面向下一代载荷系统应用的光子集成芯片探索

文章以光子集成技术在未来卫星宽带通信与中继一体化系统应用为出发点,开展光子集成载荷应用需求分析,完成了模拟光处理与数字光处理、模拟片上处理与离散光处理的区别分析及特性梳理。重点介绍了现行的光子载荷搭载验证情况,完成光子载荷与传统射频载荷体积、重量、功耗对比分析。在此基础上,提出一种全芯片架构的光子处理转发载荷系统,并完成相应的功能拆解及业务划分,梳理下一步需要重点攻关的片上关键技术,为构建通用化、小型化、多波束并行的高通量卫星通信载荷系统提供技术支撑。     

空间多载荷高精度拼接支撑结构的优化设计

针对遥感卫星在多载荷高精度拼接扩大幅宽时需保证成像质量的要求,考虑多载荷之间的耦合,对支撑结构进行空间布局优化以及结构/热控一体化设计.应用改进的Heaviside密度滤波拓扑优化方法获取最优结构/热控的材料分布形式,结合多目标遗传算法进行详细优化设计,获取支撑结构质量、一阶固有频率和载荷安装面面形精度的Pareto前...     

全数字化星载信号处理载荷架构设计

面对商业航天新业态的迅猛发展,围绕高可靠、高效率、高效益的航天发展目标,针对卫星有效载荷的载荷核心——星载信号处理载荷部分,参考美国国家航空航天局的空间无线电通信体制设计思路,以硬件平台化、功能软件化、软件构件化为特征基础,通过对软硬件体系、载荷时频、重构方式、资源共享等多元化的设计,构建了一种灵活、通用、易扩展、需求适应强的全数字化星载信号处理载荷架构。相比于传统星载信号处理载荷,采用该架构设计的星载信号处理载荷可以广泛适应各类星载信号处理的需求,极大地提升有效载荷的信号处理能力及可靠性,降低载荷的研制周期与成本,为未来卫星有效载荷的软件化、网络化、智能化发展提供技术支撑。     

微型空射诱饵任务载荷系统设计与工作状态分析

微型空射诱饵(MALD)是美军研发的一款以信号增强系统、有源雷达干扰机为载荷的由载机发射的诱饵弹。MALD经过20多年的发展,现已成为一款集侦察、欺骗、压制和打击于一体的射频综合诱饵,战场“踹门”作用十分强大。鉴于目前国内对该类型武器的研发尚处起步阶段,美对其载荷相关信息披露甚少,所以本文从MALD的功能出发,对MALD任务载荷系统组成进行分析,在给定的任务背景下,利用雷达对抗理论对其工作状态作初步分析,仿真结果可为MALD战场运用提供理论支撑。     

高分三号卫星SAR工作模式与载荷设计

高分三号(GF-3)卫星为满足多样化的用户需求,其合成孔径雷达(SAR)载荷具有高分辨率、宽覆盖、多极化、多工作模式、高图像质量等特点,设计难度大。文章进行了任务需求分析,确定了SAR载荷总体实现方案,给出了SAR各工作模式的设计。在此基础上,进一步给出了SAR载荷的设计,即采用大规模有源相控阵天线技术,并结合灵活的中央电子设备,使其能够实现复杂工作模式下的高质量成像,满足任务需求。     

空间遥感智能载荷及其关键技术

针对空间对地遥感观测任务对遥感器高分辨率和灵活性的需求,文章提出并介绍了智能空间光学载荷技术。所研制的新型载荷系统的设计思想是将微型高精度星敏感器、MEMS陀螺仪、高分辨率光学相机进行一体化设计,全面提高在轨成像时相机姿态实时性测量精度及各组件数据深耦合性。应用实时定姿定位、动态像速匹配及像差追踪校正,图像非盲反卷积等自主研究开发的最新理论和技术成果,实现遥感器在轨智能化高分辨率成像。根据智能载荷的技术特点开展了相关原理样机标定和测试技术的研究。     

基于载荷共基准的高分七号卫星构型设计与验证

针对高分七号卫星载荷质量大、数量多,在轨工作环境要求高,总装时间短等特点,以一体化支架为整星成像测绘任务基准,采用载荷共基准的卫星构型布局方法及模块化设计原理,提出"π"平台、整星总装构型和星敏感器载荷一体化安装构型总装设计方案,并得到了卫星研制实践验证。经高分七号卫星在轨运行,结果表明:卫星构型总装方案设计合理可行,能满足卫星需求,可为我国后续高分辨率国土测绘卫星的构型、总装设计提供参考。     

