实践十号返回卫星时间同步系统设计与验证

根据返回式卫星的特点,卫星在轨飞行包括两个阶段的时间同步工作模式：1)“返回舱和仪器舱在轨段组合体”时间模式;2)两舱分离后,“仪器舱留轨段”时间模式。因此,如何设计返回式卫星的时间系统,并进行优化使其在不同阶段完成不同任务,是返回式卫星时间系统设计的关键点。返回式卫星时间包括时间产生、时间维护、时间发布及时间传输。返回式卫星时间系统设计就是为了满足时间用户对时间同步精度的需求,通过特定方法和必要手段对星上时间产生、维护和发布机制进行相应的系统设计。针对实践十号返回式科学实验卫星时间同步需求、时间管理模型、时间系统架构以及时间系统的设计进行了说明,并对卫星在整星电测以及在轨运行的验证情况进行说明。     

封面故事

正实践十号返回式科学实验卫星(简称"SJ-10卫星")工程是专门用于"微重力科学和空间生命科学"空间实验的返回式科学实验卫星,于2016年4月6日成功发射。SJ-10卫星总质量约3600 kg,由长征-2D运载火箭发射,轨道倾角63°,近地点轨道高度220 km,远地点轨道高度482 km。卫星在轨工作寿命15天,回收舱设计在轨运行寿命为12天,12天后回收舱返回地球,而留轨舱将继续在轨工作3天。实践十号将完成     

基于Labview的卫星电源地面监控系统研究

采用Labview平台、基于SQL Server设计并开发了一套能在卫星电源分系统的设计和开发阶段对其充电进行均衡控制并对相关性能进行测试的地面监控系统;介绍了卫星电源地面测控系统的组成和软件总体框架,详细阐述了软件主要功能,包括实时监测程序、在轨状态仿真控制程序、数据的保存、回放和维护程序等关键技术的实现方法;测试结果表明,该监控系统监测数据准确,采样精度优于0.1%,运行高效可靠。     

嫦娥一号卫星干涉成像光谱仪电子学设计

介绍了嫦娥一号卫星用于获取矿物光谱信息的干涉成像光谱仪电子学系统设计.概述了电子学系统的技术指标、系统组成、工作模式、外部接口和设计原则,详细描述了焦平面组件设计、视频处理和时序控制组件设计和EMC设计,给出部分正样产品实物照片以及地面实验和在轨飞行图像.各项地面试验和一年的在轨飞行结果表明该设计达到了预定的技术要求.     

基于单神经元PID控制器的压电陶瓷控制方法

卫星地面综合测试是卫星研制过程中的重要环节,对系统功能验证及性能评估具有重要作用。传统的卫星地面综合测试系统存在研制周期长、投入较大、自动化流程不够完整、可重用性较差等不足。而北斗导航卫星地面综合测试系统采用分布式、高实时性、可配置、多主机的集成体系结构,是集计算机通讯、实时控制、实时数据处理、事后分析等功能于一体的测试系统,适用于从卫星总装集成到发射各个阶段的电气测试。通过卫星系统级的各项接口、功能、性能指标测试,表明该系统满足支持系统论证、状态确认、问题排查等测试需求,有力支撑了北斗导航卫星的成功发射和在轨运行。     

航天卫星遥测数据管理与应用系统设计过程控制方法研究

过程控制技术应用于航天器地面系统开发过程已成为航天领域研究的热点问题。本文基于航天卫星遥测数据管理与应用系统的设计过程,研究了航天卫星遥测数据管理与应用系统设计过程的基本框架,分析了系统结构,以模块化化设计的理念,搭建了遥测数据管理系统的设计过程,给出了各模块系统的定义和功能结构,分析了系统模块的通信协议,最后对系统设计过程的基线确定和基线变更给出了统一的管理过程设计。     

一种星敏感器/陀螺地面高精度组合定姿与精度验证方法

卫星姿态精度是制约高分辨率光学影像几何定位精度的一个重要因素,针对当前卫星姿态数据处理精度不高且难以验证的问题,提出一种基于双向滤波整体加权平滑的高精度卫星姿态数据地面处理算法,实现了卫星姿态数据地面精细化处理,进一步采用几何定标场的数字正射影像图/数字高程模型数据进行精度验证。以2014年11月发射的遥感-24号高分辨率光学卫星为例,分析结果表明,本文设计的姿态数据处理模型是稳健可靠的,姿态数据相对精度可以达到0.8″,且基于地面处理姿态数据得到的全色相机无控制点条件下影像几何纠正精度可以达到15m。     

