卫星磁载荷现场校准技术研究

本文介绍了一种卫星磁场探测载荷现场校准技术,设计了拆分式磁场线圈、无磁支架等,研制了校准装置。利用该技术实现了对卫星磁载荷在整星测试、发射前等多个阶段的测试校准,解决了卫星载荷在星体装配完成后无法测试的难题,提高了磁载荷测试数据可靠度,保证了科学实验的有效性。该校准技术已服务于我国首颗地磁监测试验卫星（张衡一号卫星）,对其磁场探测载荷在整星测试、出厂测试、发射场技术确认等多个阶段进行了校准,取得了很好的应用效果。     

时间码现场校准技术研究

时间码在航空航天、金融、通信、交通和能源等领域应用广泛,定时偏差是表征时间码同步性能的重要参数。而时间码设备使用环境复杂,需长期连续加电运行,不宜拆卸。因此,需要采用现场校准技术。利用北斗共视技术,研究一种时间码现场校准方法,可远程获得精确可靠的时间参考,对常见时间码如1PPS、B(DC)码和B(AC)码等进行测量,解决时间码现场校准的难题。实验结果表明,基于该方法的现场校准装置内时基相对于UTC(BIRM)的定时偏差优于10 ns, 1PPS和B(DC)测量的扩展不确定度小于20 ns, B(AC)测量的扩展不确定度小于1.5μs。     

卫星双向时间频率传递校准技术综述

卫星双向时间频率传递技术是高精度时间频率远程比对的基本手段,其时间比对A类标准不确定度优于0.1ns,B类标准不确定度主要取决于系统的校准。本文简述了卫星双向时间频率传递的基本理论,着重说明各种卫星双向时间频率传递系统校准方法和硬件实现,对各种校准技术进行评述和比较,总结并展望了校准技术发展的方向。     

陀螺寻北仪现场校准方法研究

针对现有车载陀螺寻北仪无法现场校准的问题,借鉴陀螺寻北仪实验室校准原理,以及使用的测量标准装置,提出用传递比较测量实现陀螺寻北仪现场校准的新方法。该方法以高精度陀螺经纬仪为传递标准,在外场对平行光管和平面镜进行引北赋值,使其作为陀螺寻北仪现场校准装置的方位角标准,进而对车载陀螺寻北仪进行校准。经实践证明,该方法准确、可行,可供陀螺寻北仪外场测试参考。     

温度传感器现场动态校准方法与实验研究

建立了用于温度传感器现场动态校准的激光负阶跃温度发生装置，并采用传感器动态校准处理方法，对ＢＴＳ－１００型ＰＮ结温度传感器进行了现场动态校准与性能改进的实验研究。实验结果表明，上述校准方法具有非介入，现场性强及校准精度高等特点，具有广阔的应用前景。     

磁罗盘空间特性校准装置研究

磁罗盘在不同地磁场下使用的性能有差异,而常规手段只能对磁罗盘在实验室地磁场环境下的性能进行校准,所以其校准结果在实际使用中是有风险的。介绍一种磁罗盘空间特性校准装置,主要由地磁场复现系统和三轴无磁转台组成,地磁场复现系统可模拟地球上不同经纬度和不同离地高度的地磁场,配合作为角度标准器的三轴无磁转台,对磁罗盘在地球上不同地磁场下的性能进行校准,确保磁罗盘在不同空间使用时的量值准确可靠。     

磁罗盘空间特性校准装置研究

磁罗盘在不同地磁场下使用的性能有差异,而常规手段只能对磁罗盘在实验室地磁场环境下的性能进行校准,所[JP2]以其校准结果在实际使用中是有风险的。介绍一种磁罗盘空间特性校准装置,主要由地磁场复现系统和三轴无磁转台组成,地磁场复现系统可模拟地球上不同经纬度和不同离地高度的地磁场,配合作为角度标准器的三轴无磁转台,对磁罗盘在地球上不同地磁场下的性能进行校准,确保磁罗盘在不同空间使用时的量值准确可靠。     

凝胶推进剂粘度计现场校准装置研究

通过对液体火箭发动机凝胶推进剂粘度计现场校准装置的研究,论述了基于振动法的凝胶模拟液加载装置的结构设计和安装方式,重点阐述了液体火箭发动机凝胶推进剂在线粘度计现场校准的工艺流程,通过测试试验获得了凝胶推进剂的压力/温度——粘度的流变数据及规律,确定了现场校准测量装置的测量不确定度。     

中国地区MAGSAT卫星标量和矢量磁异常图

使用MAGSAT卫星资料,编绘中国及邻近地区的卫星磁异常图(10°N—60°N,70°E—140°E)。为了提取地壳异常场,必须从观测资料中消除主磁场、磁层场,感应场和电离层场。本文选用GSFC(12/83)地磁场模型,消除主磁场,磁层场和感应场。为了进一步消除电离层场的影响,改善相邻轨道磁异常的一致性,用纬度的二次多项式拟合每一条轨道的初始地壳异常,并从初始地壳磁异常值减去这一拟合值,从而获得最后的地壳异常值(△X,△Y,△Z,△F)。把研究地区分成1°×1°的网格,将每个网格内的磁异常进行平均,以获得网格中心点的异常值。根据这些网点值绘制中国及邻近地区的卫星标量和矢量磁异常图。等值线间隔为2nT。为了检验卫星磁异常图的可靠性,将卫星资料分成黎明组、黄昏组和联合组,分别进行处理和绘制卫星磁异常图。结果表明:根据上述资料绘制的卫星磁异常图有很好的一致性。中国地区的卫星磁异常值位于—10nT—10nT。卫星磁异常与区域构造特征有较好的一致性;塔里木地台、扬子地台和中朝地台是正磁异常区,西藏高原是负磁异常区。卫星磁异常反映出下地壳磁化强度的横向不均匀性。     

