静止轨道风云四号气象卫星模拟器研究

为满足气象卫星地面系统工程研制和应用过程中的卫星模拟仿真需求,分析了新一代静止轨道气象卫星的功能特点和仿真需求,采用模块化集成原则设计了一种气象卫星模拟器技术架构,实现卫星平台、有效载荷和星地接口的综合模拟。研究了遥测遥控、高速数传、姿轨控和数据管理等卫星功能的模拟方法,实现卫星平台系统核心功能和接口模拟,讨论了有效载荷的功能模拟与载荷数据仿真方法,模拟仪器工作模式,并行实时输出载荷仿真数据。根据风云四号气象卫星星地系统特点,研究了系统评估方法和联试方法,从功能完整性、设计指标符合性、系统可用性等方面对系统效益进行评价。综合评估结果表明,该系统能够达到设计和应用要求。

一种小卫星模拟装置的动态模型辨识

针对一种小卫星模拟装置的动态模型辨识问题,提出了一种多变量两阶段辨识方法。在对该单轴小卫星模拟装置控制系统进行激励信号选取和实验设计的基础上,利用这种方法对反映模拟装置动态特性的低阶广义姿态模型进行了辨识,并用实验数据进行了模型检验。此模型为该小卫星模拟装置的控制器设计和状态估计提供了重要的依据。通过单轴小卫星模拟装置的辨识实验验证了这种辨识方法的有效性。

基于多功能数字基带硬件平台的通用卫星模拟平台及箭遥模拟器的设计

在新一代微波统一测控系统的研制改造过程中,基于软件无线电技术的多功能数字基带得到了广泛的应用,通过软件的现场重构,可以实现不同的测控功能。为了有效利用已有的测控设备资源,充分挖掘多功能数字基带的可扩展能力,提出了基于多功能数字基带硬件平台的通用卫星模拟平台和箭遥模拟器的设计思路并进行了联试。

小卫星模拟系统中多路串行通信系统设计

针对小卫星模拟系统中星载计算机与相机载荷通信及控制问题,研发多路串行通信控制系统。系统设计采用Host-Target模式,在星载计算机(Host)端软件实现多路通信管理子系统,设计基于现场可编程门阵列(FPGA)的相机载荷分控单元(Target);同时,在RS-232通信协议基础上提出一种多路串行通信协议,完成星载计算机与相机载荷分控单元的通信控制。用SignalTapⅡ逻辑分析工具捕捉FPGA内部实时信号对系统性能进行验证,结果表明该系统可对单一或者多路相机载荷进行灵活控制与管理。

基于软件无线电技术的通用卫星模拟器设计

航天测控站配备的传统的卫星模拟器功能单一,通用性差,已经不能满足目前卫星发展的多种测控体制、多种卫星平台的实际需求。为满足这一需求,研究了一种基于软件无线电技术的通用卫星模拟器,在70 MHz中频上进行数字化处理,实现了多体制、多星共用的功能。该卫星模拟器具有体积小、精度高、稳定性好、操作维护简单的特点。

基于GPS卫星模拟器的AUV辅助导航半实物仿真系统开发

全球卫星定位系统(GPS)应用于远程自主水下航行器导航系统中,可利用其精密导航和定位能力对航位推算导航系统如惯导和多普勒导航的累积误差进行精密校正。本文设计一种采用GPS卫星定位导航模拟器、GPS接收机和仿真计算机构成的卫星导航仿真系统,旨在用于自主水下航行器AUV辅助导航系统的试验验证。文中对该系统的硬件接口设计和软件开发进行了论述,并进行了部分系统测试评估。测试结果表明,该卫星导航仿真平台工作可靠,最终的设计方案可用于AUV导航与控制半实物仿真系统中。

卫星模拟器在电力时间同步系统检测中的应用

在实验室环境中创造真实的卫星接收条件存在很多困难，卫星模拟器可以代替卫星接收机模拟出卫星信号。从理论上分析了卫星模拟器代替卫星接收机进行实验检测的优势，分别以不同的时间同步输出信号为基准，测试比对卫星接收机与卫星模拟器在电力时间同步系统检测中的时间精度，二者差值为10-15 ns，实验结果表明电力系统时间同步检测中，在考虑卫星模拟器带来误差的前提下，卫星模拟器可以代替卫星接收机完成实验检测。

