小卫星星上计算机系统可靠性研究

由于重量轻、体积小、功耗低、功能强的小卫星工作在无人干预的低温、高辐射的空间环境中 ,因此星上计算机系统必须满足集成度高、寿命长、可靠性高、抗辐射能力强的要求。针对立体测绘小卫星的特点 ,设计了满足上述要求的集集中控制与分布控制优点于一身的星上计算机系统 ,对其可靠性进行了分析 ,并对提高其可靠性应采取的关键技术进行了简要的论述。     

微小卫星星载计算机系统可靠性研究与设计

针对微小卫星星载计算机系统对可靠性和实时性的苛刻要求,提出一种冷、热备份并存的微小卫星星载计算机系统设计方案。利用计算机系统可靠性理论和马尔可夫链理论对该系统方案的可靠性进行建模、计算和分析。计算结果表明该方案既保留了热备份实时性好的优点,同时在一般条件下,三年内星载计算机系统可靠度能够达到0.97以上,能够满足一般微小卫星星载计算机系统的可靠性需求。     

纳型卫星热控系统设计与仿真

现代微小卫星是当前航天技术发展的重要方向之一,热控分系统的功能是为星上仪器设备提供合适的温度环境。针对一颗纳型卫星,介绍其功能和构成。以获得最佳热耦合机制为目标,对纳型卫星本体及各分系统进行了全被动热控系统设计。通过I-DEASTMG软件,建立卫星热分析模型,对卫星的在轨稳态和瞬态温度状态上进行了仿真分析。仿真结果满足卫星总体要求,表明所提出的热设计思想和所采取的热设计措施可行。     

总线型卫星电子系统T-时延离散PETRI网建模

小卫星综合电子系统是整个卫星的管理中心,能够完成参数采集,数据处理,信息提取和各种控制模式的实施等任务,综合电子系统设计方案直接决定小卫星的性能和可靠性等指标.给出小卫星基于总线的综合电子系统方案,针对以总线为核心的电子系统方案,建立了T-时延离散Petri网(TTDPN)模型,并对该模型进行了性能分析与评价,数学仿真结果表明,基于总线的电子系统方案能够有效满足系统实时性要求.     

混合式微小卫星编队飞行控制仿真系统设计

提出了一种混合式的微小卫星编队飞行控制仿真系统。该系统由三个节点组成,即两个模拟卫星和一个控制中心,节点之间通过星间网络进行数据交换。模拟卫星由星上计算机和各种星上敏感器和模拟执行器构成。星上计算机接收星上敏感器的物理输出,并经过星地转换模型对传感器数据进行修正。在一定的控制策略下,卫星控制模型进行计算产生控制输出,控制输出在控制界面上进行显示,并同时作用于传感器修正模块,实现系统的闭环控制。控制中心主要提供强大的计算功能,也可以单独构成一颗数字卫星。在这个控制仿真系统中,能够进行多种控制策略的仿真,包括双星主从控制、双星协同控制、三星主从控制、三星协同控制以及单星失效模式等。     

小卫星柔性测试床设计与实现

分析了小卫星地面综合测试系统的特点和功能,通过对几种型号小卫星系统的研究,给出了柔性测试床的软硬件体系结构,阐述了柔性测试床星上和地面两部分的设计思想,主要介绍了通信参数的动态配置、TM数据信号的定义与解析的实现方法。小卫星柔性测试床已成功应用于三颗小卫星系统的研制,并取得了明显的应用效果。     

微小卫星星务计算机系统模拟部件可靠性设计

为确保星务计算机系统长期在轨工作的稳定性,针对系统中数模转换器等不同模拟部件的特点,给出相应的可靠性设计方案。在模拟输入通道中采用中位值滤波和递推平均滤波的组合算法,来获取尽可能可靠的输入数据,在模拟输出通道中则采用中值表决电路通用模块实现正确的模拟输出。该方案已在原理样机研制中得到验证和完善。仿真和验证结果表明,本方案在兼顾微小卫星对功耗、质量等苛刻要求的同时,能够很好地满足系统的可靠性要求。     

基于DiffServ的星上交换设计与仿真

星上交换的设计在满足对综合业务QoS支持的同时,还需要考虑到星上实现复杂度和系统资源的限制.为此,基于DiffServ的思想,将(m,k)模型应用于地面业务到卫星业务的QoS映射,并通过双漏桶模型在业务增长时对星上数据进行有选择的控制,从而建立了一个实现复杂度低且可以有效保证综合业务QoS的星上交换框架.系统建模仿真结果表明,该设计方案在节省星上缓存资源的同时提高了系统性能,对业务的突发具有较好的平滑性.     

面向新型成像卫星自主任务规划系统设计

随着成像卫星硬件水平的提高,其应用目标也有了更高的要求。因为复杂的约束、难以预测的状态信息以及繁杂的需求种类,卫星任务规划问题一直是系统工程领域的难点问题之一。为更好地适应新的应用环境并满足不同用户的需求,设计了自主卫星任务规划系统。其包括星上与地面两个子系统,各子系统中均包含若干模块,分别实现不同的功能并协同完成某些复杂任务。基于对需求分析,整理出了卫星的应用场景、主要模块和关键技术。通过对两套系统的仿真结果比较,论证了该系统框架的可行性与优化效率,并为未来卫星任务规划系统的设计提供了思路。     