我国实践十号卫星返回地球

正4月18日,我国首颗微重力科学实验卫星——实践十号返回式科学实验卫星(以下简称实践十号)在轨工作12天后,其回收舱准确降落在内蒙古四子王旗预定着陆区域。回收舱着陆状态正常、外观良好,搜索回收任务顺利完成。该任务圆满成功进一步验证     

面向ALS的无人机装备维修管理模式与系统设计

针对无人机使用部队对装备维修保障信息利用率不高,致使对维修周期计划制定不科学、维修器材备件管理效率较低等情况,以无人机装备为研究对象,借助健康管理理念,构建了面向自主式保障系统(ALS)的无人机装备维修管理体系框架。在分析了体系运行的基础上,设计了面向ALS的无人机装备维修管理系统构架、系统方案和系统功能。以期为无人机装备开展数字化维修及自主维修保障提供依据。     

导航卫星上行注入与测距性能测试系统设计

导航卫星的上行注入与测距性能是卫星导航系统服务精度一个重要保证,设计了一种导航卫星的上行注入与测距性能测试系统;该系统以控制处理计算机为核心,并结合了专用设计的基准频率发生器模块、基准时间发生器模块、注入信号发生器模块和通用商业化仪器,能实时动态地模拟导航卫星在轨期间接收地面注入信号的情形,完成导航卫星上行注入性能测试中电文信息的生成和比对以及上行测距性能测试;该测试系统稳定、灵活,测量精度高,而且可以通过修改测试软件参数来满足新的测试要求,便于测试系统的升级改造。     

Hardware and software for ground tests of onboard charged particle spectrometers

The article presents a hardware and software complex for ground tests of onboard charged particle spectrometers that are designed at the National Research Nuclear University MEPhI for monitoring of nuclear-physical factors of space weather and can be installed in a wide class of satellites. The structural scheme and operating principles of component parts are discussed. The main algorithm and software features are presented. The technique of ground spectrometer tests and calibrations in various measurement modes at atmospheric cosmic particle flows, both in autonomous laboratories and in interface tests as part of a satellite, is also described.     

运动状态对卫星多谱段光学特性的影响分析

综合考虑卫星的背景特性、材料特性、结构特性和轨道特性,研究了在轨运行卫星存在的自旋稳定、三轴稳定和"翻滚"三种运动状态对卫星光学特性的影响。基于光辐射理论,结合探测器的性能参数,建立了自旋稳定、三轴稳定和"翻滚"三种运动类型卫星的多谱段光学特性计算的数学模型,并进行了实验验证。以海洋一号卫星和实践二号卫星为例,进行了运动状态对卫星多谱段光学特性影响的仿真分析。仿真结果表明,不同运动状态的卫星多谱段辐射特性存在较大的差异。分析结果可为卫星的探测和辨识提供一定的参考价值。     

运载火箭剩余推进剂羽流污染量计算

应用真空技术,分析了CZ-4B运载火箭的第三级火箭在星箭分离后,贮箱内剩余推进剂排放的物理过程及推进剂排放对FY-1卫星及SJ-5搭载卫星的可能污染量,给出了问题的基本假设、物理模型和数值解法.对卫星及其副星在排放过程中所遭遇到的最大污染量,给出了计算和分析结果.     

低压下导线绝缘层着火先期征兆研究

导线绝缘层的过热以及由此发生的着火和燃烧是载人航天飞行器中引起火灾的主要原因.研究微重力下导线绝缘层的可燃性对于预防飞船中火灾的发生有重要意义.本文利用功能模拟的试验方法,研究了不同环境压力和导线通电电流下,导线线芯直径以及导线捆绑数量对绝缘层表面的平衡温度及升温速率的影响.研究结果为实践8号卫星搭载实验工况的选择提供了依据,同时对于导线绝缘层先期着火征兆研究有实际意义.     

