基于FPGA的小卫星通信系统在轨可重构技术研究

小卫星未来在轨任务呈多样化和复杂化发展趋势,可重构技术可以解决小卫星处理能力不足和系统不能灵活扩展的问题。具备可重构功能的小卫星平台可以根据星上的工作状态和当前工作环境重新配置当前设备的工作模式,以适应复杂的空间环境和特殊的空间任务需求。提出一种基于FPGA的小卫星通信系统在轨可重构方案,包括数字基带和射频前端模块的可重构设计。通过FPGA控制加载不同配置文件或者通过卫星上行通道上注加载文件等方式实现功能重构,同时监控小卫星的工作状态,使得小卫星通信系统能够针对不同的航天任务或任务的不同阶段采用不同的通信模式,实现小卫星多功能的灵活扩展。     

基于射频数字化的多通道信号处理方法

针对传统的卫星测控射频信号处理中存在的过程复杂、通道数量不多等缺点,提出了采用射频数字化技术,直接在上下行射频与基带之间进行信号转换,大大简化了射频前端设计;针对多路频分宽带信号,设计了二级滤波模式,较好地适应了多种卫星测控体制的需求;采用了超奈奎斯特架构,有效提升了前端的集成度及可靠性。     

有多少北斗芯片,值得我们期待?

一、前言卫星导航接收机的硬件系统主要由天线单元、射频单元、基带处理单元、微处理器和电源等模块组成。随着超大规模集成电路和数字信号处理技术的发展,原来的分立元件的接收机设计成芯片,使得体积、功耗、重量、成本进一步降低,性能进一步提高。卫星导航接收机专用芯片组的核心部件包括射频信号处理芯片(射频芯片)、基带信号处理芯片(基带芯片)和微处理器芯片。将射频芯片、基带芯片和微处理器合而为一的单芯片可以提高     

毫米波卫星链路对抗方法研究

未来信息化战争中,通信更加依赖于空间能力,因此各国都非常重视卫星通信的发展,尤其是毫米波抗干扰卫星通信系统。毫米波抗干扰卫星通信具有频带宽、信息容量大、天线口径小、增益较大、抗干扰性和隐蔽性较高等独特技术优点。对毫米波抗干扰卫星通信系统进行了简要分析,并提出了相应的对抗策略和需要解决的一些关键技术。     

MIMO技术在卫星通信系统中的应用

为应对高速高质量的数据传输需求，卫星通信系统需要采用先进通信技术手段提高频谱利用率、增大系统容量。多天线技术是地面无线蜂窝网络中提升系统性能的重要技术。将多天线技术用于卫星通信中，在单卫星双极化系统和双卫星协作系统中，研究了多天线技术的应用潜力，并通过仿真展示了多天线卫星通信系统的性能优势。结果表明，单卫星系统中通过双极化MIMO传输，可改善交叉极化的影响，多星协作系统中通过分集传输或预编码干扰消除，可提升系统传输性能。     

面向卫星载荷的大瞬时带宽微波光子信道化接收变频技术研究进展

随着卫星通信技术的飞速发展，以及卫星多功能融合技术的需求，未来卫星通信正朝着多频段、大带宽、多波束、配置灵活的方向发展。目前广泛应用于各个领域的卫星通信射频前端，主要采用传统的微波技术进行微波信号的信道化接收变频，带宽限制在GHz以下，无法满足大瞬时带宽信道化接收变频需求。将微波光子技术引入卫星通信射频前端可有效突破电域信道化接收变频技术瓶颈，简化射频前端的系统架构，提高卫星载荷性能。本文首先介绍了星载微波光子信道化接收变频技术的特点及基本结构。接着分类介绍了微波光子信道化接收变频的工作原理、主要实现方法及研究进展，最后给出大瞬时带宽微波光子信道化变频技术发展趋势及应用前景，为大瞬时带宽微波光子信道化接收变频设计及应用提供技术支撑。     

小型化卫星通信天线控制系统

1.概述自1968年利用IS-Ⅲ卫星实现卫星通信以来,到近年来电视接收站的大量发展,卫星通信技术不断提高,各国在大中型地球站卫星通信系统方面得以飞速发展。随着卫星资源的丰富,小型化卫星通信天线也已成为卫星通信的发展方向。小型化卫星通信天线适用于地质考察的车载和远行作业的船载通信等方面。卫星通信设备由天线、馈线和跟踪控制系统组成。在卫星通信中,为了确保天线设备的正常通信,要保持天线波束的最大辐射方向始终对准同步通信卫星。对星的实施机构即为“卫星通信天线控制系统”。目前,在国内外大中型地球站卫星通信系统中,对卫星的…     

