星上系统时间算法研究

针对星上缺乏系统时间会出现钟差整体漂移的问题,本文提出两种新的钟速初值预报方法建立集中处理模式下星上系统时间算法:用每颗星第1天的前两历元的钟差预测钟速初值和用每颗星每天的前两历元钟差预测钟速初值。仿真结果表明,算法合理,两种方法得到的自主系统时间与国际全球导航卫星系统服务时间(IGST)相比,60天的偏移程度均在100 ns以内,用每颗星第1天的前两历元的钟差预测钟速初值建立的系统时间稳定性更好。

多光谱扫描仪的星上辐射定标系统

文中简要阐述目前辐射定标的三方面工作,飞行前的绝对定标,飞行中的星上定标以及飞行中利用辐射校正场的绝对定标。比较详细地阐述多光谱扫描仪星上定标系统的关键技术及采取的技术途径,介绍了内定标系统和太阳定标系统。

基于P-V-T法的星上推进系统剩余燃料量的计算及误差分析

P-V-T法是星上推进系统剩余燃料量计算的一个主要方法。本文介绍了它的基本原理,同时以一个典型的落压式肼单组元系统和一个典型的MON/MMH双组元系统为例,对影响P-V-T法计算精度的诸因素作了详细的列举,使我们看到了影响该计算精度的最主要因素,为改进这项工作提供了理论依据。

TDRSS星载导航系统(TONS)的星上构型和算法

NASA戈达德空间飞行中心(GSFC)目前正在研制跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)的星上导航系统(TONS),旨在为TDRSS及其后继星TDRSS-Ⅱ的用户提供星上高精度自主导航信息.在探测器平台/远紫外探测器(EP/EUVE)任务上已经进行了一次TONS试验。EP/EUVE任务计划于1992年5月发射,用于飞行验证使用前向链路定时跟踪业务的系统。本文概述了TDRSS的星载导航系统,它既可用于EP/EUVE试验又可用于未来的TONS用户。讨论了系统设计目标,给出了TONs研制三个阶段的运行框架。文中描述了TONs研制的第一个阶段,即在EP上进行试验,内容包括硬件特性、信号采集过程、星上数据采集以及在TONS地面支持系统(TGSS)的飞行仿真环境中进行的地面数据处理。TONs的第二个研制阶段是开发一个完整的TONS I系统,它在星上利用前向链路S波段定时业务提供的多卜勒数据确定轨道和频率。文中对该阶段进行的试验进行了评估并提出改进措施,另外还提出了一种保持星上时间与ToNs Ⅰ时间同步的方法。第三个阶段,即TONSⅡ系统,利用不定时前向链路S波段信标业务连续产生的多卜勒数据和伪距数据在星上确定轨道、时间和频率。文中描述了支持TONs Ⅱ所需的改进。

小卫星的推进系统

小卫星推进系统可以完成多种功能:变轨、轨道保持、姿态控制、重新定位以及离轨等。先进化学推进系统和低功耗电推进系统是现代小卫星的理想选择。近期可供小卫星应用的推进系统包括高压Ir/Re双元推力器,电弧推力器、霍尔推力器、脉冲等离子体推力器。业已证明,这些推进系统可以在目前计划中的许多小卫星上发挥其用武之地。本文综述了这一技术领域的最新进展。

FY-3B卫星中分辨率光谱成像仪可见光星上定标系统辐射性能稳定性分析

风云三号B星(FY-3B)中分辨率光谱成像仪(MERSI)可见光星上定标(VOC)系统辐射性能随时间衰减变化,使其难以用于MERSI的在轨绝对辐射定标。本文提出一种确定VOC辐射性能衰减变化的新方法,该方法在探究太阳光定标时机与太阳天顶角和方位角依赖关系的基础上,分析MERSI相对辐射响应衰减变化的趋势;利用高质量的MODIS数据构建大气层顶双向反射分布函数模型,对MERSI约10年的在轨有效数据进行交叉定标处理,获取MERSI绝对辐射响应衰减变化趋势;将二者归一化后的差值作为VOC系统辐射性能的衰减变化值。结果表明:VOC系统辐射性能在发射初期衰减率较大,后期衰减趋势趋于平稳,且衰减率与波长相关;在发射初期,短波波长(<500 nm)处的最大年衰减率达到了49.51%,长波波长(800~1000 nm)处的衰减率相对较小,最大年衰减率均小于26%;在发射后期,除412 nm外(衰减率为1.91%),其余波长处年衰减率均小于0.64%。自仪器发射以来,基于本方法获得的VOC衰减数据与VOC监视数据之间的百分误差均小于15%。本文提出的VOC系统稳定性分析方法可为实现MERSI星上绝对辐射定标提供重要的参考。

