基于GPU集群的空间VLBI射电源条纹搜索研究

探月工程四期将发射嫦娥七号“鹊桥二号”中继星,搭载4.2 m口径的抛物面望远镜,与地面射电望远镜构成首个月轨空间VLBI。空间VLBI受中继星轨道扰动和星载设备时延等因素影响,射电源的预报时延模型无法引导相关处理机正常工作,需通过基于实测信号条纹搜索的方法找到符合要求的高精度时延模型。为此,提出一种基于GPU集群的空间VLBI射电源条纹搜索算法,研究在GPU集群上负载均衡的任务分配方法,并行实现相关处理模块和残余值搜索模块。通过RadioAstron 1 min观测数据验证,相较于目前CPU集群平台,GPU集群处理速度提升了27.0倍。

基于同波束VLBI测量对嫦娥五号卫星交汇对接的相对实时定位

嫦娥五号(CE-5)卫星调姿复杂,包括多次星上探测器分离及交汇对接,在两器分离或靠近阶段,我国甚长基线干涉网对其进行同波束测量。CE-5首次实现了月球距离上的卫星交汇对接。基于VLBI差分时延,本文采用差分定位方法首次实时测定了CE-5轨返组合体与上升器交汇对接过程中的相对位置。该方法能够更加直观快速地判断对接状态。CE5首次在月球以远的距离上对卫星实施月球轨道逃逸制动,本文采用瞬时状态归算方法实时监测了CE-5轨返组合体两次月地转移入射的制动过程,精确判断了轨道制动的状态,为后续深空探测的定位及轨道制动提供借鉴。

用于VLBI测轨的PN-DOR信标研究

探测器DOR信号与射电源信号频谱特征不同引起的接收设备相位波动误差是月球和深空探测VLBI测轨的重要误差源之一。新型PN-DOR信标通过使用伪随机序列对现有DOR信标扩频调制生成,实现与射电源信号相似的频谱特征,可有效降低相位波动误差。研究PN-DOR信标在VLBI测轨应用中相位误差与带宽综合群时延误差计算方法,在此基础上通过比较相同发射功率条件下PN-DOR与DOR信标总时延误差,分析PN-DOR的适用条件。

应用于深空跟踪测量的VLBI软件相关处理技术

甚长基线干涉测量(VLBI)综合孔径望远镜具有极高的空间分辨率,被广泛应用于深空探测器高精度测量。软件相关处理技术作为新的VLBI信号处理技术在国际上日益受到重视,已成功应用于深空目标跟踪测量。近年来,上海天文台在国内率先开展了有关研究,建立了具备快速条纹搜索、相位校正信号提取功能的深空跟踪VLBI软件处理机系统,并在我国首次月球探测工程和中国VLBI网对欧洲绕月探测卫星SMART-1定轨等重要观测中成功应用。本文介绍了探月工程用软件处理机结构。研究表明,VLBI软件相关处理技术具有结构灵活、使用便捷、可靠性高、扩展方便、易适应新算法等特点,特别适用于深空探测器跟踪测量。

深空探测器被动式高精度多普勒测量方法与应用

针对深空探测器的单程多普勒测量需求,研究了被动式高精度多普勒测量方法及其实现技术。该方法基于探测器测控信标残留载波等点频信号和VLBI测站高精度氢原子钟频标,构造出与实际接收信号频率接近的参考信号;再通过本地相关处理,完成高精度开环多普勒测量。其特色在于完全不需要精确的先验轨道模型。所开发的专用被动式多普勒测量设备,在国内第一次成功用于欧空局环火星探测器"MEX"的多普勒测定轨试验。探测器X频段信号5s积分的单程多普勒测量精度达到0.2mm/s,与欧空局测量水平相当。采用该多普勒测量数据的MEX定轨结果与欧空局精密轨道在数百米至千米量级一致。