星地融合网络相控阵天线应用研究进展

卫星通信网络与地面移动通信网络融合，可提供低时延、广覆盖的泛在接入服务。相控阵天线作为星地传输端到端信息获取的射频前端，具有剖面低、波束成形灵活、多维参数捷变等优点，但也面临降低成本及功耗、增加宽带传输能力、提高宽角扫描性能等方面的挑战。与现有相关综述关注相控阵天线设计流程及制造工艺不同，对相控阵天线在星地融合网络中的应用研究进行综述。首先，阐述相控阵天线的不同架构和特点。其次，总结应对挑战的若干关键技术，包括波束凝视、高精度波束指向、低成本、多波束等。最后，展望在分布式星群组网、高频段演进和通信感知融合等场景中的发展趋势和研究方向。     

抗单粒子翻转的可重构卫星通信系统

卫星在宇宙空间运行易受到各种高能粒子辐射,由此所产生的单粒子现象可能会影响卫星正常工作。新一代卫星通信平台不仅需要稳定可靠地工作,而且需要支持多数据速率、多调制模式、多传输频段以及具有星上交换和处理等功能。通过分析和总结单粒子效应种类及目前主要对抗方法,提出了一种基于软件无线电的全对称全连通可重构通信系统。该系统通过软件重构可以满足多用途以及星上处理和交换的需求,通过硬件平台的动态重构可以有效地克服单粒子效应的影响,其全对称全连通的结构可以显著提高系统的可靠性和使用寿命。
     

基于数字多波束星载多通道VDES设计

阐述了甚高频数据交换系统(VDES)系统产生背景,针对目前普遍存在的系统通信速率受限以及自动识别系统(AIS)时隙冲突问题,提出一种全双工射频通信频段设计方法和时隙冲突解决途径.通过采用多个射频通道以及多个波束合成,利用阵列天线和数字波束合成(DBF)技术,将卫星大覆盖范围划分为多个相互独立区域,缩小单个天线波束视场覆...     

航天军工产品生产线建设项目中可重构制造系统的实现

面对多品种、变批量以及快速响应的生产模式,航天军工企业建立可重构制造系统是提升整体生产能力、提高核心竞争力的有效途径。本文从生产线建设项目实施角度,分析了项目可行性研究阶段在生产线布局规划中考虑可重构制造系统实现的必要性,提出了可重构制造系统实现的方法和流程。     

基于可满足性问题求解器的星上FPGA永久损伤容错技术研究

现代卫星广泛使用的FPGA在空间高能粒子的影响下,会产生门电路的永久性损伤。而传统的三模冗余等容错方法不但成倍增加了系统硬件开销,还存在因冗余器件耗尽而失效的风险。因此,提出一种利用FPGA自身冗余资源,修复永久性损伤的容错方案。该方案通过建立FPGA内部资源的功能模型,将容错问题转化为数学上的可满足性问题。并且利用经过改进的GSAT算法对该问题求解,可以获得在功能上与损伤前完全相同的电路结构,及其所对应的FPGA配置文件。将该文件重新下载到FPGA中,可以屏蔽损伤带来的影响,从而达到利用FPGA自身冗余资源容错的目的。通过实验和分析可以看出,本文方案具有对损伤修复成功率高、计算量小和需要内存空间少的特点,因此符合星上计算能力和硬件资源十分有限的实际情况。     

高速星间收发通信机OFDM调制解调研究

目前,国内外针对卫星组网的研究主要集中在卫星之间的星间链路研究方向。为实现卫星组网通信系统中大数据量的信息交互,首次提出了一种利用正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)技术的高速星间收发通信机的设计方案。相比传统单载波技术,OFDM技术凭借其较高的频谱利用率、良好的抗多径干扰能力以及能够灵活分配资源等特有的优势,可用于实现星间通信的高码速率传输。首先设计了星间收发通信机的总体架构,基于星间通信系统的特点以及16QAM调制解调方式的优点进行了相关的参数设计,然后根据设计参数,采用Verilog HDL硬件描述语言基于ISE开发平台和Modelsim软件完成了16QAM数字调制解调功能和时序的仿真,验证了设计的可行性。首次将OFDM技术应用到星间收发通信机,为其硬件实现奠定了基础,具有一定的参考价值。     