人工智能在矢量推力现场动态校准中的应用研究

基于航天工程中对于发动机试车台矢量推力现场动态校准需求,以摆锤式动态力加载装置为力源,研制了发动机试车台矢量推力现场动态校准装置。在发动机试车台试验校准点有限的情况下,将人工智能技术应用在校准工作中,对矢量推力的动态响应特性进行校准与补偿。验证结果表明,该方案动态性能优异,响应迅速,满足试车台矢量推力校准的需求,为后续进一步准确测试矢量推力提供了依据。     

电磁监测试验卫星矢量磁场探测方法

电磁监测试验卫星是中国第一颗近地轨道电磁场科学探测试验卫星, 探测空间背景磁场是其重要任务之一. 空间背景磁场探测需要在卫星平台上对空间矢量磁场进行长期稳定准确探测, 电磁监测试验卫星采用磁通门磁强计和基于CPT效应的绝对磁场校准装置(Coupled Dark State Magnetometer, CDSM)分别探测空间相对矢量磁场以及绝对标量磁场, 通过数据处理, 使最终的矢量磁场探测数据具有准确性. 这种数据处理方法在理想模型下拥有解析解, 实施过程中载荷的噪声、 准确度及稳定性影响模型的准确性, 会产生数据校准误差. 通过对在轨磁场探测的模拟确定了这种数据处理方法的性能, 验证了在载荷设计性能的基础上电磁监测试验卫星的磁场探测可以实现1 nT的准确度.     

基于最小二乘估计的雷达系统误差卫星标定方法

雷达系统误差标定对精密测量雷达系统精度具有重要作用.本文针对基于精轨卫星的雷达系统误差参数标定技术,建立误差参数解算数学模型,对关键算法的最小二乘估计进行分析推导,并对卫星标定技术实现进行了系统设计.采用本文算法,依据某雷达常规手段实测的系统误差参数项进行仿真及仿真结果分析.研究结果表明,基于最小二乘估计的方法在卫星标定技术中是可行的.     

双向时间同步系统的设备时延校准技术研究

设备时延校准误差是卫星导航系统中伪码测距实现双向时间同步的重要误差因素,其精确校准是实现时间同步的关键技术。针对设备时延问题展开研究,提出了一种物理含义清晰、易于测量的设备时延的新定义。设计实现了一种双向时间同步系统的设备时延校准方案,基于时间同步站硬件平台验证了设备时延校准的有效性,试验结果表明时延校准的精度与准确度达到了亚纳秒量级。     

地磁测量卫星的矢量磁场在轨标定算法仿真

以SWARM为代表的高精度地磁测量卫星对地球磁场探测精度经过标定之后优于0.5 nT,对于开展地磁科学研究具有重要意义。地磁测量卫星通过安装在伸展杆上的矢量磁通门磁强计、标量磁强计和高精度星敏感器,获取测量方向的惯性空间姿态的地磁信息,其中高精度标量磁强计主要用于对磁通门矢量磁强计进行标定。针对地磁测量卫星,研究了矢量磁强计在轨测量误差的校正方法。考虑到矢量磁强计非正交角、标度因子以及偏差的影响,建立磁场矢量线性输出模型;结合标量磁强计的测量值分别设计基于小量近似的线性校正算法和基于参数辨识更新的非线性校正算法;校验两种算法的标定精度,并通过Tukey权重函数改善算法的鲁棒性。仿真结果表明,两种算法校正结果相似,磁场三轴误差可校正至0.5 nT以内,在标量磁强计存在异常值时仍具有较好的校正效果。     

OPC UA技术在智能校准系统中的应用

为提高手持式数字万用表检定系统的自动化程度,结合机器人、工业相机、传感器等具有一定智能技术的设备,研制手持万用表的全自动校准系统。针对系统基于LabVIEW构建的上位机和基于PLC技术构建的下位机之间如何实现安全、稳定的实时数据交互,提出基于创建共享变量的传统技术和基于OPC UA新一代通信技术的两种通讯方法。通过工程实现,充分验证了基于OPC UA技术的新方法实现LabVIEW和PLC通信的可行性,该方法具有开发周期短、稳定性高、响应性快、实时性强等优点,同时编程工作减少,代码更简洁美观,降低维护难度。     

激光目标模拟器功率现场校准装置

激光探测设备被广泛应用于精确瞄准、捕获、跟踪系统中,在其投入使用前,需要进行多次仿真测试。激光目标模拟器是激光探测设备仿真测试时使用的重要仿真设备,但是具有体积大、不易搬运的特点。本文设计了一种激光目标模拟器现场功率校准装置。该校准装置由光阑、聚焦光学系统、能量探测单元、时域探测单元、二维位移机构、微型转台和控制软件等组成。校准装置可现场对1.064μm、峰值功率范围(10^-5～10^-1)W的激光目标模拟器功率稳定性及均匀性进行准确、快速校准,功率稳定性及均匀性测量不确定度均小于8%（k=2）,从而为激光目标模拟器提供计量保障。