VLBI软件相关处理机研究进展及其在深空探测中的应用

甚长基线干涉测量(VLBI)是重要的射电天文技术,具有极高的空间分辨率,是国际上广泛采用的深空探测器高精度测量手段,相关处理机则是VLBI数据预处理的核心设备。由于VLBI观测数据的相关处理具有数据密集和计算密集的双重特点,目前绝大多数均由专用的大规模高速硬件相关处理机承担。随着通用计算机性能的迅猛发展,基于通用商用计算机的VLBI软件相关处理机的研究逐渐得到重视,并发展迅速,成为VLBI技术领域新的研究热点。软件相关处理机具有制造价低、复制容易、升级简便等特点,有可能在不久的将来,以深空探测领域为切入点,得以普遍应用,并且在常规天文数据相关处理中替代现有的硬件相关处理机。

实时VLBI技术

随着通信技术的发展出现了用数据通讯网络代替磁带记录与传输 ,将数据直接传至数据中心处理的实时VLBI技术 ,它包括准实时和真实时VLBI两个技术层次 ,是VLBI技术的一次飞跃。实时VLBI除具备传统VLBI的高精度、高灵敏度和全天候、全天时被动观测能力以外 ,还具有设备简化、自动化程度高、实时性、易于利用现代通信技术获得宽带能力与高灵敏度等突出特点。它在VLBI台站检测、航天器精密跟踪、UT1加强观测和传统的测地和天文学观测领域均有重要的科学意义和实用价值。

CVN硬盘系统和软件相关处理在e-VLBI试验中的应用(英文)

介绍了中国VLBI网(CVN)的e-VLBI技术研究进展。CVN包括上海佘山、乌鲁木齐南山2个固定观测站和云南昆明的流动站,以及上海天文台的2台站硬件相关处理机。2003年上海天文台自行研制了基于PC技术的VLBI数据记录、回放系统,命名为CVN硬盘系统,并成功将其安置于CVN观测站和处理机系统。硬件处理机经过改造后,已能处理来自硬盘和原有磁带系统的数据。从2003年至今,中国VLBI网采用该硬盘系统进行了多次VLBI观测和e-VLBI试验。在CVN硬盘系统基础上,软件相关处理技术的研究也得以开展。软件相关处理原型程序已经被用于台站条纹检测、卫星条纹搜索和数据处理中。该软件获得的计算结果被成功用于国内第一个3台站卫星VLBI的延迟和延迟率闭合试验,以及国内首次利用VLBI数据进行的卫星定轨试验。除此之外,该软件还用作硬件处理机的条纹引导器。为适应未来“嫦娥”月球探测工程,CVN将扩展成含有4个观测站和2个相关处理机(硬件、软件)的实时VLBI网。今后, e-VLBI将被应用于月球卫星导航以及测地和天体物理的VLBI观测。

推力轴承试验台油膜厚度测试系统的研究

本文建立了一种新型的反射式光纤位移传感器的数学模型，并将其用于推力轴承试验中测量 油膜厚度的VXI测试系统中。这种可补偿型光纤位移传感器的输出与传感器光源的特性、环 境介质以及被测目标表面的性质无关。同时，通过把多点测量值求和后取平均值，消除了由 于几路接收光纤特性非均质引起的信号波动。此外，本文还建立了一种基于前向(BP)神经网 络的光纤传感器静态误差修正模型。通过应用于推力轴承试验台的实测中，该油膜厚度VXI 检测系统显示了良好的性能。

高陡度精密光学非球面CAM系统

本文提出了采用计算机控制光学表面成型（ＣＣＯＳ）技术用于高陡度精密光学非球面成型的一种方法，并阐述了ＣＣＯＳ的工艺流程，设计了相应的ＣＡＭ系统。该系统具有五个运动自由度，通过使一个小磨盘作三维平动并同时摆动，旋转工件而使磨头能始终垂直于加工点表面，以利加工高陡度非球面。此系统的加工口径可达φ３００ｍｍ，相对孔径Ｆ＝１．５。