利用分布式InSAR进行地形高程测量性能分析

分布式卫星群是通过一组编队飞行的小卫星协同工作来完成某一特定任务的 ,其功能和可靠性远远超过一颗单独的大卫星 ,因而具有高的性能 /价格比。这一概念于 2 0世纪 90年代中期提出后 ,引起了国内外的广泛重视 ,人们开始探索利用多颗小卫星进行编队飞行的可行性及其潜在的应用领域[1～ 3 ] 。提出了最优测高误差的轨道设计方法 ,并以 3颗编队小卫星为例 ,进行了定量分析。     

基于System C的星载计算机系统设计

分析了小卫星星载计算机系统的公共需求及其应用的特殊性,给出了典型小卫星星载计算机系统的通用体系结构;提出了基于System C的星载计算机系统的设计方法。通过与传统的星载计算机系统设计方法的对比,提出的基于System C的设计方法可使星载计算机系统的研发周期缩短,设计质量获得较大的提升。同时结合实际工程经验,给出了星载计算机系统软硬件协同设计的基本步骤。     

基于FPGA的4096点基-4 FFT模块的实现

现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray,FPGA)技术,具有集成高度、逻辑实现能力强等特点,已经成为数字系统设计的重要技术之一。数字脉冲压缩技术可靠性高,灵活性好,可编程,在现代雷达中广泛应用。快速傅里叶变换(fastFouriertransform,FFT)是一种实现数字脉冲压缩的高效、灵活的方法,也是实现雷达数字信号中重要技术。首先说明了基4FFT的基本知识,然后介绍了如何使用Xilinx的FPGA的来实现雷达信号处理机的数字脉压的核心———4096点FFT模块。     

弹载设备抗振可靠性研究

本文分析了导弹飞行的弹体振动环境,计算了弹载计算机印刷线路板的自振频率,并给出了一个抗振可靠度的计算公式。本文的结果为弹载设备开展抗振可靠性设计提供了依据。     

毫米波雷达多运动目标检测算法研究

在现代毫米波雷达多目标检测系统中,多分量线性调频信号时频分析产生的交叉项干扰和复杂的运动补偿等问题显得尤为突出。为了减小交叉项所带来的误差,提出了基于分数阶Fourier变换(fractional Fouriertransform,FRFT)的Choi-Williams-distribution(CWD)变换,即p0阶CWD变换,并与Hough变换结合起来形成了一种新的检测方法。该算法避免了复杂的运动补偿处理过程,降低了计算量。通过对一帧脉冲的初相位回波信号进行的仿真实验,在强背景噪声的情况下能清晰地分辨相距为0.5 m的两个点目标。仿真结果表明此方法可以精确探测成组飞行目标。     

无人机容错飞行控制计算机体系结构研究

高性能无人机对飞行控制计算机提出了高可靠性要求,使用余度容错飞控计算机是提高安全可靠性的重要途径之一。对容错飞控计算机安全可靠性、实时性、维护性等设计要求进行研究,分析了无人机容错飞控计算机的设计要求特点;阐述了典型军用、民用有人机以及无人机容错飞控计算机的体系结构及关键余度管理策略,总结了无人机容错飞控计算机体系结构特点及发展方向。根据上述研究结果,提出一种基于FlexRay总线的相似三模余分布〖JP2〗式容错飞控计算机体系结构,FlexRay总线既是单通道飞控计算机的内部总线,也是多通道飞控计算机的系统总线。该体系结构能够抑制拜占庭故障,满足无人机高可靠、低成本、扩展性强、维护性能好等要求。     

时域欠采样线性调频信号参数估计方法

针对Nyquist采样频率过高 ,硬件实现困难的问题 ,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的时域欠采样线性调频信号参数估计方法。该方法首先用时域解线调方法估计调频斜率 ,然后在分数阶傅里叶变换域进行滤波 ,实现信号提取。利用PRO ESPRIT方法进行初始频率估计。数值仿真表明 ,本方法能够实现多个线性调频信号的高精度参数估计 ,在低信噪比下仍有较好的估计性能     

检测多项式相位信号的时频综合方法

多项式威格纳分布是一种高精度的多项式相位信号检测方法,但是对噪声敏感,多信号情况下受交叉项困扰。而短时傅里叶变换对噪声不敏感,没有交叉项问题,但时频分辨率较低。首先构造了一组高效6阶多项式威格纳分布,将多项式威格纳分布与短时傅里叶变换的结果按照"与"操作和"滤波"操作相综合,得到高分辨的多项式相位信号时频分布。仿真结果表明,不同时频分析方法综合能够在低信噪比的条件下检测到多项式相位信号。     

引入阈值和判决指导的DFT信道估计算法

针对传统的基于离散傅里叶变换（discrete Fourier transform, DFT）的信道估计算法中滤噪性能不够理想的问题,提出了一种在正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统中引入阈值和判决指导的DFT信道估计算法,采用阈值法对噪声进行两次降噪处理。仿真结果表明,该算法在高信噪比和低信噪比下均可提高信道估计的性能,其归一化均方误差(normalized mean square error, NMSE)指标优于传统算法。     

一种基于实时控制的立体仓库出入库算法

介绍了一种基于实时控制的立体仓库出入库算法。该算法采用改进的先进先出原则、平均负荷原则、最短路线原则、高低箱分离原则和优化出入库次序原则，使出入库管理、通讯管理、堆垛机和滚道的实时控制之间既有明确分工，又能通过计算机网络、数据库和数据交换有机地集成在一起。它把各种复杂的出入库情况统一为一种处理模式，从而大大提高了出入库控制的效率和故障处理的能力，提高了系统的可靠性.