统。设计了火工品电容放电式点火电路,阐述了电容充放电原理和充放电电路的参数计算方法,实现了点火回路电流的测试。采用“四线”制测试方法实现对火工品桥路直流阻值瞬态变化特性的测试,通过点火回路电压值的变化进行了火工品桥丝熔断时间的测试,证明了采用本测试系统进行火工品电参数测试的可靠性和正确性,为火工品电参数测试的研究提供了有效的测试方法。     

火工品电参数测试技术研究

介绍了火工品电参数测试方法,搭建了火工品电参数测试系统。设计了火工品电容放电式点火电路,阐述了电容充放电原理和充放电电路的参数计算方法,实现了点火回路电流的测试。采用“四线”制测试方法实现对火工品桥路直流阻值瞬态变化特性的测试,通过点火回路电压值的变化进行了火工品桥丝熔断时间的测试,证明了采用本测试系统进行火工品电参数测试的可靠性和正确性,为火工品电参数测试的研究提供了有效的测试方法。     

分布式卫星嵌入式计算机系统结构设计方法

针对分布式卫星的运行环境和任务特点,综合考虑分布式卫星嵌入式计算机系统在可靠性、安全性和实时性方面的要求,提出了一种基于三级容错的主辅式双系统体系结构设计方法。论文分析了分布式卫星的特点和星上嵌入式计算机系统的设计要求,对三级容错设计、主辅式双系统安全设计以及基于可信平台模块(TPM)的辅系统设计进行了详细的阐述。该设计方法已成功应用于地面原理验证系统中,结果表明其可以很好地解决分布式卫星嵌入式计算机系统的可靠性、安全性和实时性问题。     

新型冗余双目PNP摄影定位方法研究CSCD

介绍了一种新型冗余双目PNP摄影定位方法。该测试方法,通过建立图像坐标系、摄像机坐标系和世界坐标系的关系,并通过坐标转换可以求出被测物体的三维绝对位置,从而实现了视觉定位。与单目摄影定位方法相比,该定位测试方法具有定位精度高,可靠性好,并可应用于其他相关领域。     

柔性可靠性与故障诊断处理综合设计技术

针对现代卫星高可靠、长寿命的要求,从卫星系统整体角度出发,根据卫星数字化系统/设备的特点,应用网格技术和多学科综合技术实现卫星内部、甚至卫星个体之间的柔性重组,提高卫星及星座的系统可靠性.提出柔性可靠性技术、测试技术和故障诊断与处理的融合技术,将可靠性、测试性和故障诊断与处理的设计分析与产品功能/性能设计紧密结合,建立综合应用的设计分析模型,实现一体化设计,并尝试对此进行综合应用仿真,以达到卫星数字化系统/设备简单、经济和高可靠的目的.      

面向深空探测应用的集成一体化载荷数管技术

深空探测对探测器有效载荷电子学及数管的轻小型化和自主能力提出了更高要求.将各载荷电子学与传统的载荷数管集成一体化设计,构建新型高度集成的载荷数管体系结构,可以实现资源集约利用,提高信息融合能力,利于实施自主管理.本文介绍了嫦娥系列探测器载荷电子学及数管设计的现状;提出两种新型一体化载荷数管体系结构,其中第一种低成本集成化方案已应用在中国首次火星探测任务中;通过对未来深空探测载荷数管的技术需求进行分析,对载荷数管发展趋势进行了展望.      

基于目标的全色TDICCD 空间相机信噪比分析

TDICCD 是近几年发展起来的一种新型光电传感器, 作为焦平面器件已广泛应用于空间相机的设计和制造. 本文分析了待观测目标太阳高度角及亮度的影响因素, 建立了光能量从待观测目标到空间相机入瞳的亮度传递数学模型, 提出了一种基于目标的全色TDICCD 空间相机信噪比快速预估计算方法. 以模拟极轨卫星所携带的TDICCD 相机为例进行了预估分析. 结果显示, 此模拟北纬20°待观测目标全年星下点太阳高度角范围为41.5°~76.7°, F 数为15 的TDICCD 相机可以获得的最大信噪比大于40dB. 本文的推导可用于TDICCD 空间相机的预研和总体设计, 同时达到验证卫星任务规划与轨道设计合理性的目的.      

多维构架式天线展开机构的展开力学性能测试系统设计

卫星天线是卫星通信的关键部件. 为保证天线在轨可靠展开, 必须在地面对天 线展开机构的力学性能进行测试. 针对该问题, 提出一种多维构架式天线展开 机构力学性能测试系统, 模拟空间微重力和高低温环境下天线的展开过程并在 展开过程中对其进行加载测试. 根据测试系统方案及工作原理, 设 计了三自由度的重力补偿机械臂和加载装置, 并对展开机构的加载系统进行了 建模和仿真. 分析表明, 该测试系统重力平衡误差小于2% FS (Full Scale), 力矩加载误差小于2%, 满足展开机构测试要求. 该系统的提出使得展开机构测试从理论仿真提 升为全物理仿真, 对于保证卫星在轨可靠通信具有重要意义.      