微纳卫星光学载荷技术发展综述

阐述了微纳卫星光学载荷从单一摄像头到应用模式多样的综合系统的发展过程。调研了国外微纳卫星光学载荷的发展现状及特点,如轻小型化、紧凑化、观测任务多样化和视频成像,主要表现在低成本商业遥感应用,适于新技术演示验证、光学载荷图像产品的网络应用、商用现货(COTS)技术应用、模块化技术体系等方面。通过归纳总结得出以下启示:我国微纳卫星光学载荷发展应紧跟国际步伐,瞄准低成本商业遥感方向,建立标准化、模块化微纳卫星光学载荷技术体系;发展颠覆性技术(薄膜衍射成像和液晶可调光谱滤光片用于高光谱成像),积极探索微纳卫星光学载荷研制模式的创新。     

DQ-1宽幅成像光谱仪发射前载荷定标技术

大气环境监测卫星作为国家民用空间基础设施规划中的科研卫星,其遥感应用需求对其载荷的定量化精度要求越来越重要。宽幅成像光谱仪作为大气环境监测卫星中的主要载荷,可获取光谱范围从可见光至长波红外(0.415~12.000 μm)的陆表和大气多光谱信息。采用45°扫描镜配合消旋系统的扫描方式,光路结构采用同轴望远镜系统,实现3个探测器焦面上21个谱段的同时对地的超宽幅高空间分辨率成像。为了准确地获取能量和仪器响应之间的定量关系,在卫星发射前开展宽幅成像光谱仪全光路、全口径辐射定标试验,分别介绍了可见到短波谱段积分球定标技术和中长波谱段热真空红外定标技术,为用户定量应用提供了良好的保障,并对定标过程中传递路径下的误差来源及精度进行分析评估。     

面向应急减灾的中轨多频多极化SAR载荷设计

针对我国现有天基观测手段时效性低、观测精度低、信息获取手段单一、难以满足日益增长的应急减灾应用需求问题,提出一种位于中轨多频多极化合成孔径雷达(SAR)载荷设计。该载荷位于中轨,通过L,S,C,X共4个频段及全极化设计,能兼顾低轨SAR和高轨SAR的优点,具备高时空分辨率、大幅宽、多元信息获取特点,能很好地满足灾害监测预警及应急响应观测的需求。     

GPS卫星有效载荷对抗技术研究

针对GPS卫星有效载荷的对抗需求,研究了GPS卫星有效载荷对抗技术。介绍了GPS卫星有效载荷技术的演化及其技术特征,根据GPS卫星系统的特点提出了基于伴星平台的天基反GPS卫星对抗系统方案,分析了GPS卫星信号的侦察和干扰技术。     

ERDSAT,a satellite concept for Earth observations with combined optical and microwave payload

The concept of a European remote sensing satellite (ERDSAT) launched by ARIANE is characterized by a model payload, consisting of a synthetic aperture radar (SAR) and an optical multispectral scanner with 9 channels, for land applications or coastal zone missions. The mission goal of ERDSAT is based on European user requrements where a strong need for optical and microwave sensor operation on board the same satellite in a simultaneous or sequential mode is expressed. A data collection system is included. The proposed spacecraft is three-axes-stabilized and has a Sun-synchronous, near polar circular orbit with 750 km altitude. The selected configuration separates payload module and bus module. A thermostable carbon fibre grating structure is the central framework of the satellite. Each major subsystem is housed in a separate compartment and can be integrated and tested individually. First mass estimates resulted in 450 kg for the payload and 880 kg for the bus. The maximum power needed is 1750 W (for 6 min three times a day), which will be provided by a 1330 W solar array and two batteries. A “low cost” model philosophy is defined; the time schedule envisages a program start in late 1980 and a launch possibility end of 1985.     

在轨释放、分离载荷动力学仿真研究

某些航天器需要在飞行过程中释放、分离载荷,由此涉及的动力学问题,关系到航天器平台与载荷的控制。文章主要对此类航天器的多体动力学问题进行研究,基于机械系统动力学仿真分析（ADAMS）软件平台建立了包括航天器平台、载荷和两类分离机构等在内的仿真模型,通过对三种在轨释放、分离载荷方案的分离过程动力学仿真结果对比分析以及参数化仿真分析,为载荷释放、分离方案设计提供参考。     

载人飞船有效载荷搭载技术及试验验证

载人飞船飞行任务中搭载的有效载荷设备质量、体积大并且安装要求苛刻,而返回舱内空间狭小且舱内环境复杂。针对这个问题,文章提出了通过改装返回舱座椅作为有效载荷搭载安放的方案。经过试验验证表明,该方案对飞船的影响很小,并且满足有效载荷设备搭载要求。     