通信卫星模拟器通用基础平台设计研究

卫星模拟器主要是对地面测控系统遥测接收和遥控指令发送的工作状态进行检查和验证，验证地面测控系统设备正确性，提高地面测控系统对卫星故障的应急处理能力等。本文从软件系统架构高度对不同卫星各分系统模型共有属性进行抽象提炼和设计研究，提高软件架构及模块的复用性、扩展性和维护性，通信卫星模拟器通用基础平台可同时验证不同卫星对地面测试系统的任务要求，使不同卫星模拟器的建设和地面系统测试支持可以纳入一个规范化、通用化的系统框架中。

Gardner位同步算法及其在中继卫星模拟器中的应用

在空间技术的发展中,中继卫星系统发挥着越来越重要的作用。中继卫星模拟器是指中继卫星的测控链路模拟设备,主要用于对所研制或生产的天基测控终端进行测试和校验,其研制具有重要的工程价值及实践意义。在中继卫星的前返向链路中,调制方式多,码率变化范围大,给位同步算法带来了挑战。位同步算法是接收链路处理的关键技术之一,其通过在最佳采样点进行采样和判决以恢复原始数据。论文研究了基于内插的Gardner位同步算法,设计了由插值滤波器、误差检测器、环路滤波器和插值控制器组成的位同步环路,从而计算出最佳采样点的位置,实现数字码元同步。论文通过仿真分析了该算法的性能,并在FPGA中进行实现验证。结果表明,所设计的Gardner位同步算法结构简单、易于实现,不仅支持100kbps-20Mbps的宽码速率变化范围,而且适用于BPSK、QPSK、OQPSK、UQPSK、QAM等常见的天基测控信号的接收处理,已经成功应用于航天一院卫星模拟器设备基带模块中。

用于卫星模拟飞行测试的太阳电池阵动态模拟系统设计

现阶段卫星模拟飞行测试中,太阳电池阵模拟器(SAS)伏安特性曲线数目有限,无法连续动态模拟卫星在轨运行中太阳电池阵实际电能输出情况。为此,基于模拟飞行测试环境,设计太阳电池阵动态模拟系统。该动态模拟系统由电源、控制和测控等测试系统组成。为保证动态模拟系统的高时效性和精确性,对参数实时获取传递、曲线建模计算和功率输出等各环节开展分析。利用某卫星太阳电池阵对动态模拟系统设计进行验证,结果表明系统能精确模拟太阳电池阵伏安曲线和功率输出变化。将仿真结果与实际在轨卫星数据进行比较,结果显示系统可很好地模拟时变太阳电池阵输出特性,证明了动态模拟系统设计对太阳电池阵动态输出模拟的有效性。

可实时重构的国际C站卫星模拟器

我国自行研制的国际标准C频段统一测控系统,配置了功能齐全的卫星模拟器,但其一星一模拟器的方式已不能适应当前多星管理和未来星座管理的需要.本文旨在探讨利用现有的微波宽带器件技术和软件无线电技术,用一套硬件系统,根据需要实时重构成所需卫星的模拟器,达到多星共用一套模拟器,实现小型化、实时性的目的.

应用自适应滑动窗口的卫星模拟量遥测数据跳变检测方法

提出一种应用自适应滑动窗口的卫星模拟量遥测数据跳变检测方法,针对卫星模拟量遥测数据特性,设计一种低计算量、简单易行的滑动窗口机制,并结合指数平滑方法处理遥测数据,根据遥测数据的局部波动情况自适应调整滑动窗口的检测灵敏度,通过组合滑动窗口实现对模拟量遥测数据的跳变检测、拐点检测和噪声检测,提高跳变信息检测的正确性。通过对某导航卫星热试验期间的真实遥测数据进行计算分析,验证了所提方法的正确性。该方法不依赖先验模型知识和标签数据集,具备可量化、低虚警、计算简易及适用性广的特点,可用于地面测试和在轨运行过程中的实时数据判读。