基于多种并发机制的卫星电子设备地面测试软件设计方法

在卫星电子设备测试系统中,地面测试软件不仅要访问测试系统硬件,而且需要与用户直接交互,并完成测试数据的存储和管理,并发处理能力是测试系统可靠和正确的关键,传统软件设计采用的串行策略无法适应卫星地面测试软件中的并发处理需求.为解决上述问题,提出多线程、消息机制、共享缓冲区、P-V操作4种并发机制相结合进行程序设计的方法.实际应用表明采用这种基于多种并发机制的程序设计方法能可靠实现卫星地面测试软件,有效解决了软件开发中的并行性问题.     

卫星数传分系统通用地检测试中频接收机设计

为满足卫星数传分系统测试任务需求，提出一种通用性、灵活性强的地检测试中频接收机设计方案.采用软件无线电设计思想，设计基于PXIe总线的模块化平台，通过FPGA进行硬件实现，符合CCSDS标准.经过工程实践，所提出的地检测试中频接收机方案已应用于工程型号，并成功执行各阶段测试工作.      

多星联合任务规划方法

针对多星对地观测系统联合任务规划问题,考虑卫星载荷具备连续侧摆能力和多种数据压缩模式的新特点,构建了多星联合任务规划模型,在此基础上设计多星联合任务规划和数传调度算法框架,实现了卫星连续侧摆成像规划算法和基于任务优先级的数传任务调度算法,最后采用实际算例进行试验,结果表明文章提出的多星联合任务规划方法能在提高完成任务数量的同时降低卫星资源消耗,满足实际应用需求。     

基于数据表的载荷管理软件在轨工作自主控制设计

目前有效载荷在轨工作呈现多样化的趋势,为更好地适应这种多样化的任务,设计了一种在轨工作自主控制方案。该方案对多个型号的软件需求进行归纳整理和统筹分析,对在轨工作自主控制进行模块和功能划分,解决了多个载荷管理软件在轨工作控制需求差异化带来的多样化、定制化问题。通过引入可配置设计思路,建立数据表对载荷工作流程进行配置,解决了对特定载荷在轨工作流程的适配性问题,可实现多载荷多任务的在轨工作自主控制功能。该方法已在多个型号卫星的载荷管理器上使用,满足载荷单元工作流程多样化的要求。软件的重复使用不仅大大提高了软件设计和测试阶段的时间,缩短软件研制周期,还可以降低软件开发成本,并且提高软件整个研制阶段的可靠性。      

星载子网1553B总线数据传输与管理

卫星正常运行要求星载子网的数据传输管理需具备可靠性、安全性与实时性,能够在规定的时间内完成传输任务,因此需要设计一种合理的数据传输管理方案来满足要求。考虑到1553B总线的数据传输具备速率高、可靠性好和实时性强等优点,选取1553B总线作为星载子网的数据总线,并提出了一种适用的数据传输管理方案。方案合理设计了星载子网的消息结构、消息种类、组网方式、消息传输机制、消息传输流程、消息传输时隙等。最后通过搭建测试平台对传输管理方案进行测试,测试结果表明此方案传输速率高、误码率低、实时性强,可以满足要求。     

星载子网1553B总线数据传输与管理

卫星正常运行要求星载子网的数据传输管理需具备可靠性、安全性与实时性，能够在规定的时间内完成传输任务，因此需要设计一种合理的数据传输管理方案来满足要求。考虑到1553B总线的数据传输具备速率高、可靠性好和实时性强等优点，选取1553B总线作为星载子网的数据总线，并提出了一种适用的数据传输管理方案。方案合理设计了星载子网的消息结构、消息种类、组网方式、消息传输机制、消息传输流程、消息传输时隙等。最后通过搭建测试平台对传输管理方案进行测试，测试结果表明此方案传输速率高、误码率低、实时性强，可以满足要求。     

深空通信中利用GEO卫星的双跳下行链路特性研究

利用现有的地球静止轨道(GEO)卫星资源,构建深空通信中深空探测器到GEO卫星、再到地面站的双跳链路系统。在自由空间链路段载波宜采用较高频率以获得链路增益;在GEO卫星到地面站链路段宜采用10GHz左右的卫星通信窗口以规避大气的相关影响。与传统一跳链路相比,双跳链路系统可以获得更大的信噪比和信道容量,以及更小的误码率。采用现有的GEO地面天线完全能够满足深空通信的要求,提高了系统的可靠性。     

基于Matlab的三轴感应式磁力仪数据预处理软件系统设计

感应式磁力仪是用于0.01~20kHz空间交流磁场探测的载荷,其传感器由三轴正交的探头组成.由于卫星平台及载荷的独特性和多样性,目前没有通用的地面测试软件.为在发射前对载荷进行全面测试,设计了基于Matlab的数据预处理软件系统,集成波形、幅度和相位多种显示界面,并针对感应式磁力仪信号频带宽、三轴正交等特点研发了多分辨率快速傅里叶变换、滑动平均滤波、相位差计算等数据处理功能.经多阶段实验验证,软件满足对载荷全方位检测及验证要求.