可重构技术的航天应用与星载计算机设计

针对微小型航天器星载计算机设计中存在的功能、性能与可靠性之间的矛盾,提出将可重构计算技术应用于航天领域,进行可重构星载计算机的设计.通过对可重构计算技术航天应用现状分析,从体系结构、功能、可靠性等方面进行微小卫星可重构星载计算机的研究与设计,并分析采用硬件编程实现重构配置算法的系统性能.构建基于可重构星载计算机和dSPACE仿真计算机的闭合回路仿真平台,进行上述设计的验证工作.实验表明,可重构星载计算机能够完成正常控制工作,在500 ms的控制周期下,稳态下姿态角速度的精度可达0.05°/s,通过实现对日定向与对地定向2种模式之间的切换,得到切换时间为520±40 ms,能够满足卫星对星载计算机的切换要求.     

基于ARM处理器的星载计算机系统研究

为提高小卫星的数据处理能力,研究了具有双机容错结构的新型星载计算机系统,其数据处理模块的核心采用具有32位的RISC ARM处理器. 应用容错技术实现了基于COTS器件的星载计算机硬件组成和结构,并分析了双机容错的故障处理机制和星载计算机软件组成结构. 给出的性能指标表明,在质量、体积、功耗和空间环境的约束条件下,星载计算机数据处理能力可满足小卫星飞行任务的需求.     

一种面向任务优化的多核心星务管理系统设计

为进一步提升小卫星的数据处理能力,对星载电子系统进行了优化设计.在现有可重构星务管理系统的基础上,提出一种多核心处理器星务管理系统设计方法.结合多核心处理器特点,按照硬件资源以及任务模式对星务管理系统的传统任务划分方法进行优化,将单一处理器任务集中处理的模式分解为主、协处理器双核任务处理模式.与哈尔滨工业大学试验卫星三号星载计算机的功能对比表明,多核心可重构星务管理系统在运算速度、控制计算精度方面优于传统的星务管理系统处理方式,有能力替代现有的星载计算机成为未来微型航天器的核心.     

软件实现的星载系统故障注入技术研究

结合软件故障注入的特点和星载系统的特殊性,给出了用于星载系统可靠性评测的软件实现的故障模型及其实现方案．该方法通过软件来模拟星载系统硬件由于太空辐射引起的单粒子事件,可以用来评测星载系统的可靠性及容错性．实验结果表明,本文提出的故障模型及其实现方案是可行的．     

小卫星星载计算机及其外围设备的管理

在现代小卫星通用平台的设计中，由于功能及计算量的增加，使得对星载计算机及其外围设备的管理成为制约系统性能和可靠性的瓶颈。针对这一问题，以某小卫星为例，讨论了现代小卫星星务管理软件对星载计算机及其外围设备的管理方法和技术。通过引入实时多任务嵌入式操作系统，设计以多任务并行运行为主要特征的星务管理软件体系结构，把外设划分为二级三类，通过调度任务对与不同外设相对应的任务进行调度，并裁剪PSOS实时多任务操作系统，提高代码利用率，缩短了系统的运行周期，提高了系统控制精度和可靠性。     

新一代星载计算机问世

由航天科技集团公司50 2所与加拿大ＩＣＣＴ公司合作研制的精简指令集星载计算机目前完成了样机研制。该机在性能方面已大大超越我国目前在研的星载计算机 ,具有国际先进水平 ,不仅能满足低地球轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道等卫星和飞船的应用需求 ,还同时具有向火箭、飞机、舰船等领域进一步推广的可能。新一代星载计算机问世　　该星载计算机是一个长寿命、高性能、高可靠、抗辐射的星载计算机平台。它可应用于控制计算、星务管理和敏感器数据处理等方面。该计算机在运算速度、计算精度、存储器容量、通用接口等方面充分保证了其先进…     

高轨环境下微弱导航信号捕获方法研究

高轨卫星星载GPS应用中,星载接收机接收到的GPS信号是极其微弱的,有时甚至是不连续的。因此,研究高轨环境下微弱导航信号的捕获是极其重要的,它是解决高轨卫星星载GPS应用中的一个关键技术。针对高轨环境下导航星可见性差,信号功率低的情况,提出了一种提高导航信号捕获能力的方法,并在理论上进行了分析论证。结果表明:利用此方法能有效地降低环路门限,大大提高了捕获导航信号的能力。     

基于SoC的“微型核”星载电子系统设计

为检验"微型核"航天器设计平台的功能,对星载电子系统进行优化设计.采用主流的SoC设计方法,通过功能模块化映射将ARM7内核,C8051单片机、RFIC射频模块等单元模块集合为一体,借助软件设计平台,形成了具有丰富I/O接口,高处理速度的星载电子系统原理样机.在与哈尔滨工业大学TS-1星载计算机的功能对比中,"微型核"星载电子系统出色的完成了星务管理、数据采集传输,姿态轨道控制等多种任务,控制精度满足任务要求.结果表明基于SoC的星载电子系统有能力替代现有的星载计算机成为未来微型航天器的核心.     

