遥感卫星在轨可用性约束条件分析及对策

从任务注入、设备控制、信息获取、数据传输、能源平衡五个维度,分析了制约遥感卫星在轨可用性的瓶颈因素;提出新一代遥感卫星运控策略,采用"宏指令"取代"指令模板",提升卫星操控性;采用"动态规划"取代"静态规划",提升星载资源在轨使用效率;采用"自主指令序列优化"取代"被动执行预设指令",提升成像获取和数据传输任务的执行效率。某领域遥感卫星在轨测试和地面仿真表明,与传统运控模式相比,任务注入效率提升了约5倍,操作接口复杂度降低了约94%,并显著提升了星载能源、存储资源、对地数据传输资源的使用效率。     

一种敏捷卫星高集成数传控制单元设计与验证

针对敏捷卫星高速数传分系统现状与需求,设计了一种新型高速数传控制单元。该数传控制单元功能密度比高,选用高可靠、长寿命、抗辐照宇航元器件,采用标准化结构设计,热设计和抗力学设计满足空间环境要求,支持CAN总线、RS422总线、RS485总线、秒脉冲等接口功能,具备时间管理、数传任务自主执行、系统重构、自主安全模式、批指令开关机和灵活支持在轨处理与传输业务等多项功能。可满足高可靠、集成化、小型化、抗辐照、长寿命等特点,支持多类型不等长带参数指令、目标单元开关机和数传分系统Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类遥测采集等功能,支持十六大类模式百余项分系统工作组合,完成了数传分系统任务执行由面向功能提升到面向应用,增强了数传系统易用性、自主性和可靠性,可广泛应用于后续高分辨率敏捷遥感卫星。     

空间高速总线SpaceWire节点的设计与实现

根据SpaceWire总线的组成结构以及采用的数据-滤波编解码技术,针对SpaceWire节点需要与主机设备、SpaceWire接口设备进行异步交互的特点,文章给出了一种SpaceWire节点的高效实现方案。首先,该方案在硬件设计中采用了SpaceWire节点的多时钟域设计,使得节点整体性能得以显著提升;第二,采用双倍数据速率寄存器设计来降低SpaceWire节点发送端设计难度,解决了高速数据发送问题;第三,采用手动布局接收端的底层器件来满足时序要求,解决了高速数据接收问题;第四,计算出接收端RX FIFO的理论读出时钟频率指导硬件程序设计。在此基础上,采用SpaceWire节点的点对点数据传输实验对文章设计验证,结果表明文章给出的方案可以工作在240MHz时钟频率下,满足空间高速数据传输中高可靠性、低误码率和低复杂度的要求。     

一种粒子群模糊支持向量机的航天器参量预测方法

针对航天器精确预测与健康管理的需求,将粒子群算法、模糊数学与支持向量机的优势相结合,提出了一种粒子群模糊支持向量机预测方法。针对某卫星南帆板输出电流参量的预测实例,设计了总平均绝对误差、总平均绝对百分比误差、总均方根误差三个预测结果评价指标,对不同步长情况下的预测结果进行了比较,证明了粒子群优化模糊支持向量机预测方法的有效性。通过对比粒子群优化模糊支持向量机模型、灰色粒子群神经网络优化模型、粒子群神经网络模型、灰色模型预测的总平均绝对百分比误差,结果证明粒子群优化模糊支持向量机的预测精度和效率较高,在航天器参量预测领域具有较好的应用前景。     

一种单总线结构的模型机设计方案

提出了一种模型机设计方案,组成部件通过单总线连接构成数据通路。指令采用定长16位的固定格式,可支持多种寻址方式。对于控制器的设计,时序部件以最复杂的指令的执行过程为基准采用同步控制方式产生时序信号,指令译码器由基本门电路构成,微操作信号发生器采用组合逻辑方式实现。     

