基于一体化平台的导航对抗系统

卫星导航在军事领域的运用越来越广泛,导航对抗是一体化战场信息对抗系统的重要内容。分析了一体化信息对抗平台的构建,包括硬件平台构建、软件体系架构设计等方面,并在此基础上研究了导航对抗的软件化设计,通过与平台的集成设计,实现了快速导航对抗功能。     

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。     

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。     

一种星载电子设备的通用化自动测试系统的设计

为了解决传统卫星载荷测试系统通用性、兼容性差,测试覆盖性不足以及自动化程度低的问题,设计了一种基于开放式硬件和软件设计的通用化自动测试系统.该系统构建了通用的硬件平台以适应不同的数据接口,同时提供了模块化、开放式、可配置的软件平台,可满足不同卫星型号载荷的测试需求.并行测试的结果表明,该系统在保证产品质量的前提下,能大...     

基于软件定义的航天器分布式电源系统设计

针对电源系统架构灵活性的需求,提出了一种基于软件定义智能功率单元的可重构航天器分布式电源系统设计。给出了系统的分布式架构,采用了一种可软件定义的标准功率单元实现所有发电单元、储能单元的分布式接入。智能功率单元可以通过星载计算机软件定义工作模式,满足不同单元的接入需求。通过搭建分布式电源系统仿真模型,对不同故障情况进行了验证,结果表明:分布式电源系统的可重构控制策略,实现了电源系统高可靠运行。最后,对提出电源系统设计的优势进行了总结。     

精致微纳卫星设计与实践

针对传统卫星制造过程复杂,无法满足面向商业市场的微纳卫星批量化生产需求的问题,文章提出了一种"单机标准化、系统模块化、整星二度集成化"的精致微纳卫星设计理念。采用"配置精简化、结构虚拟化、功能软件化"设计方法,实现了微纳卫星"高承载、高精度、高速率、高功率"的设计,并通过"精致微纳技术试验卫星"进行了验证。针对微纳卫星传统评价方式单纯以技术指标为依据、缺乏全面性的问题,文章提出了一种面向商业市场的微纳卫星效费比评价体系,以微纳卫星质量承载比、功率承载比和通信密度比为关键因素,综合卫星制造成本,较为全面地对微纳卫星效费比进行评估,以衡量其商业市场竞争力。可为我国微纳卫星设计、制造与评价提供新的理念与方法。     

星载处理设备软件在轨重构技术研究

文章以我国星上处理设备的软件在轨可重构为需求,分别从配置数据传输途径、可重构处理设备构成、上行加载帧结构以及软件重构技术等方面开展了设计研究,所设计的硬件处理设备和重构软件通过了最终的系统重构功能验证测试。     

基于最小系统的小卫星在轨软件重构系统设计

提出一种基于星载终端处理设备最小系统的小卫星在轨软件重构系统设计方案。依据星上信息流实现现状,设计重构系统的系统框架,提出星载终端处理设备的最小系统组成、通用功能集和需要满足的整星安全性功能需求。系统中,应用软件程序数据按照注入帧格式通过遥控通道注入到星上,可缓存在星务存储器中再分发给终端目的设备,通过最小系统软件对应用程序进行引导和加载管理,整个过程均有差错控制设计以保证其可靠性和安全性。软件重构试验和容错试验表明,利用该系统可实现星载微计算机软件和FPGA配置数据的可靠上注、可靠存储和可靠加载。     

软件重构技术研究与应用

软件产品功能需求的不断变化为软件产品开发按照既定项目进度完成带来极大的困难,为有效解决该问题,提出了一种在软件产品研制过程中采用软件重构技术的方案,介绍了软件重构的定义作用及应用原则,结合软件重构在项目中的应用,进行了效果对比及分析。说明软件重构技术在提高软件质量和满足需求变化方面有明显的作用。     

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。
     

低轨卫星可重构通信系统设计

提出一种适合于在轨重构的低轨卫星通信系统软、硬件架构方案,从工程实施角 度探讨包括天线、RF前端和基带处理单元在内的可重构硬件平台、可重构策略与软件控制流 的可行性,分析了可重构卫星通信系统实现的关键技术。利用软件无线电技术,分析了基带 和射频前端分离,可裁减、复用式平台实现的基本路径,以及基带、射频天线单元重构的实 现方法。通过各常规通信模式射频前端和数字部分的灵活组合,同时支持多频点、多模式的 通信制式,达到节省硬件成本和提高系统灵活性的目的。最后研制了一个可重构卫星通信地 面测试原理样机,模拟了卫星有效载荷和地面通信站在IS-95体制下两种CDMA加密码字间的 动态重构,有效验证了本文提出的可重构策略的正确性与合理性。
     

