适用宇航智能交互场景的混合现实技术研究

随着中国空间站的逐步建成,航天员会面临执行诸如设备更换、空间实验和太空行走等在轨任务的挑战;但由于通讯延迟等影响,地面指挥中心难以对航天员提供全天候的技术支持,要求航天员具备独立获取信息支持的能力,混合现实技术可以较好地解决这一问题;首先介绍了混合现实技术的概念,并对该技术进行了宇航应用特点分析;利用Unity创建虚拟模型,在VS2015的开发平台下编写语音指令、手势操作及凝视等控制程序,基于HoloLens的混合现实头盔实现应用;重点对空间扫描构图进行了研究,通过HoloLens的深度摄像头扫描室内环境,对空间构图数据进行分析与处理,实现了将全息影像投影于真实世界的表面,并与全息影像开展多种形式的物理交互;证明了混合现实技术在航天员在轨辅助支持上实现的可行性。

适用于微小卫星在轨更新与模式切换的FPGA配置方案设计

随着FPGA工艺的进步和性能的提升,型号装备的需求愈加向着小型化、低功耗和高度集成化发展。通过论述3种7系列XILINX FPGA远程更新的方案,比较得出一种适合微小卫星在轨更新的FPGA配置方案,并基于Artix-7与SPI Flash的硬件平台完成了对该配置方案的测试与验证。通过内部配置访问端口(ICAPE2)传输控制命令,用户可以自行选择跳转地址和加载时间,并在多个镜像中跳转。实验结果表明,该配置方案占用的硬件资源小,满足高复杂度配置文件的分时加载,降低了功耗,适应于当前微小卫星的设计潮流。

高灵敏度载波捕获与跟踪算法设计

高灵敏度载波捕获与跟踪技术,是卫星深空探测领域中主要的核心技术难点之一。在深空探测环境下,阐述行星环绕器上的通信机实现对来自地面站发送的信号进行高灵敏度载波捕获与跟踪算法的研究与设计。阐述的高灵敏度载波捕获与跟踪算法主要基于数字下变频(Digital Down Converter,DDC)、快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)以及数字锁相环(Digitial Phase Locked Loop,DPLL)等技术实现。提出的算法实现方案已经通过仿真和通信机硬件验证,证明设计是有效的、可靠的,具有一定的工程实践价值。

目标端空空通信机的电磁兼容设计与实现

空空通信机装置于目标飞行器与追踪飞行器上,用来建立2个飞行器之间的双向通信链路。简要介绍了目标端空空通信机的基本工作原理及组成,分析了目标端空空通信机的电磁兼容试验要求及与电磁兼容设计相关的电性能指标要求。针对目标端空空通信机电磁兼容设计中需重点关注的结构设计、腔体效应、布线布局及带外抑制等方面,进行了理论分析和仿真计算。在目标端空空通信机设计初期,利用电磁兼容分析和仿真计算结果指导电磁兼容设计,实现了目标端空空通信机的自兼容和互兼容。

月面WiFi通信技术的应用设计

为构建月球表面多点通信,实现各接入点之间自主信道建立、数据交互,提出了一种可以适应月球表面复杂电磁环境下的WiFi通信技术设计,介绍了在该应用设计下WiFi通信产品的硬件架构和软件流程。通过搭建测试平台,对获得的试验数据进行分析,从而验证该月面WiFi网络通信在技术实现和工程实施上的可行性。通过试验数据可以得出,WiFi通信产品在有线测试环境下接收灵敏度优于-74 dBm(802.11g)、-96 dBm(802.11b),发射功率优于22 dBm(802.11g)、25 dBm(802.11b),码数率自适应切换1~54 Mb/s。在无线环境下测试数据,比较月面信道衰落可发现,月面WiFi无线通信可实现500 m范围内正常通信。