基于星上动态指令调度的卫星使用效能提升技术

针对传统任务管理模式采用静态约束指令序列导致卫星使用效能的不足,提出一种基于有向图模型的动态约束自适应任务管理方案。采用面向用户的星地任务控制接口,利用地面仿真和星上实时遥测获取任务运行过程的动态约束参数,星载计算机据此动态生成任务指令序列。针对某高性能光学卫星的仿真试验表明,与传统任务管理模式相比,卫星操作接口复杂度减少88.5%,任务注入效率提升699%,有效载荷数据传输效率提升10%,全球数据获取能力提升11%,对我国区域的实时数据获取能力提升100%。方案对遥感卫星在轨运行管理具有借鉴意义。     

1773光纤数据总线技术与应用研究

讨论了4种光调制技术,利用其中的一种最优方法设计了基于1553B/1773总线的网关电路,并组成含4个站点的无源星型网络拓扑结构的1773总线多路数据传输网进行试验验证。试验结果表明,以光纤替代屏蔽双绞线作为传输介质的1773光纤数据总线能够使1553B总线系统具有更强的性能和更高的可靠性。     

基于S5933的高速数据发送板卡的CPLD设计

讨论利用 PCI专用接口芯片 S5 933进行 PCI高速数据传输的方法。简要介绍 PCI总线及 S5 933的内部结构 ,对 S5 933的 3种数据传输方式进行简介 ,并通过实际工作描述用 CPL D进行高速数据发送板卡的逻辑控制设计。     

一种基于RapidIO总线的高速图像数据传输设计

为解决传统图像处理系统带宽不足的问题,设计了一种基于高速串行RapidIO总线的图像处理系统,该系统通过Camera Link接口接收图像数据,经过FPGA预处理之后,通过RapidIO总线传输到DSP内存中,进行复杂的算法处理。本设计通过FPGA实现了RapidIO接口,采用了基于FIFO缓存的设计方法,来实现Camera Link接口与RapidIO接口间的匹配和转换。试验证明:该系统工作稳定可靠,数据传输速率高,满足应用需求。     

基于主从式双CPU的小卫星智能遥测系统设计

主要介绍主从式双CPU架构的小卫星智能遥测系统的设计与实现。此系统由MCU(386EX)和DSP(TMS320F2812)芯片构成双CPU系统,MCU为主CPU,主要负责遥测系统管理、接口与通信功能;DSP为从CPU,负责遥测数据处理分析。智能遥测系统软件采用智能遥测轮询控制算法和遥测数据压缩算法。整个系统硬件设计简单,遥测数据处理算法设计合理、可靠性高。测试结果表明:该系统运行稳定可靠,具有很高的实时性和数据处理能力,提高遥测信道的有效利用率。此研究结果可以为后续卫星遥测系统设计提供参考和借鉴价值。     

北京三号B卫星海量数据传输处理系统设计与实现

海量数据传输与处理技术是高分辨率遥感卫星系统的关键技术,北京三号B卫星作为高分辨率光学遥感卫星其图像传输速率高达几十吉比特每秒,因此设计了一种基于万兆网接口与高速串行收发器GTX/GTH接口的数据传输与处理系统。该系统使用万兆网接口接收前端相机载荷数据,使用GTX/GTH接口实现产品内数据互联,并基于超大规模现场可编程门阵列(FPGA)作为核心处理芯片实现海量数据路由分发、编解码和处理。测试结果表明：可实现36.04 Gbit/s数据接收和60 Gbit/s数据传输处理能力,并具有可靠性高、系统延时小、通用性强的优点。与传统数传方案相比,系统数据处理能力提高了一倍以上,且显著降低了硬件成本。     

基于CAN总线的智能仪器网络设计

详细介绍了工作在工业控制场合的智能仪器之间数据的传输,与上位机之间传输数据或者接受指令的工作原理,在对CAN总线协议特点进行解释的基础上,以智能节点之间数据传输为例,验证了采用现场总线的方式,即CAN总线的传输模式,可以改变传输速率,突破原来点对点的传送格式,实现一点对多点的CAN总线双向通讯测控系统。     

