智能遥感星群技术发展研究

对群体智能发展方向、多源信息协同趋势、卫星网络化趋势、智能遥感趋势等背景进行了阐述,提出了对星群智能的理解以及自动化星群、自主星群、高级自主星群三种星群智能等级划分。对群智能、多智能体系统、区块链等三种解决分布式协同问题的智能策略进行了综述,并从出发点、研究方向、对单体智能的要求、实现、目标、航天应用适应性和特点总结等多个角度进行了分析比较。分析了遥感星群智能需求、场景与关键技术架构,重点从运控和任务规划、信息协同处理两个维度给出了遥感星群智能路线图,并提出了智能联网、智能组网、智能协同、单星智能等关键技术体系架构。建议持续开展智能星群系统研究牵引单星智能技术的发展,改变遥感卫星的设计和应用方式,应用群智能、多智能体系统、区块链等技术,开展智能遥感星群软件系统级架构设计、仿真和效能评估。

立方体纳卫星的发展及其启示

介绍了立方体纳卫星的发展概况;对"震动卫星"、Cute系列、"加拿大先进纳太空实验"卫星和Coral卫星平台等典型项目进行了分析,重点对立方体纳卫星的任务、姿态与轨道控制、电源系统、通信系统、星载综合电子和可靠性等方面进行了总结。结合立方体纳卫星快速发展的原因,提出了以下建议:结合在轨服务、深空探测和新技术空间飞行演示试验等应用需求,发展微电子技术、微机电系统技术的航天应用、微卫星平台技术和标准化辅载荷发射接口技术。

SOPC技术在LTU微小型化中的应用

应用SOC／SOPC技术是星上电路微小型化发展的趋势，国外NASA、ESA等航天机构正在积极的进行技术积累并取得了一定的成果。在小卫星AOCE小型化的课题中，为了进一步减小卫星平台的面积和重量，采用了SOPC技术来实现。该SOPC实现了某型号小卫星原有敏感器和执行机构局部控制单元(LTU)的主要数字逻辑功能，SOPC片内由与80C51指令兼容的可配置微控制器IP和外围接口电路组成。

小卫星星务技术发展现状及展望

概述了国内外小卫星星务技术的历史与现状,从星务系统的星务体系结构、星载数据总线、星载计算机处理器、星务软件架构及星务信息协议等5个主要特征对我国小卫星星务技术近年来的发展与创新进行了总结。对当前及未来小卫星星务系统的需求进行了分析,指出星务系统应具备轻型化、集成化、通用化、智能化、网络化的特征。最后,对平台与载荷信息一体化设计、天基高速计算技术、智能技术应用等后续小卫星星务技术进行了展望。

微纳卫星COTS器件应用研究

大量采用宇航级元器件进行航天器研制的模式,由于其"成本高、研制周期长、元器件性能不足"等缺点,已经难以满足微纳卫星"周期短、成本低、集成度高"的要求;因此提出了在微纳卫星上使用COTS(Commercial off-the-shelf)器件的方法;针对微纳卫星的特点,首先分析了微纳卫星对COTS器件的需要和风险,提出了COTS器件微纳卫星应用的选用原则、选用依据;在此基础上经过分析,提出了COTS元器件微纳卫星应用流程,有针对性提出了COTS器件应用的器件级和板级筛选方法,并开展了COTS器件的微纳卫星抗单粒子效应加固设计,进一步提高COTS器件应用的可靠性;通过在轨应用验证,结果表明,通过该方法选用筛选的COTS器件,在进行有效加固后可以满足微纳卫星在轨稳定运行的要求,同时为微纳卫星降低成本缩短研制周期提供了保障;该方法对COTS器件在微纳卫星中的应用提供了一般性指导意义。

应用扩展帧的航天器CAN总线应用层协议设计

为了适应航天器信息流多样性需求,提升信息交互的灵活性,提出一种应用扩展帧的CAN总线应用层协议设计。对CAN总线扩展帧29 bit标志符进行合理划分,将其分为数据优先级、源节点地址、组播标志、目的节点地址、帧序号标志、帧序号、帧数据类型7个部分,使得该协议可以支持多优先级、主从、多主、组播、广播等多种灵活通信方式,支持CAN帧起始帧、结束帧、帧连续性判断,以及应用层数据包检验,提高数据传输的可靠性。另外,给出了组播、广播地址分配及屏蔽策略,满足复杂航天器的信息流需求,简化信息流设计过程。最后,通过构建组播、多主及多优先级场景进行应用实例验证,证明了文章提出的协议设计具有适用范围广、灵活性高等优点。

