创新驱动 加快推进卫星应用产业全面发展

2010年10月,国务院发布了《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,将卫星及卫星应用产业作为七大战略性新兴产业之一的高端装备制造产业的重要组成部分,并明确提出要"积极推进空间基础设施建设,促进卫星及应用产业发展"。卫星应用作为知识密集度高、发展潜力大、综合效益好的战略性高技术产业,将肩负起引领带动经济社会全局     

展开锁定对太阳电池阵驱动机构的冲击载荷分析与测量

太阳电池阵在空间会以较大的速度展开到位并锁定,这会给太阳电池阵的对日定向驱动机构(SADA)带来一定的冲击载荷,而仅依靠软件仿真很难得到准确可靠的冲击载荷数据。文章提出在卫星星体与太阳电池阵根部铰链之间串接一个测量工装,通过测量工装产生的应变可间接获得冲击载荷。该技术措施已在型号研制中得到应用,为驱动机构承载能力的设计分析和考核提供了依据。     

“高分四号”卫星凝视相机视频电路设计与实现

"高分四号"卫星是中国首颗地球静止轨道遥感卫星,其携带的凝视相机系统能够实现在36 000km的地球静止轨道拍摄到50m分辨率的图像信息。高轨道、高分辨率光学拍摄任务所带来的问题是,面阵CMOS图像传感器模块将以极快的速度产生大量的并行图像数据。这对以CMOS图像传感器模块为核心的视频电路提出了更高的要求。而传统的视频电路设计方法不仅会产生一些信号完整性问题,且并不能完全适用于基于这种大数据量的面阵CMOS图像传感器模块的视频电路设计。文章通过仿真分析和实验验证,对比常规的设计方法,结合CMOS图像传感器模块的特点和输入输出特点,对基于这种面阵CMOS图像传感器模块的相机视频电路提出了新的设计方案,并证明了文章所提出的设计方案正确可行,且效果优于常规的设计方案。文章提出的设计方案已成功应用在"高分四号"卫星,在要求日趋复杂的遥感领域亦有广阔的应用前景。     

高稳可变频率源的低杂散设计与实现

现代雷达电子对抗广泛使用DRFM 对雷达信号进行采样、存储与处理。传统频率合成技术无法同时满足高性能DRFM 对频率信号的稳定、低杂散、多路相参等指标要求。研究了频率源输出信号的抖动与杂散谐波对采样系统杂散性能的影响,结合传统频率合成技术,设计了基于FPGA和低噪声时钟抖动消除器的频率源电路,并对初级信号的谐波抑制设计了基于带通滤波器和微带滤波器的窄带滤波电路。最后,对系统的测试结果表明,本设计可输出多路频率范围为2．27～2600M Hz（分段）的频率信号,步进小于10kHz。信号相位噪声优于－95dBc／Hz ＠100kHz ,杂散抑制优于－60dBc。     

激光陀螺数字机抖电路优化

针对实际功率放大电路中存在的反向充电的问题,提出了双向放电的优化解决方案;针对电路中耦合电容器件导致驱动信号占空比调节范围窄的问题,提出了去除耦合电容器件,增加防共态导通保护电路的解决方案,并对优化后的电路进行了仿真和试验。结果表明,优化后的驱动电路可以解决目前存在的问题,获得更优的机抖驱动信号。     

基于双驱动调制的低噪声微波光子混频器

微波光子混频技术是利用光域频谱搬移间接实现微波信号与中频信号之间的频率变换,它具有工作频段高、瞬时带宽大、多通道并行处理能力强等优势。本文设计采用双驱动调制器实现光域微波信号下变频功能,通过对该微波光子混频器的建模与仿真,分析了影响混频器变频性能的因素。并且针对该架构开发了相应的变频模块,同时配置了相应的前置低噪声放大器与中频滤波器来进一步抑制噪声、改善杂散抑制度。通过测试,该模块在24GHz-28GHz频率范围内变频增益＞0dB,噪声系数＜20dB,SFDR约为102dB.Hz2/3,较传统级联调制器方案的微波光子混频器在变频效率与噪声性能方面有显著提升     

基于模型驱动的图像处理算法实现及优化

作为嵌入式软件领域的一个重要发展方向,基于模型驱动的软件开发方法越来越受到开发人员重视。SCADE作为一种较为成熟的模型驱动开发工具,已得到了一定的应用,但其是否对各种建模场景均适用还有待研究。本文对利用SCADE建立图像处理算法模型进行了尝试,针对Sobel算法,设计了正确的算法模型,并对模型进行分析,总结了相应的优化方案。经过实验验证,优化方案可有效地提升程序执行效率。     

圆轨道欠驱动航天器编队重构脉冲控制

针对圆轨道径向或迹向欠驱动航天器编队重构控制问题,提出了欠驱动脉冲控制方法。首先,基于圆轨道欠驱动航天器相对运动动力学模型,分析了两类欠驱动条件下的系统可控性和重构可行性。然后,解析推导了两类欠驱动条件下实现重构所需的最少脉冲次数以及对应的速度增量消耗。最后,设计数值仿真算例,验证了本文提出的欠驱动脉冲控制方法的正确性。仿真结果表明:径向和迹向欠驱动条件下均可实现圆轨道编队重构。与全驱动控制方法相比,欠驱动控制方法可有效避免由推力器故障引起的重构任务失效,故而提高了控制系统的灵活性与可靠性。     

带辅助支撑式太阳翼设计与验证

针对特定小卫星对太阳翼高展开刚度的需求,设计了一种带单根辅助支撑臂的太阳翼。支撑臂中部采用带簧铰链实现弯折收拢,两端采用球关节铰链分别与太阳电池板、星体侧壁相连接。在太阳电池板与卫星侧壁连接处,采用自适应锁定式铰链,实现了带辅助支撑式太阳翼根部铰链的可靠锁定功能。开展了太阳翼基板承载能力分析、模态分析和展开动力学分析等。结果表明：太阳翼结构强度裕度满足使用要求,展开状态基频高达8 Hz以上,展开过程顺畅。模拟卫星发射过程及空间使用环境开展了太阳翼力学试验、展开试验、光照试验等,验证了太阳翼与飞行任务的匹配性。在轨飞行验证表明,该带辅助支撑式太阳翼功能、性能良好,满足高展开刚度的特殊任务需求。     

船舶轴带无刷双馈电机短路电流分析与保护设计

当船舶轴带无刷双馈电机(BDFG)功率绕组发生三相短路故障时,短路电流会对系统造成较大的危害。因此,有必要设计专门的保护电路保障系统的安全。利用空间旋转坐标系,建立船舶轴带BDFG功率绕组三相短路时的动态方程,并依据磁链守恒定律研究系统短路电流的变化特性。通过分析短路电流的各个分量,提出加入撬棒电阻和直流卸载电路的保护方式来卸载过电流,并进一步研究加入保护电路后的电流变化特性。以1台30 kVA的BDFG为仿真对象,运用MATLAB/Simulink进行模型仿真和理论值计算,验证了保护电路的有效性,对船舶轴带BDFG电气安全设计具有指导意义。