基于载噪比估计方法的船载动平台天线组阵技术研究

近年来,我国航天技术持续发展,深空探测距离不断增加,信号能量衰减愈发严重,这使得对地面接收设备的信号接收解调能力的要求逐步提高。天线组阵技术通过将多个小口径天线信号合成,以实现等效大口径天线增益,能够充分发挥各天线资源效能,达到延长测控距离的目的,是解决深空弱信号接收问题的有效途径之一。地面固定基站天线组阵的测控范围受地形、地域和遮挡物等因素限制,无法实现对现有测控任务的全覆盖,因此需要船载平台来弥补测控盲区。本文基于真实卫星信号,在船载动平台开展天线组阵信号合成试验,针对码头停靠、江面锚定、船体摇摆等平台状态,进行全频谱合成和符号流合成解调处理。尤其针对船体摇摆状态,提出基于载噪比估计的信号合成方案。该方案依据实测船摇数据构建船摇频率、幅度与信号强度的模型,分析不同船摇状态下的信号合成效率,并根据信号变化规律设计载噪比估计方案,动态优化信号加权系数,从而提升信号合成效果。文中还对比了不同信噪比估计与加权系数更新周期对合成效率的影响,其结果与理论分析相符。通过对比传统信号合成方案与基于载噪比估计的合成方案的合成效率,试验结果显示:传统符号流合成结果受船摇影响较小,合成效率可达90%以上;传统全频谱合成结果受船摇影响较大,合成效率低于80%。而采用本文提出的载噪比估计辅助方案,可使合成效率显著提升至89%以上,为后续船载动平台的天线组阵合成方案提供了技术基础。

新一代航天地面测控装备模块化发展构想

航天任务的多种多样使得地面测控装备研制面临巨大挑战,而装备模块化建设可以给航天装备建设带来多方面提升。本文首先通过分析航天任务的需求特点,明确地面测控装备建设的要点和内涵;其次,对模块化建设的基础发展要素、地面测控装备的能力需求和装备建设现状进行分析,提出了新一代地面测控装备模块化建设思路;最终,结合模块化建设发展的积极作用,提出了地面测控装备模块化建设的有效建议,可以为航天地面测控装备模块化建设发展提供有效支撑。

基于刚柔耦合模型的多轴车辆平顺性仿真分析

针对采用一体化设计、整体式车身结构的多轴车辆,建立刚柔耦合虚拟样机模型,对多轴车辆的平顺性进行研究。基于驾驶室连接方式、驾驶室结构形式和驾驶室顶部连通形式3个设计要素,分析整车在不同载重和不同工况下的平顺性。分析表明,带有斜支撑桁架结构的驾驶室能够有效降低车辆行驶时驾驶室的加权加速度均方根值;顶部不连通的结构形式驾驶室舒适性更好;通过优化驾驶室结构形式和顶部连通形式,车辆在空载和满载情况下的平顺性得到了较大的改善,能够更好地满足使用要求。

基于AUPC的Q/V频段信关站上行链路优化研究

为了探究自适应上行功率控制(Adaptive Uplink Power Control,AUPC)在Q/V频段卫星信关站链路中的应用与优化,针对Q/V频段的高频特性,以及卫星通信面临严重的路径损耗和天气衰减的问题,特别是雨衰的影响,通过仿真对比传统AUPC、比例-积分-导数(Proportion Integral Differential,PID)控制和基于机器学习的AUPC这3种功率控制算法。结果表明,基于机器学习的AUPC算法在复杂和极端天气条件下预测表现最佳,能够有效预测链路变化并提前调整功率,保证了链路稳定性和通信质量。此外,还提出了基于多频段链路冗余和动态功率调节的优化策略,以期为高频段卫星通信系统提供重要的技术参考。

基于相控阵天线的空基多目标综合测控系统设计

为有效提升靶场空天地一体化的综合测控效能,切实满足高空高速目标以及低空多目标等全维度测控需求,提出基于相控阵天线的空基多目标综合测控系统方案。此系统构建了空天地一体化的立体测控架构,其主体由空基平台、机载测控分系统以及数据中继分系统组成,形成大容量测控信息中继传输的关键节点,具备对多目标全方位遥测信息的接收与转发能力,以及高码率测控信息的中继传输等功能,能够适应诸如高原、海上等复杂地域的快速机动布站要求,攻克了共形天线阵列设计、单元级全数字波束形成以及宽带数据中继通信等一系列关键技术难题,为空天武器靶场的测控工作提供至关重要的支撑与保障。

固液捆绑运载火箭发射场综合保障能力建设研究

发射场综合保障能力是新型固液捆绑运载火箭发射成功的核心基础条件,保障能力建设的关键在于提升火箭总体要求与发射场保障之间的匹配度。首先,着眼提升单次测发任务成功率,分析了火箭技术要求与地面设备保障之间的匹配性,指出发射场高效保障的规律特点;其次,着眼提升年发射量,进一步分析了火箭全年发射频度与发射工位射后修复准备能力之间的匹配性,指出发射场能力提升的路径措施;最后,论述了箭地匹配盲点的危害和识别防控。实践证明,箭地匹配性的充分论证和有效提升,对增强火箭发射效能具有重要的现实意义。