以RBCC为动力的巡航飞行器有效载荷质量敏感性分析

基于飞行轨迹及质量分析数学模型,对以RBCC为动力的巡航飞行器有效载荷的敏感性进行了分析,主要考虑了发动机比冲、发射马赫数、发射高度、模态转换点(转换马赫数)及惰性质量系数等对有效载荷质量的影响。分析结果表明,提高发射马赫数和发射高度、增加发动机比冲、降低模态转换马赫数及飞行器惰性质量系数有利于提高巡航飞行器的有效载荷质量。其中有效载荷质量对惰性质量系数最敏感,当惰性质量系数分别减小7.3%和增大7.3%时,有效载荷质量的增大量和减小量将分别达到58%和103.7%。     

基于遗传算法的卫星载荷舱最大偏心力矩计算

在计算卫星载荷舱最大偏心力矩时, 若只考虑位于载荷舱保持架转轴上部的设备产生的偏心力矩, 则在某些特殊情况下得到的并不是最大偏心力矩。文章综合考虑载荷舱设备安装实际情况, 采用遗传算法来确定最大偏心力矩, 并通过实例计算表明:利用遗传算法寻优的方式, 能够得到更准确的最大偏心力矩, 避免欠设计的隐患。     

FPGA-based operational concept and payload data processing for the Flying Laptop satellite

Flying Laptop is the first small satellite developed by the Institute of Space Systems at the Universität Stuttgart. It is a test bed for an on-board computer with a reconfigurable, redundant and self-controlling high computational ability based on the field programmable gate arrays (FPGAs). This Technical Note presents the operational concept and the on-board payload data processing of the satellite. The designed operational concept of Flying Laptop enables the achievement of mission goals such as technical demonstration, scientific Earth observation, and the payload data processing methods. All these capabilities expand its scientific usage and enable new possibilities for real-time applications. Its hierarchical architecture of the operational modes of subsystems and modules are developed in a state-machine diagram and tested by means of MathWorks Simulink-/Stateflow Toolbox. Furthermore, the concept of the on-board payload data processing and its implementation and possible applications are described.     

FPGA-based operational concept and payload data processing for the Flying Laptop satellite

Flying Laptop is the first small satellite developed by the Institute of Space Systems at the Universität Stuttgart. It is a test bed for an on-board computer with a reconfigurable, redundant and self-controlling high computational ability based on the field programmable gate arrays (FPGAs). This Technical Note presents the operational concept and the on-board payload data processing of the satellite. The designed operational concept of Flying Laptop enables the achievement of mission goals such as technical demonstration, scientific Earth observation, and the payload data processing methods. All these capabilities expand its scientific usage and enable new possibilities for real-time applications. Its hierarchical architecture of the operational modes of subsystems and modules are developed in a state-machine diagram and tested by means of MathWorks Simulink-/Stateflow Toolbox. Furthermore, the concept of the on-board payload data processing and its implementation and possible applications are described.     

The dynamics of the space shuttle orbiter with a flexible payload

The Space Shuttle Orbiter will be used as an orbital base for near-term space operations. Its payloads will range from compact satellites to large, flexible antennas. This paper addresses the problem of the dynamics and control of the Orbiter with a flexible payload. Two different cases are presented as examples. The first is a long, slender beam which might be used as an element in a large orbiting structure. The second is a compact satellite mounted on a spin table in the Orbiter payload bay. The closed loop limit cycles are determined for the first payload and the open loop eigenvalues are calculated for the second. Models of both payloads are mechanized in a simulation with the Shuttle on-orbit autopilot. The vehicle is put through a series of representative maneuvers and its behavior analyzed. The degree of interaction for each payload is determined and strategies are discussed for its reduction.     

通信卫星灵活载荷技术综述

通信卫星逐步由高轨地球同步轨道卫星向高、中、低轨结合的全球覆盖卫星方向发展,多业务和多重覆盖的发展趋势对通信卫星的灵活性提出了更高的要求。通信卫星配备灵活载荷已经成为重要发展方向,对面向个人用户的高通量通信卫星及高、中、低轨结合的组网通信卫星来说尤为重要。配备灵活载荷的通信卫星能实现端到端业务,能灵活调整覆盖区,实现灵活组网,并提升资源利用率。分析了国内外通信卫星灵活载荷的发展动态,介绍了通信卫星灵活载荷的技术特点,并给出了有效载荷方案,最后阐述了通信卫星灵活载荷发展的关键技术及发展思路。