基于卫星模拟器的卫星故障仿真系统设计与实现

为了对卫星故障进行全面的模拟,并出于对不可预测的卫星故障的考虑,本系统特对如何开发一套灵活、易扩展、可配置、易理解的描述语言来全面表现基于卫星模拟器的卫星故障进行了研究,并对不同型号卫星遥测参数的组帧多样性进行了分解,以＂位＂为单位细化遥测信息配置表,设计了通用且扩展性好的卫星故障脚本语言、描述器及遥测处理组件,实现了基于卫星模拟器的高效、易扩展、灵活可配的卫星故障仿真系统。

卫星模拟器在卫星授时接收机测试中的应用

首先介绍了采用卫星模拟器进行授时接收机测试的优势,然后对基于卫星模拟器的授时接收机功能测试项目进行了说明,并给出基于卫星模拟器性能测试结果并与真实环境下的测试数据进行了比较,最后提出了卫星模拟器应用于授时接收机测试的若干注意事项。

面向航天系统工程教育的桌面卫星模拟系统

在我国航天事业蓬勃发展的大背景下,目前航天工程教育却面临着工程实践机会少、实施门槛高等困难,严重制约了航天工程人才工程创新能力的培养。针对这一问题,结合多年的航天工程教育教学实践,设计了一个面向航天系统工程教育的桌面卫星模拟系统,为航天类专业学生提供便捷的工程实践途径,使学生能更深入地理解相关理论知识,并获得对航天工程的动手实践体验与解决实际工程问题的能力。该桌面卫星模拟系统主要面向大学本科航天工程教育,同时兼顾中学阶段的航天科普和研究生阶段的教学需求,具有开放性好、扩展性强、使用友善等特点,在航天系统工程教育中具有很好的应用前景。

高码率多星兼容卫星信号模拟源研究

针对海洋卫星地面接收设备难以在网测试的问题,设计了一种高码率多星兼容的卫星模拟源,实现了对卫星地面接收和解调系统进行测试的目的。方案采用了FPGA结合上层控制软件的方法,实现了从1 Mb/s~1.5 Gb/s不同码率下多种海洋观测卫星发送信号的模拟。通过与实际卫星地面设备的联合测试,验证了该方案设计的模拟源达到了预期设计指标,能够显著简化卫星发射前的联调成本,压缩联调时间,有效地提高了卫星地面接收站下行链路的正确性和可靠性。

虚拟星座伪卫星和双泄漏电缆覆盖的室内定位

为增强室内卫星导航信号,提出了一种双泄漏电缆覆盖的虚拟星座伪卫星室内二维定位方法。采用卫星导航模拟器产生多路虚拟轨道卫星信号,同时激励相互垂直的双泄漏电缆的末端,信号沿泄漏电缆轴向传输的同时,通过外导体上的一系列槽孔向室内空间辐射卫星导航信号,使卫星导航接收机能直接定位,输出概略位置和伪距观测量,再利用卫星间伪距差的二维定位算法对接收机位置进行二次解算。通过搭建硬件系统进行实地测试,证明能达到室内伪距定位的米级精度。

嫦娥一号卫星飞行控制模拟器的设计与研制

飞行控制模拟器,简称飞控模拟器,是飞控中心用来验证飞行程序和地面测控方案,训练操作人员的模拟仿真系统,为系统演练构造一个尽量逼真的任务环境.介绍了嫦娥一号飞控模拟器的功能、结构和使用模式.提出了带轨道根数跳时的新方法,使模拟器具备加速跳时至任意轨道段的能力,提高了任务演练的灵活性.建立了高精度轨道动力学模型,并首次在模拟器中直接嵌入了部分星载软件,大大提高了模拟器的保真度.同时专门设计了图形化的集中监控软件,方便了用户的操作和管理.该模拟器在嫦娥一号卫星任务准备中得到了充分的应用,为嫦娥一号卫星任务的圆满完成奠定了坚实的基础.根据该模拟器的开发经验,对未来模拟器的研制提出了几点建议.

软件无线电在卫星测控模拟器中的应用

卫星测控模拟器在航天领域有着重要的应用，以往的卫星测控模拟器多为一星专用.为顺应降低卫星操作费用的发展趋势，通用卫星测控模拟器应运而生.本文介绍了软件无线电的基本思想，及其在通用卫星模拟器设计中的应用与优势.