PCI总线WDM驱动程序的设计方法与实例

探讨基于Windows操作系统的WDM型PCI总线接口卡驱动程序设计方法。DriverStudio软件是一套设备驱动程序的开发、调试和测试的工具包,介绍DriverStudio环境的配置方法及开发WDM驱动程序的详细步骤,设计PCI总线的驱动程序以及调用驱动程序的应用程序,实现了32位数据的传输。实验结果表明,采用DriverStudio软件能够简化驱动程序的编写,达到较高的编程效率。

高性能微控制器在控制计算机技术中的应用

高性能控制计算机技术是微小卫星发展的基础。本文针对现代微小卫星任务种类繁多，要求具有控制精度高，可快速机动，实现机动化、自主化等特点，以工业级AMD ELAN SC520—5x86嵌入式微控制器芯片为核心，借助EDA仿真工具，运用FPGA技术，实现数据处理与控制功能为一体的小型化控制计算机系统。

1-wire测温技术皮纳卫星星载应用研究

随着皮纳卫星功能的增加以及集成化的提升,传统热敏电阻测温方法由于其电缆走线复杂、电缆数量多的缺点,不利于皮纳卫星的集成化,因此提出了基于1-Wire总线的测温方法;针对航天应用的特点,对1-wire测温芯片DS18B20进行了空间环境适应性分析;根据测温芯片的空间环境敏感性,提出了一种高可靠的设计思路;通过软硬件一体化设计,引入卫星测温安全模式,避免测温芯片在轨失效的问题;该方法通过卫星搭载,在空间中进行了应用验证,结果表明基于1-Wire总线的测温方法可在轨有效并可靠地测量卫星各设备的温度,实现了商用测温芯片的在轨应用,同时降低了星上温度测量拓扑的复杂性;该方法不但满足了卫星温度测量的要求,而且很大程度上减轻了卫星测温电缆的重量,减少了AD转换的路数,提高了皮纳卫星的集成度,具有推广应用的前景。

基于SOC技术的星载电子系统小型化

星载电子设备重量、体积、功耗的降低是提高卫星有效载荷承载能力的关键。微电子技术的发展为通信、计算机技术奠定了高性能、高速率、小体积、低功耗基础。基于SOC的星载电子系统集成技术是星载电子设备微小型化发展中的重要技术途径。本文分析了国外基于SOC技术的星载电子系统小型化的现状和发展趋势，提出了深入开展我国星载电子系统小型化研究的几点建议。

SOC/SOPC技术航天应用

本文分析了SOC/SOPC技术在国外航天应用的现状,提出了SOC/SOPC技术航天应用的策略,介绍了目前北京控制工程研究所在SOC/SOPC航天应用的基础研究和高可靠研究方面的一些进展。

面向任务的小卫星自主指令设计

为了提高卫星的安全性、可靠性和可用性,在分析小卫星遥控指令特点的基础上,提出了面向任务的小卫星自主指令设计,把以往多条独立的间接指令组成封装系列指令,星上可以自动判断指令的执行条件,发现指令执行异常时进行处理,从而简化了卫星遥控操作。封装系列指令可以由程控指令以及星上自主产生的事件启动,文章所设计的自主指令已在多颗小卫星上成功应用。

星务半物理仿真测试系统的工程实现方法

为解决星务设备在分系统阶段测试不全面、效率低下、智能化程度差等问题,提出了一种新型星务半物理仿真测试系统的设计思路与工程实现方法。测试系统以仿真机为控制核心,采用星型功能拓扑结构和模块化设计思路,实现对整星工作环境的高度模拟,仿真输出各工况下的激励信号,并对星务信号、状态进行采集、判断。系统预留了二次开发接口,便于系统维护、升级。经过试验验证,分系统测试项目的覆盖率能够提高到98%,测试效率提升40%左右,具有较强的工程应用价值。

基于三层防护的CAN寄存器翻转恢复方法

当星上CAN总线寄存器发生翻转效应时,往往导致星上的电子设备之间通信受阻,甚至导致整条总线的工作异常。目前缺乏有效的手段检测和定位星上的哪个设备CAN总线寄存器发生了翻转,导致在恢复卫星总线时需要对星上设备进行尝试性的断电/加电,为了及时准确恢复CAN总线通信异常,设计了"三层防护"方法,并将寄存器翻转对CAN总线通信造成的影响按时间长短分成了3类,分别是:只影响当前值、短暂影响总线通信和长时间影响总线通信。"三层防护"方法有效解决了在轨CAN总线寄存器发生翻转的问题。通过实验验证该方法为排除卫星CAN寄存器翻转故障提供了创新的技术支持。