国外地基光电系统空间目标探测的进展

简要介绍了国外先进地基空间监视系统的发展现状,从地基光电系统观测空间目标的角度描述了星火光学靶场35 m口径望远镜系统及367 m口径高级光电(AEOS)望远镜系统,给出了这两种望远镜系统的工作性能和所开展的工作。通过对这两套系统的设计理念和先进单元技术的研究,对构造“用于卫星成像的地基光电系统”的相关技术进行了初步探讨;针对目前提出的“对卫星成像的大口径地基光电观测设备”的总体研制方案,提出了建造应用自适应光学技术的18 m地平式望远镜的观点,提出该系统应设计为一个功能可扩展的光学平台。     

空间X射线观测确定脉冲星星历表参数精度分析

脉冲星星历表维持着脉冲星导航所需的时空基准, 其精度直接影响着航天器导航定位结果, 是脉冲星导航系统的基本要素. 本文分析了脉冲星空间观测精度的估计方法, 探索性地研究了基于空间X射线观测获取星历表参数的可行性. 通过建立星历表参数拟合模型, 采用大样本重复事件仿真分析了空间X射线观测精度, 研究了星历表参数确定精度与观测精度、观测时间及观测频次的关系. 研究结果表明, 空间X射线观测可以确定脉冲星星历表参数, 但受限于脉冲星信号特征及探测器技术水平, 当前高精度导航用脉冲星星历表难以通过空间X射线观测手段获得, 可通过地面射电观测技术较好地建立与维持, 提出了推进我国大口径射电望远镜建设的建议.     

星地光通信地面站空间分集技术研究

通过建立星地光链路模型对地面站空间分集技术中站址的选择、站址间距离以及地面站数量进行研究,结果表明:站址的合理选择可以提高星地链路的可用性;站址间的距离在保证各站天气不相关的同时不能过大,当站址间距离与卫星高度的比值达到1时,由链路天顶角增大带来的衰减高达10 dB以上;单地面站的可用性越高,所需的地面站数也越少,当单站的可用性达到0.6时,只需3个地面站即可达到与射频链路相当的高可用性。     

基于光谱信息的空间碎片材料种类数目估计方法仿真研究

在观测空间碎片时,受碎片结构紧凑、组成材料复杂,以及地基观测设备空间分辨率的限制,同一像元中通常会包含多种材料的信息,即产生"混合像元"。目前国内外对混合像元的研究主要集中在获取混合像元的纯物质光谱以及丰度上,往往忽略了高光谱数据中纯物质个数的确定对于没有任何先验信息的混合像元分析是至关重要的。如果估计的材料数目过少,将会导致解混出的材料光谱仍然是混合状态的像元;如果估计的材料数目过多,提取出的端元中将很有可能包含冗余噪声成分。基于光谱线性混合模型,提出一种改进的p范数纯像元辨识算法。主要利用光谱数据具有近似于低维流形的特性,首先采用正交投影的原理,将提取的端元扩充至正交投影算子中,然后分析投影后各个像元向量的p范数值,最终将p范数值高于阈值的向量个数作为材料种类数目。对实测碎片常用材料和美国地质勘测局数据库分别进行仿真实验,实验结果表明:提出的方法在估计材料种类数目的同时,还能提取出目标所包含的材料光谱,这在一定程度上提高混合光谱分解过程的自动化程度;相对于现有的一些主流算法,该方法有较强的鲁棒性,并且在信噪比不高的情况下仍能正确地估计空间碎片材料种类数目。     

临近空间相干激光通信链路外差效率分析

临近空间相干激光通信链路是天地一体化高速通信网络节点间连接的重要链路。围绕外差效率这一表征大气湍流扰动后信号光和本振光相干合成的指标,推导了非均匀湍流路径上的外差效率理论表达式,并结合大气折射率结构常数廓线,开展了临近空间-地面、临近空间-临近空间和临近空间-低轨卫星三类临近空间相干激光通信链路的外差效率仿真。仿真结果表明:临近空间-低轨卫星链路可以忽略大气对外差效率的影响;如果临近空间-临近空间链路距离大于500km或是临近空间-地面链路天顶角大于60°,外差效率将小于50%,有必要采用自适应光学技术进行补偿。     

VM-1500热真空试验箱的研制

热真空试验箱是用来模拟太空的真空、冷黑及太阳辐照环境,完成卫星的热平衡、热真空试验,满足卫星研制需要的关键地面大型试验设备。文章概要介绍了研制的一台VM-1500有效试验空间为1200mm×1600mm的空间模拟器的组成、采用的模拟技术、调试及使用情况。使用结果表明:该设备的各系统运行稳定、可靠,模拟室的真空度、热沉温度、温度测量系统等均能满足卫星整星热真空试验的要求。