一种遥测定位导航接收机的硬件设计与实现

介绍一种基于新的定位导航体制的遥测定位接收机,该接收机采用直扩码分多址通信体制,可在高动态、低信噪比环境下正常工作。还介绍该定位系统工作原理和中频同步处理单元(包括捕获和跟踪)的硬件实现。     

推力矢量导弹升降舵卡死故障的自修复控制

研究了气动力／推力矢量复合控制导弹发生故障后的直接自修复飞行控制系统设计问 题。结合舵面的功能冗余及推力发动机推力冗余对导弹的结构故障进行功能重构,在控制律 重构的过程中不需要知道确切的故障信息。自修复过程采用模型跟随的方法,在保持基本控 制律不变的前提下,利用实际模型和参考模型的状态误差构造自修复输入向量。得到的自修 复控制律适用于导弹的各种结构性故障（舵面卡死、缺损、浮松等）。以导弹发生左升降舵 卡死故障为例,严格证明了该自修复控制律对导弹升降舵卡死故障的修复能力,最后通过仿 真验证了该直接自修复控制律的有效性。
     

CAN总线技术在远程监测系统的应用

简介属于现场总线范畴的控制器局部网 (CAN)的主要技术性能及 CAN总线在远程监测系统的实际应用。描述 CAN通信接口的系统执行过程、硬件设计、软件设计。介绍 Microchip公司的带有 SPI(Serial Peripheral Interface)串行接口的 CAN通信控制器 MCP2 5 10的设计方法。     

基于综合电子的某型运载器电气系统方案设计

为降低全生命周期成本,提高航天运载器综合竞争力,提出了基于综合电子方案的某型运载器电气系统设计实现方法。首先对该运载器功能需求进行了分析,建立了基于综合电子的系统分布式集成逻辑架构,然后分别就系统任务规划与操作系统分区结构、基于时间触发以太网(TTE)的一体化机内外总线体制以及系统容错处理机制等关键技术及实现途径开展了分析论证。本方案提出的相关软、硬件设计方法有利于实现系统快速集成与系统内资源共享,同时为实现冗余容错控制、在线任务规划等功能提供了便利。     

软硬件协同仿真在图像滤波器演化设计中的应用

针对传统图像滤波器设计方法存在的局限性,将演化硬件引入图像滤波器设计中,提出软硬件协同仿真的演化思想,并设计了基于System Generator的图像滤波器演化系统。通过图像滤波器演化实验验证了演化系统的有效性,实验结果及分析表明,最优演化滤波器在性能和实现代价方面均优于传统滤波器。与现有的图像滤波器演化方法相比,软硬件协同仿真的演化方法具有实现简单、运算能力强、功能灵活等优点。该系统的演化算法可综合成硬件,为后续实现在线自适应滤波奠定了基础。     

载人航天器的可重构式控温回路系统设计

文章提出了载人航天器的可重构式控温回路系统,它由独立的中低温内外回路系统组成,可改善低温内回路由于控温点温度较低而对辐射器散热能力带来的影响,还可在某个外回路辐射器故障时进行系统重构,维持回路功能。建立了控温回路系统非稳态仿真分析模型,对正常工作模式下和某外回路故障工作模式下各舱回路控温点温度、设备温度、流量分配和载人航天器热负荷水平进行了分析。结果表明,双外回路系统比单外回路系统散热能力高27%。当双外回路中某回路故障时,通过系统重构,外回路系统可维持1850W散热能力,能保障载人航天器平台安全,表明可重构式控温回路系统能提高系统可靠性。     

宽频段一体化硬件处理平台设计

为解决传统通讯卫星面临的问题,针对微纳卫星发展趋势和方向,将具备核心功能的载荷微小型化,提出了一种宽频段多功能一体化硬件平台设计方案,搭建的硬件平台具有体积小、重量轻、功耗低、集成度高、可重构的特点。为解决传统硬件平台功能固化,不能满足功能多、快速响应的问题,提出了一种基于软件无线电设计思想,构建宽频带可重构通用信号处理平台,最大限度使功能软件化,通过加载存储芯片中不同程序实现不同的算法功能,通过一体化设计有效实现高功能密度,大幅度地降低成本,缩短研制周期,通过部组件产品模块化、接口标准化,制定即插即用标准规范,从而构建面向不同应用场合和需求的硬件平台,为传统硬件平台提供了一种新思路,是未来硬件平台的发展趋势。