电子战中的基带雷达信号源设计

现代战争中部队信息化作战的能力已经成为战争成败的关键因素,构建高逼真度的基带雷达信号源对于电子战的指挥与训练具有重要意义。研究了一种基于FPGA 基带雷达信号源的设计。首先在上位机开发应用程序,对FPGA 进行参数配置,然后研究了DDS产生信号的原理,将关键的信号产生模块封装成AXI总线接口的IP核,增强了设计的灵活性和重用性,最后结合一片高速D／A芯片进行数模转换,完成了基带雷达信号源的设计。利用频谱仪测试了信号源的性能指标,实测表明整体设计符合电子战中对雷达系统的应用需求。     

具有自愈功能的PC/104接口板的设计

为了改善导弹控制系统的性能,设计PC/104接口板模拟工业控制现场控制器。通过CAN总线与CPLD合并为PC/104总线接口,用总线接口卡从ISA总线上得到数据;通过光收发一体模块发送数据帧到另一端的总线接口板卡上,同时读取另一段总线接口板卡的发送数据;重点给出了基于CPLD的光纤自愈接口电路的实现方法。该设计提高了控制系统的可靠性,增强了抗震和抗电子干扰的能力。     

ARINC429技术在激光陀螺惯测组合中的应用研究

介绍了激光陀螺惯测组合中用到的ARINC4 2 9总线技术 ,提出了相应的接口设计方法     

RLV末端能量管理段三维鲁棒制导方法

针对传统可重复使用运载器(RLV)末端能量管理段(TAEM)制导方法在精度和实时性方面的不足,提出了一种三维鲁棒制导方法,提高扰动情形下的返回精度。首先,转换RLV时域制导模型为以高度为自变量的等效模型,设计基于滑模控制理论的制导算法,根据运载器当前状态生成满足动力学、末端和动压约束的状态轨线及制导指令;输入指令至RLV时域制导模型,一个制导周期后根据当前飞行状态更新制导指令,抵抗气动、大气及质量偏差等扰动。标称和扰动两种情形下的仿真验证了制导方法的性能。     

大功率液压能源系统中RS-485总线的应用研究

本文介绍了RS-485总线在大功率液压能源系统中的应用。针对该系统大功率变频电机电磁干扰的问题,RS-485总线设计采取了多项硬件保护措施。实际运行结果表明,总线数据传输稳定可靠,能够适应恶劣的电磁环境,具有很好的应用效果。     

基于μ综合的高超声速飞行器控制律设计

针对高超声速飞行器再入过程中飞行包线大,参数不确定性强等特点,设计一种利用不确定系统建模和μ综合控制的鲁棒姿态控制器。首先,考虑飞行器的参数不确定性,建立系统线性分式变换(LFT)模型。随后,考虑建模结构不确定性及测量噪声等的影响,建立用于μ综合控制的互联结构。最后,分别设计H∞控制器和μ综合控制器,结合频域μ分析方法对系统鲁棒性和动态性能作了对比分析,结果表明该方法可以很好地跟踪指令,具有较强的鲁棒稳定性。     

基于数据的火箭总体设计方法研究及软件实现

为了提升火箭总体设计能力,通过集成化的设计工具实现设计方法的统一和规范,解决总体设计流程通过文档传递速度慢、缺乏统一接口和设计工具、设计效率低的痛点问题,提出基于数据驱动的运载火箭总体协同设计方法,并开发软件实现应用。遵循基于模型的系统工程（Model Based System Engineering,MBSE）理念,通过制定专业间接口数据规范,构建总体多专业协同设计数据物料清单(Bill of Materials, BOM),形成统一数据接口,围绕统一数据BOM模型开展协同设计工作,成功应用于总体协同设计工作中的多个场景,实现设计过程数据同源、状态变化同知。基于数据的总体协同设计方法,设计效率显著提升,设计精度与传统设计方法整体相当,局部更优。     

基于支持向量机的飞行器气动模型近似方法

针对飞行器总体快速设计需求,研究了基于支持向量机的气动模型近似方法。通过正交试验设计方法,获取飞行器气动模型的输入输出样本,训练以径向基核函数为基函数的支持向量机,完成飞行器气动模型近似建模。以某飞行器为应用对象开展了实例验证,结果表明该方法能够保证气动模型的精度要求,提高了计算效率,符合总体方案快速设计需求。