光机电

航天科工星载降水测量雷达填补国内空白中国航天科工集团公司第二研究院作为总体单位承担的民用航天预先研究项目——星载降水测量雷达项目通过了国防科工局的评审验收,标志着我国在星载主动式气象遥感仪器技术领域取得重大突破。据悉,星载降水测量雷达属于主动式微波遥感器家族中的一员,可全天时、全天候地对大范围区域内的降雨进行三维立体探测。星载     

一种利用双DSP实现卫星SEMOI自主导航方法

为了提高卫星自主导航系统的实时计算能力,探讨了一种利用双DSP实现卫星自主导航器的方法.介绍了星载计算机的现状和计算机技术的发展概况及趋势.采用基于迭代最小二乘方法的双DSP并行导航算法实现了自主导航器,其中一个DSP进行轨道计算,另一个DSP进行实时检索,并为星上其他系统提供实时导航数据.最后以实践5号卫星轨道为例,用DSP作为算法载体进行了地面仿真导航实验.与PC机的结果进行对比,结果表明,利用DSP实现卫星自主导航器是可行的.     

基于看门狗的星载软件抗SEL、SEU保护系统设计

一般对星载计算机都要求可靠性高,重量轻,体积小,希望硬件设计尽量少用或不用冗余系统来保证可靠性。研究尺量少采用硬件冗余而采用看门狗措施来保证星载系统可靠性的方法。看门狗分为软件看门狗和硬件看门狗,分别设在星载机不同位置。根据故障时间的长短,不同看门狗启动不同级别的保护措施。系统采用先处理软件故障,后处理硬件故障,保护级别逐步升级策略。提出了星载计算机五级保护策略和各保护级别的启动条件,对各种看门狗进行设计,并通过仿真实验证明了该方案的可行性。     

星载合成孔径雷达数字成像的算法及硬件实现的研究

本文提出了一种快速实现高分辨率星载合成孔径雷达（ＳＡＲ）数字成像的方法．该算法快速、有效地对美国星载ＳＩＲ－Ｂ录取的原始数据进行了计算机数字成像,得到一幅面积为２５ｋｍ×２０ｋｍ、分辨率为２５ｍ×２５ｍ的雷达图像,并设计了一种由脉动阵列位处理芯片ＢＡＰ－１２８组成的并行机,该并行机为６４×６４阵列结构,完成一幅ＳＩＲ－Ｂ卫星图像的成像需１１７秒左右．如果阵列扩展到２５６×２５６,仅需７秒多便可成一幅图像．     

星载SAR动目标模拟研究

通过分析星载合成孔径雷达的工作原理，建立了静止目标和动目标的斜视等效距离模型；在此基础上提出一种星载SAR动目标模拟方法，即在真实星载SAR数据中加入目标模拟回波信号；最后利用RD算法对静止和运动目标模拟成像，结果证明该方法是可行的，从而为星载SAR动目标检测和成像算法提供了有效简洁的数据源。     

星载大型可展开天线太空辐射热变形计算

热分析技术是星载天线设计工作中的关键技术,文中采用有限元法计算某星载大型可展开天线结构辐射温度分布和热变形,研究了基本结构参数对天线变形的影响,计算结果对星载天线的结构设计和热控制具有一定参考作用.     

eVC下实现基于Modbus协议的嵌入式系统通信

工业现场中多设备协同工作,除了硬件本身的稳定性外,还要考虑它们之间通信协议的简洁与可靠,以保证系统正常运行.介绍了工业现场嵌入式系统中各设备间通信的一种方法.使用RS232或RS485串行接口连接系统中的各模块.基于Modbus协议,从PLC采集数据送交后续处理;接收远程控制计算机发出的命令并响应.采用Embedded Visual C Version 4.0开发应用程序实现上述功能,选择Windows CE作为嵌入式操作系统.运用于大气监测系统,通信稳定可靠.     

基于UKF的卫星星敏故障检测算法研究

针对通信卫星在轨运行后无陀螺遥测数据的星敏故障问题,提出一种基于无迹卡尔曼滤波(unscented kalman filter,UKF)的故障检测算法,将卫星角速度纳入状态方程进行估计,采用2个星敏的输出数据作为测量方程,通过分别比对正常时段和故障时段下卫星角度的稳定值与其估计值、角速度的稳定值与其估计值,可以准确检测出星敏数据故障。针对在轨可能出现的2种故障工况(突变故障、噪声变大故障)进行了仿真,并进一步采用在轨遥测数据进行了试验验证,仿真和试验验证结果均表明,该算法能有效检测出星敏数据故障,可用于地面对在轨星敏数据进行故障监测,以便发现故障后及时进行报警处理。     

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。     

探测小卫星的星载计算机多级保护系统设计

一般对星载计算机都要求生高,重量轻,体积小,功耗低。对小型探测卫星来说这种要求更强烈,希望硬件设计尽量少用或不用冗余系统来保证可靠性。本文研究尽量少采用硬件科而采用看门狗措施来保证星载系统可行一的方法。     

小卫星姿态机动与星载机双机容错方法研究

小卫星大角度姿态机动与星载计算机双机容错是现代小卫星的核心技术。针对８６３－２课题研究的微小卫星,对这两项关键技术进行了探讨,同时利用桌面演示系统进行了半物理仿真验证。     

星载扫描多通道微波辐射计

星载扫描多通道微波辐射计星载扫描多通道微波辐射计是风云系列气象卫星的重要有效载荷，是气象和灾害监测的主要遥感仪器之一。由航天总公司五院５０４所承担的“星载扫描多通道微波辐射计”１９９６年底通过了部级鉴定。鉴定委员一致认为：星载扫描多通道微波辐射计实现...