发射场地面发射支持系统数字孪生架构及应用

针对航天发射场地面支持系统远程监测诊断、智能维护保养和自主决策控制等应用需求,提出了面向地面发射支持系统的数字孪生参考架构,提炼了实现数字孪生的关键技术。结合我国首型固液捆绑运载火箭塔式吊装对接工作,开发了基于参考架构的运载火箭塔式吊装对接仿真平台。经实际运行考核,该平台基于虚实空间交互映射和实时动力学仿真,通过丰富吊装场景监控信息,能够提高吊装对接工作的安全性和效率;同时,验证了数字孪生参考架构设计的合理性及技术路线的可行性。

发射场航班化发射能力建设思考

航班化发射是构建未来高效航天运输系统的必要前提,是支撑太空产业蓬勃发展的重要基础。针对航班化发射运营对发射场能力的需求,开展了能力规划与建设思考。结合航天发射系统发展现状分析与航班化发射特征要求,描绘了发射场航班化运营的4类典型场景。在此基础上,对航班化发射场景下发射场的班次发射能力、火箭回收能力、综合测试检修能力、体系运营能力进行了规划,并从关键技术实现、基础设施建设两方面开展了能力建设的分析讨论。

装备智能保障技术研究

体系对抗中通过创新地面装备实现体系赋能、体系增强和体系协同,是地面总体专业面临的重大难题。以典型装备系统为研究对象,分析体系对抗对该武器系统的能力需求,结合武器系统的任务模式、任务流程和系统组成,梳理保障能力需求清单;以提升伴随保障支持管理能力、改善伴随保障资源配置为目标,梳理智能技术应用于机动伴随保障和增强地面装备效能的技术途径,形成装备智能保障技术方案。基于上述研究,完成信息化、智能化保障车方案概要设计,对其进行机动伴随保障能力评估。

大中型液体运载火箭水平起竖与发射技术

未来大量中低轨商业卫星的发射任务对大中型运载火箭提出了快速测发的技术需求。地面发射支持系统针对CZ-8火箭需求,在传统运载型号已有技术的基础上,重点开展了箭体整体水平组装及起竖对接技术、快速智能测发技术的研究,旨在进一步提升火箭发射任务效率、简化发射场设施、降低发射成本。以箭体水平组装设备、整体转运起竖对接设备、智能供气系统为切入点,对相关技术进行了阐述,此外,还提出了吊具、支架车两种水平组装方案。对整体转运起竖对接精度影响因素进行了分析,并介绍了起竖托架的刚度提升方法。介绍了智能供配气总体方案、智能减压阀技术、供配气设备故障诊断技术。

多源遥感卫星地面调度系统设计与实现

针对卫星地面调度处理系统进行研究与设计,着重关注工作流、线程池和Redis缓存等关键技术。首先,对工作流的分析和建模以提高系统任务的执行效率和资源利用率。其次,引入线程池技术来管理和调度系统中的线程资源,实现任务的并发执行和负载均衡,提高系统的吞吐量和响应速度。最后,利用Redis缓存作为系统的缓存和Kafka消息队列,优化数据存取和通信效率,提供更高的性能和可靠性。整体通过SpringBoot框架进行实验和性能评估,验证了该系统在任务处理能力、资源利用率和数据访问效率等方面的优势。本研究对于提高卫星地面调度处理系统的效率和性能具有一定的实践意义和推广价值。

发射台可快速修复的热防护方法探究

热防护作为防止发射台承载结构受到火箭发射燃气流烧蚀的区域性防护措施,是保证发射台能够可靠承载火箭的关键环节。近年来,随着以长征二号丙运载火箭为代表的常规液体运载火箭发射频率逐年升高,发射台在火箭发射后的恢复时间也大幅压缩。为此,提出发射台热防护的快速恢复方案,将烧蚀式防热技术与隔热式防热技术相结合,设计模块化的热防护组件以实现快速更换。通过仿真、试验并进行搭载使用,结果表明,新式热防护的修复时间由3天缩短至1天,防护效果良好,可以满足高密度火箭发射的使用需求。

基于激光PSD的导轨直线度测量研究

针对航天型号导轨装配时直线度测量存在受导轨结构特征、导轨长度、装配位置等条件限制导致的测量效率问题,对基于激光PSD(Position Sensitive Detector,位置敏感器件)的导轨直线度测量方法进行了研究,设计了由PSD接收器、测距模块、信号处理单元及运动单元组成的自动化测量系统,使用激光跟踪仪作为标准器对系统的测量精度进行验证,测量精度优于±0.1 mm,测量效率提高5倍,经软硬件适用性改造后,亦可适用于多种大型导轨的空间直线度、宽度等尺寸测量。

