基于GPS校准的皮卫星高精度时间系统方案

许多实际应用任务对皮卫星星上时间系统有较高的精度要求,传统采用实时时钟芯片（RTC）的时间系统方案难以满足需求,基于GPS的皮卫星星上时间系统应运而生。受能源限制,皮卫星携带的GPS接收机一般采用间歇性开机方式工作。本文设计实现了一种基于GPS校准的星上时间系统方案,提出了分级校正算法,并对算法中的参数进行了优化,实验表明,每天GPS接收机仅需开机1024 s,即可保证优于1 ms/d的星上时间精度。整个方案实现简单,且已应用于浙江大学研制的ZDPS-2皮卫星,满足了任务载荷5 ms时间精度的要求。     

软件定义仪器的数字化前端和ADC的等效分辨率

为了给软件定义仪器中的数字化前端的设计和选择提供依据,提出了ADC等效分辨率的概念.结合过采样技术和香农限带高斯白噪声信道的容量公式推导出了等效分辨率的公式,并以测量心电信号为例,采样速率为400SPS、ADC参考电压为2.5 V时,选用等效分辨率为26住的ADC.经实例证明,等效分辨率为ADC的性能评估和软件定义仪器中的数字化前端的选择提供了一个重要参数,也为选择软件定义仪器提供了一个简明的指标,有着一定的指导意义.     

磁感应断层成像的双向检测优化方法研究

磁感应断层成像作为一种新的检测成像技术,在脑出血等疾病的临床诊断和连续检测中具有重要的应用价值。 磁感应 断层成像系统由激励线圈和检测线圈两种线圈组成,其中激励线圈只有一个,而检测线圈在以往的研究中多达十几个甚至几十 个。 由于空间限制以及线圈之间的相互干扰,如何在不损失成像准确度的情况下最大程度减少线圈的个数具有重要的研究意 义。 针对此问题,本文提出了仅使用 5 个检测线圈,分别检测两个相互垂直方向磁场信息的双向检测成像方法。 进行了含有半 径为 15 mm 的单个异质体和半径分别为 7 和 15 mm 的两个异质体的复杂头部模型仿真实验和异质体检测的仿体实验,结果均 表明双向检测成像方式不仅可以抵消检测线圈个数减少带来的影响,而且具有更高的抗噪性能和成像准确度,从而为推动 MIT 的实际应用奠定了技术基础。     

星载软件的语句级高效更新方法

为减少星载软件在轨更新过程对测控资源的需求量,缩短更新上注时间,提出了一种无需操作系统支持、上注数据量低、版本可灵活控制的语句级软件更新方法。该方法首先利用预编译命令进行程序空间优化,使得不同模块的代码在编译后存储于不同的段中,减少代码修改对加载文件的影响;其次通过逐段求解参考段与更新段之间匹配路径,并基于此进行各段的差异内容提取,大大降低差异补丁规模;然后通过版本引导程序设计,实现对卫星软件版本的灵活控制;最后通过对文件和程序进行可靠性设计,保证整个更新过程的安全性。结果表明:该方法在ZDPS-3A卫星平台进行了充分的测试,所提出的更新方法可应用于无操作系统的星载计算机,支持软件状态可回滚且更新过程可靠,同时相比传统的差异内容提取方法,补丁文件的规模降低量均值超过50.00%,可显著缩短更新上注时间。本方法能够充分满足星载软件低数据量更新的需求,可推广应用至包括微小卫星在内的多种航天器。     

微机械振动式陀螺接口电路设计与实现

介绍了一种电磁驱动电容检测的微机械振动式陀螺的接口电路,电路由自激驱动电路和信号检测处理电路组成。自激驱动部分利用陀螺自身的谐振特性配合反馈电路产生自激振荡,同时为检测部分提供了稳定的同步信号;检测部分利用该同步信号和陀螺的输出信号进行同步解调,得到角速度信号。最后对该电路的性能和测试结果进行了分析。     

换流阀水冷回路PVDF材质水管老化分析

针对换流站中换流阀水冷回路PVDF(聚偏氟乙烯)水管损伤导致漏水问题,首先采用红外吸收光谱与差示扫描量热法检测了冷却水管内外侧样品的化学成分,分析换流阀运行条件下老化作用对PVDF水管的影响,相较于低氧环境的内侧,暴露于空气中的外侧样品分子中有含量不高的羰基(C=O)和羟基(-OH);这些极性基团的引入使得内外侧PVDF结晶度与晶片厚度产生差异,但并未对水管机械性能等方面造成明显影响,建议后续对水管材质作进一步质量测评。     

电容式力平衡加速度计的设计

电容式微机械加速度计是一种将加速度转换成差分电容、通过检测差分电容的变化来检测加速度大小的一类高精度的惯性传感器.利用开关电容电路实现C-V变换,利用反馈静电力实现力平衡闭环控制,设计了一种电容式微机械加速度计.通过构建电容式加速度传感器及外围电路的数学模型,推导了闭环工作的系统函数.并对实际系统进行研制,最后给出了整个系统的测试结果.     

双路闭环谐振式微光学陀螺

通过建模仿真,从改善陀螺输出带宽以及提高互易性噪声抑制能力出发,对单路闭环谐振式微光学陀螺(R-MOG)和双路闭环R-MOG进行了分析研究。相比于单路闭环R-MOG,双路闭环R-MOG在抑制互易性噪声的同时,能较好地改善输出带宽,并进一步提高陀螺系统的线性度。在此基础上,搭建了双路闭环R-MOG的实验系统,并进行了陀螺零偏稳定性以及输出响应特性测试。实验结果表明,陀螺1h的零偏稳定性为0.53°/s,在±1000°/s转速范围内,陀螺系统的线性度为99.995%。     

皮纳卫星遥测数据异常检测聚类分析方法

为满足皮纳卫星高维遥测数据的实时、自动化、抗概念漂移等处理要求,提出一种基于聚类的遥测数据异常检测方法,包括子空间搜索和两阶段遥测数据聚类处理两部分.子空间搜索,通过熵值实现所有遥测数据低维子空间划分,降低计算复杂度,避免"维度灾难"的发生;两阶段遥测数据聚类处理,在线阶段通过网格索引实时发现单点异常,离线阶段通过聚类挖掘数据的集体异常及其特征,满足快速异常检测和复杂异常检测两种需求,并通过正常状态数据的迭代更新和算法的自适应修改,抵抗概念漂移.ZDPS-1A卫星历史遥测数据的分析结果表明,皮纳卫星遥测数据异常检测聚类方法在线阶段能实时处理10 kHz的流量数据,发现95%的单点异常,满足皮纳卫星实时遥测数据异常检测的一般需求;算法自适应了卫星快速转动导致的数据漂移,维持了稳定的单簇形态;同时相比原边界检查系统早一个月检测出姿态确定与控制系统中程序跑飞引起的太阳敏感器数据紊乱故障.所提出的算法针对性解决了高维、存在概念漂移的遥测数据异常检测问题,能实时检测单点异常,具有集体异常挖掘能力,适用于皮纳卫星星座组网的地面监控系统.