电力推进发展的主要原因及历程概览

此文从市场需求和工程技术的角度,介绍电力推进的发展进程和备受关注的主要原因。

一种新型高灵敏度光电微压传感器

本文介绍一种高灵敏度光电微压传感器。它采用线性膜盒为敏感元件，以发光二极管和大面积硅差分光电二极管为光电元件，利用遮挡式光电变换结构，将检测所得的膜盒微量位移信号，通过电子线路和单片机处理，直接显示压力。传感器采用差动补偿和光反馈稳定等措施，消除光源波动及环境温度变化的影响，具有很好的稳定性。在未经微机校正时，传感器在０～６０００Ｐａ范围内，非线性误差小于０．３％，分辨力优于２０Ｐａ。

小型船舶电力推进系统谐波分布研究

针对小型船舶电力推进系统产生的谐波对船舶电网电能质量的影响,建立了谐波分析模型,研究变频驱动产生的输入侧电流谐波在不同工作状态下谐波分布情况,并分析了电力推进系统的动、静态特性对系统产生谐波分布的影响、研究结果表明:谐波电流的大小主要由负载的大小决定,在特殊工况下,系统频率的变化及系统阻抗的变化对谐波分布产生较大影响.

交流异步电动机起动过程堵转保护仪的研究

本文采用状态变量法研究了交流异步电动机在起动过程中的状态方程和发生堵转时的保护方法 ,介绍了用于电机堵转保护的专用仪器——电机堵转保护仪的硬件电路框图和仪器的应用实例。该交流异步电动机起动过程堵转保护装置经过理论计算、试验室的仿真实验及真机实测证明是可行的 ,测试装置具有技术先进、功能齐全、运行可靠、操作方便等特点。

多制式FX型VLBI相关 处理机系统的研究

介绍了在上海天文台现有两台站ＶＬＢＡ型ＶＬＢＩ相关处理机的基础上同时处理多制式磁带的研究方案．为适应 Ｍａｒｋ ＩＶ薄磁带，并兼顾 １Ｇｂｉｔ／ｓ的 ＶＬＢＡ格式，需升级现有处理机的高速高密度磁带机，增加磁头组，更换精密薄带读取机构；扩充数据恢复系统和ＦＦＴ流水线容量．系统采用实时操作系统与 ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）相结合，完成多制式磁带高速数据流的高精度同步控制与实时解码回放、多种实时计算，最终实现 Ｍａｒｋ ４数据的相关处理，并兼容 Ｍａｒｋ ⅢＡ、 ＶＬＢＡ格式．

多功能数控光学表面加工系统

介绍了自行研制的多功能计算机控制精密光学表面加工系统“ＺＤＣＣＯＳ”及其机械结构、ＣＮＣ系统的硬件和软件。该系统具备５个运动自由度（４轴数控、１轴浮动），采用双旋转磨头。

主机遥控系统转速反馈环节的设计与分析

提出了一种主机转速反馈环节的新的设计方案 ,通过实验研究论证了该方案的可行性 .

IGBT-PWM变频器的步进控制工作模式分析

通过对 IGBT-PWM变频器供电的同步电动机步进传动控制系统电压模式、电流控制模式的分析 ,实现了交流步进控制思想 ,使步进控制成为一种全新的、经济实用的。

实时VLBI处理机技术

实时处理机是探月工程VLBI测轨分系统数据处理中心的核心设备。软件处理机是自主开发的实时并行信号处理软件,运行于CPU+GPU结构的高性能集群服务器平台,硬件处理机是基于大规模FPGA器件研制的专用高速信号处理机。它们采用FX型结构,具备数据实时接收、解码、相关处理、相位校正信号提取、实时监视等功能。当探测器预报时延模型精度不够时,处理机系统可通过特殊的条纹搜索功能,现场实时自主重构高精度时延模型,引导处理机完成探测器信号相关处理。经过工程验证,月球探测器VLBI测定轨的总实时数据速率达到了512 Mbps。

车令发送速率线性控制器设计与分析

以Autochief-Ⅲ主机遥控系统为参考，提出了一种新型的电子式车令发送速率线性控制器的设计方案。