低轨遥感卫星全时在线测控技术综述

本文分析了低轨遥感卫星实现全时在线的4个随时需求,概述基于中继、北斗以及移动通信卫星系统等开展低轨遥感卫星天基测控的现状,提出了对应的天基测控方案,对比分析了各种途径的特点,提出构建天地基综合测控服务体系、发展多手段一体化综合测控终端、优化遥感卫星分级分类测控运管策略等设想,为实现低轨遥感卫星全时在线、随时指控应用探索了一种发展路径。

数字样机技术在活动发射平台方案论证中的应用

活动发射平台是大型机电宇航设备,承担着大型运载火箭的安装、测试、转运、加注和发射的任务。针对活动发射平台设计、制造及运行工况的复杂性,基于数字样机技术总结一套技术状态可控的数字化模装、仿真驱动的可视化验证、工艺规划的可视化展示等方法,解决了大型结构设计、复杂系统接口匹配、功能及性能指标验证、大型件生产工艺规划等问题。该方法已经应用在活动发射平台研制阶段,验证了方案合理性、功能实现性、性能满足性和产品制造性等,保证活动发射平台按照预期设计制造完成,已投入实际使用。

航天发射场测试发射任务桌面推演系统研究

提出采用桌面推演系统开展航天发射场测试发射任务仿真推演,以实现测试发射任务流程效果评价和流程优化设计,进而提升任务实施能力的解决方案。在总结桌面推演系统主要技术方法和航天发射任务特点的基础上,分析了航天发射任务的桌面推演能力需求和关键技术需求,给出了情景构建方法和航天发射任务桌面推演系统总体架构,并针对真实数据驱动、桌面智能化推演等方面提出建议,可为航天发射任务桌面推演系统的研究与开发提供参考。

大风扰动对深空探测大天线指向的影响分析

深空测控通信通常采用提高载波频率、增大抛物面天线口径等措施来增强设备的跟踪性能,但同时带来了天线的半功率波束宽度变窄、动态特性降低和天线抗阵风扰动能力变弱等问题。大风扰动引起的天线变形和指向偏差会导致深空探测的增益损失,增益下降会引起测控跟踪不稳定、数据误码率增加、接收机失锁和遥控无法完成等情况,影响测控任务的正常执行。针对大风扰动对我国某深空站转台式35 m A-E座架双反射面天线执行深空探测任务的影响,通过实测数据统计分析了场区全年风速、风向的变化特点,对跟踪弧段内风速与天线指向角度误差数据进行了对比分析,仿真计算了在不同风速、风向情况下天线指向角度误差及对上下行测控链路增益的影响,结合设备现有技术设施,提出了在执行实时任务中的应对策略,降低了大风扰动对测控任务的影响,提高了设备任务执行能力。

航天地面电源加速寿命试验研究

以某航天地面电源为研究对象,开展加速寿命试验研究。首先,介绍了加速寿命试验的特点、目的和优点;然后,阐述了加速试验的方法和流程;最后,对加速寿命试验的结果进行了分析。结果表明,与传统的可靠性试验相比,加速寿命试验可有效降低试验成本、提升试验效率,具有绝对优势。

“长征”五号活动发射平台检修恢复流程优化及实践

“长征”五号活动发射平台(以下简称“发射平台”)是实现“长征”五号系列运载火箭组装、承载、测试、转运和发射功能的大型综合性设备,包括机械、液压、电控、驱动控制、供配电、防雷接地、空调、环境监测、照明、多媒体等分系统,是一次投入多次重复使用的大型复杂机电液产品。受到“长征”五号系列运载火箭发射时巨大的燃气流冲击,发射平台射后检修恢复的工作量极大,为保证能满足下一发火箭发射任务需求,发射平台需要较长的检修恢复工作期。根据未来3~5年的发射任务计划,“长征”五号运载火箭将进入高密度发射周期。

基于遥测姿态变换的外测数据跟踪部位修正方法

外测数据跟踪部位修正对于飞行器飞行试验的高精度轨迹参数获取有着重要意义.提出一种基于飞行器遥测姿态数据和粗略轨迹参数的跟踪部位修正新方法,利用遥测姿态数据确定惯导平台中心与跟踪部位轨迹参数的变换关系,进而由粗略轨迹参数推算惯导平台中心与跟踪部位测距、径向速度、方位角和俯仰角的差异值,实现跟踪部位修正量的准确计算.采用误差传播法对粗略轨迹误差影响下的跟踪部位修正精度进行理论分析,验证了该修正方法在实际应用中的有效性.进一步通过仿真实验和实装实验检验了修正精度.结果表明跟踪部位修正量的计算误差远小于外测系统的精度指标要求,有重要的实际应用价值.