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。     

基于PowerPC硬核的片上组合导航计算机设计

为了满足微小型组合导航系统体积小、功耗低、精度高等方面的要求,根据新的嵌入式系统开发理念,通过软硬件协同设计将整个组合导航计算机系统集成在一片内嵌PowerPC微处理器的FPGA芯片上,实现了SoPC设计。利用FPGA内部的资源实现了组合导航系统的硬件平台,并设计了运行在该硬件平台上的底层驱动程序和组合导航软件。测试结果表明系统满足设计要求。     

基于反熔丝型FPGA的有效载荷可重构技术

针对在轨卫星功能维护、扩展和更新的需求，设计一种星载FPGA可重构方法。通过硬件三模冗余、软件三模比对，提高星载信号处理FPGA配置的可靠性；通过地面向卫星配置FPGA发送擦除、写、读指令，实现星载配置数据存储FLASH芯片的擦除、写、读操作，从而实现星载信号处理FPGA的重构，进而可以实现有效载荷功能的在轨更新或升级，减少硬件重复开发，降低成本。     

信息集成在航天运输控制系统中的应用研究

文章从信息集成的角度提出四项一体化设计方法。制导与弹道的一体化设计,采用联立法实现用统一的架构解决复杂约束下飞行器自主动态轨迹规划问题。结果表明这种架构能够灵活处理各种约束条件并具有很高的控制精度,后续的重点是进一步提高计算效率。自检测BIT与地面测试的一体化设计,通过基于高速测量总线的窃听技术、基于模型和数据驱动的自动判读技术以及系统在回路的综合测试技术,实现快速发射和减少技术保障人员的目标,并已逐步开始应用。控制与测量系统的一体化设计,通过平台化的设计方案实现功能模块的集成、重用和重组,降低开发成本,避免重复投资。模型驱动的软硬件一体化设计,通过构建软硬件协同设计平台,实现算法、软件、硬件的并行设计和综合仿真,为系统方案的选择提供定量分析工具。上述信息集成技术为基础理论研究、系统实现和设计方法学等提供新的思路,提升控制系统的自主性和适应性,拓展控制系统的作用,增强快速反应能力,并能有效降低成本。     

一种星载遥测采集电路优化设计

为了解决传统卫星平台配套使用的遥测采集模块数字量遥测回传延时、缓存成本高的问题,研制了一款基于FPGA控制、无需硬件缓存的即采即发遥测采集电路。该电路收到遥测请求指令后,可实现模拟量实时采集实时发送,使在相同遥测采集周期的条件下数字量遥测回传的时延明显降低,解除了对存储器件的依赖性,降低了研制成本,可为星务平台提供高实时的遥测参数,为平台更好地实现任务规划提供操作依据。     

即插即用模块化卫星体系结构研究

即插即用模块化卫星是模块化即插即用技术与卫星平台技术相结合的新型卫星系统,是实现空间快速响应的重要途径。文章介绍了即插即用模块化卫星的概念;分析了即插即用技术在航天任务中的应用;概括了即插即用模块化卫星的体系结构,主要包括功能模块、即插即用标准接口、卫星平台总线和系统软件。在传统卫星分系统划分的基础上进行功能分解,提出了即插即用模块化卫星功能模块的划分方案。文章的研究结果可为中国发展即插即用模块化卫星技术提供理论参考。     

遥感卫星平台与载荷一体化构型

随着遥感卫星制造技术的不断提高,高精度、高敏捷性、低成本遥感卫星的需求日益强烈。平台与载荷一体化设计是未来高精度、高敏捷性、低成本遥感卫星发展的重要方向之一,平台与载荷一体化构型设计是平台与载荷一体化遥感卫星的关键。目前已有多颗平台与载荷一体化构型的遥感卫星在轨飞行,中国尚处于起步阶段。文章分析了平台与载荷一体化设计的遥感卫星构型;从提高图像定位精度、降低卫星质量、降低建造成本等方面,分析了平台与载荷一体化构型的优势;对载荷设计需具有整星级优化理念、载荷需提供多种接口、平台与载荷间具有强耦合关系等一体化构型的特点进行了总结;给出了一体化构型的建议,如整星形状设计、主承力结构设计、大型部件布局等。