卫星自主导航——现状与历史

最近5—10年中,地球轨道卫星的自主操作已愈来愈受到人们的关注。星上计算系统的进展促进了这种设想的某些方面付诸实施。本文着重论述自主的一个方面——卫星导航。在卫星设计中实现这种功能就意味着星上能够实时测定航天器的位置和速度。自主导航就其本意而言,应不靠外部信号源而独立进行孚航;然而,这种严格定义可以有兼些变化,这样可能更现实。本文介绍了卫星导航的概念,着重阐述了该项技术发展过程中所做的一些重要工作。此外还讨论了通过各种飞行方案已经或正在研究的多种并存设计方案,并给出了各自的性能。对各种全自主导航系统进行了估价。全自主导航系统的定位精度为几公里,而采用部分自主导航的 GPS 系统却可达到几十米或更高的导航精度。还讨论了战略防御创新计划(SDI)这样的计划,被认为是需要未来自主导航的推动力,依此规划了一些能在近期内推进自主导航的研究活动。贯穿整个介绍和阐述,我们从公开文狱中引了一些参考文献,可供有志于深入研究和了解这一重要领域内前人所作贡献的人参考。     

高频浅体声波晶体频率源

本文论述了高频浅体声波(SBAW)晶体延迟线的设计和制造。为了避免低频体波源倍频后固有相位噪声的增大,就要求直接产生频率为千兆赫范围的信号。如果用一个体波晶体锁定千兆赫频率,就可改善其近载频相位噪声。本文所提到的延迟线采用近似AT和BT切晶体,因为AT切具有高的波速,而BT切则具有良好的温度稳定性。采用串联模型来选择设计参数。该模型利用窗口宽度,指数,波速及耦合常数来预测辐射电阻、电容和转换损耗。把该模型与传输损耗的实测数据结合起来考虑,就能准确地预测延迟线的总插入损耗。近来对该模型的仔细研究表明,在千兆赫频率上,插入损耗和Q值之间有着很好的折衷解决办法。用电子刻蚀法在有机玻璃保护层上做出0.4μm的图形。保护层一般是单层的。但也试验过多层方案。已经提出金属换能法的叉指是否灌封在晶体中的判断准则。通常金属叉指并不灌封在晶体中,器件仍具有低的插入损耗、高的Q值及良好的温度稳定性。AT切晶体的基波与五次泛音延迟线和BT切晶体的五次泛音延迟线均采用卸下(Lift—off)法制作。频率范围为3—5GHz。其最好的延迟线的插入损耗不到20,Q值大于2000。使用在高真空下冷焊的TO—8外壳还设计出了低耦合的封装。此延迟线不用有机材料,而是将其固定在一个无应力的不锈钢支架上。本文也给出了相应噪声和预老化数据。     

高级合成孔径雷达(SAR)的几种方案简介

未来的SAR设备需要满足苛刻的性能指标,而现行系统ERS-1(地球资源卫星-1)的发展还不足以满足这些要求。需要设计一个灵活的能够重新组合成不同操作模式的SAR,它能提供宽扫描带覆盖(500km,15°到50°入射角)和高分辨率(10m空间)覆盖。文章对一些各具特点的不同操作模式的系统方案进行了讨论和比较。确定了一些SAR的设计要点,并提出了一个综合的系统选择。     

TAOS卫星GPS接收机验收

洛克韦尔国际公司研制了一种体积小、重量轻、适用于低轨道航天器的GPS接收机。这项计划由国防预研规划局(DARPA)发起,空军菲利普斯实验室监督。这种接收机的首次验收测试飞行已于1992年12月20日完成。这种接收机将安装在计划于1993年初发射的“自主操作强生存技术(TAOS)”卫星上。 这种接收机有六个通道,可连续跟踪四颗主用的GPS卫星,第五和第六通道可捕获跟踪其它健康的可见卫星。它可以完成伪距、连续载波、距离变化量的测量;用八态扩展卡尔曼滤波器估算带时标的用户的三维位置和速度。洛克韦尔公司的这种接收机重8磅,使用28伏直流电源,功耗12瓦。本文将介绍该接收机的设计和验收测试,并给出利用“多通道星戴GPS仿真评估系统”(SEVS)得到的性能测试结果。该仿真和评估系统产生六颗GPS卫星的L_1和L_2频段的射频信号,模拟低轨道航天器的信号环境。     

跨声速流自发凝结水滴的测量

应用基于多波长消光法原理发展的光学探针,测量了跨声速风洞中不同马赫数湿空气流自发凝结形成的水滴尺雨及浓度,并给出了实验结果。     

晶体振荡器老化自动测量设备

已经研制出一种能够对大量恒温振荡器进行测试的多通道高精密老化测量设备,其频率基准是溯源于美国国家计量局(NBS)。为了能自动地工作,数据的采集是用计算机进行控制。作者认为生产这种老化测量系统以下几点是必须具备的。1.罗兰—C/DTF 用的振荡器频率标准;2.直流电源母线的设计;3.测量技术与开关技术;4.大量谐振器的自动老化。     

机载雷达的多个分辨率信号处理技术

合成孔径雷达（SAR）利用通过时间积累和自身的运动所获得的很高空间分辨率,可以降低某一给定分辨单元中的背景杂波功率,从而探测出非运动目标。而地面动目标显示（GMTI）雷达为了探测则采用低得多的分辨处理,利用的是实际孔径与动目标和杂波之间的空．时响应的相对差别。因此,SAR和GMTI代表了两种不同的时间处理分辨尺度,它们对探测固定（在SAR情况下）或者外围杂波中的（在GMTI情况下）目标来说是最佳的,并已经单独验证过,能够很好地工作。基于机载雷达数据处理的这种多个分辨率说明,就有可能研究出一种探测技术,该技术将着手优化信号处理分辨尺度（比如时间积累的长度）来与所关注目标的动态情况相匹配。本文研究怎样利用长相参处理时间间隔（CPI）的信号处理技术来改善GMTI雷达的探测性能。     

美国固体火箭发动机的可靠性

M.E.李伯曼为美国航空喷气——通用公司的质量保证与可靠性专家,曾经担任过固体发动机分公司的经理和公司主管产品质量保证和试验的副总裁,从事北极星等导弹固体发动机的可靠性与质量管理工作达二十五年之久。1982年5月我宇航学会邀请他到北京讲学,内容主要为发动机的质量保证和可靠性,本文是根据讲课内容整理后摘要选登的。     

行星际磁场的螺旋扇形过渡区

从行星际磁场的大尺度螺旋形构型和扇形边界附近太阳风流动与冕旒的可能相关,本文得到一个推论,即在行星际空间可能存在一种较厚的螺旋扇形过渡区。行星际磁场和太阳风的实地观测证实了这种较厚的螺旋扇形过渡区的存在。在所分析的45个螺旋扇形过渡区中,磁场强度都不为零;大部分大于或小于周围平均场强。本文进一步分析了磁增大和磁减小两类过渡区中的物理性质和可能成因。