定标漫反射板实验室系统级BRDF测量方法

星上定标系统是卫星遥感器的重要组成部分,用于实现仪器的星上辐射定标等功能。介绍了安装在某一时间调制型傅里叶变换光谱仪上的星上定标系统,该星上定标系统采用漫反射板太阳辐射定标方法进行仪器在轨全口径、全光路、全视场的星上辐射定标。定标漫反射板在光谱仪光路最前端反射太阳光,通过已知的大气外太阳照度和漫反射板的双向反射分布函数BRDF确立辐亮度标准。定标漫反射板的BRDF需要在实验室进行精确测量。介绍了在光谱仪整机状态下使用太阳模拟器和标准漫反射板进行定标漫反射板实验室系统级BRDF测量的方法,对使用定标漫反射板系统级BRDF进行星上辐射定标时的绝对辐射定标精度进行了分析,绝对辐射定标精度能够满足≤5%的指标要求。

自相似业务流下的星上交换全局优化缓冲分配算法

针对空间信息网络星上交换节点缓冲资源有限,提出一种适用于星上交换的缓冲优化分配算法。采用了Crossbar交换模型,在此基础上建立了虚通道自相似排队模型,通过计算每个虚通道缓冲溢出概率并采用遗传算法来实现缓冲资源全局优化分配。仿真结果表明,与均匀分配算法和贪婪分配算法相比,新算法具有更好的延时性能,在同等分组平均时延、业务流自相似程度为0.6和0.8的情况下,新算法比均匀分配算法可分别节省24.5%和26.4%的缓冲资源,并且分配效率比贪婪分配算法提高约21.9%。

星上嵌入式计算机数管软件开发过程

引进软件工程的概念,使管理人员和开发人员对星上嵌入式计算机数管软件开发的科学性有充分的认识,并概要介绍数管软件开发的全过程和开发技术。

空间太阳望远镜主光学数据处理系统EGSE研制

分析了空间太阳望远镜(Space Solar Telescope)有效载荷EGSE(Electrical Ground SupportEquipment)的功能需求,给出了基于通用平台的SST有效载荷EGSE的设计和双通道主光学望远镜数据处理系统(MOT-SDUP)EGSE软件的研制.EGSE实现了接口仿真、测试过程监控以及测试结果分析等任务.其软件基于通用平台开发,具有良好的可扩展、可继承性,可以扩展用于SST其余载荷仪器EGSE以及整个有效载荷分系统与整星的电测试,从而达到节约成本,缩短开发周期和提高可靠性的目的.基于通用卫星测试软件平台GSEOS的双通道MOT-SDPU EGSE开发经验,可供国内其他航天项目EGSE开发参考.

基于宇航级FPGA的YOLOv5s网络模型硬件加速

由于遥感图像具有分辨率高和背景信息复杂的特点,其对目标检测的精确性和鲁棒性要求越来越高,因此遥感图像处理领域逐渐引入了卷积神经网络算法。然而此类算法通常模型复杂且计算量庞大,难以在空间与资源受限的星上平台高效运行。针对这一问题,提出一种基于宇航级现场可编程门阵列(Filed Programmable Gate Array, FPGA)的卷积神经网络硬件加速架构,并选用YOLOv5s作为目标网络,采用输入与输出通道并行展开以及数据流水线控制的策略进行架构设计。实验结果表明,在使用该处理架构加速YOLOv5s的推理阶段,卷积模块的工作频率可以达到200 MHz,其运算性能高达394.4GOPS(Giga Operations Per Second),FPGA的功耗为14.662 W,数字信号处理(Digital Signal Processing, DSP)计算矩阵的平均计算效率高达96.29%。

基于分级缓存加速的高可靠高速星载固存设计

星上模块在模式切换过程会因为星载固态存储器启动过程缓慢而导致无法快速访问固存;分级缓存系统设计采用片内缓存结合小容量非易失存储器(MRAM)的硬件架构,通过在MRAM中存储文件对象头索引以及Nand Flash块元数据区索引等流程优化来加速文件系统启动操作;该设计通过数据建模和仿真实验来分析性能,并在硬件板卡上进行算法实现和测试验证,以对象为索引的启动方式耗时3.12ms,以块元数据区为依据的启动方式耗时143.47ms;对比传统设计架构下的耗时170.35s的启动操作,基于分级缓存加速的系统具有高可靠性同时大大缩短了固存启动时间;其系统性能提升为卫星在轨管控优化提供技术基础。

CBERS-1卫星星载太阳定标器的研制

文章介绍了CBERS_1卫星IRMSS太阳定标器的主要技术指标要求和工作原理 ,并阐述太阳定标器的设计 ,包括光学设计、机械设计和电学设计等。

Detecting Aerosols over Land from Satellites by Measuring Far IR Radiation from the Earth-Atmospheric System

In this study, a special method is proposed for detecting aerosols over land by analyzing satellitemeasured far IR radiation at three channels, 8.7, 11.5, and 12.5 lain. Sensitivity tests revealed that the behavioral features of radiative brightness temperatures （BTs） at these three channels with increasing optical depth are different among different types of aerosols. Analyzing how BTs and their differences, xBT （BT11.5-BT12.5） and YBT （BT8.7-BT11.5）, behave with varying optical depth can help to qualitatively distinguish among aerosols and semi-quantitatively estimate their optical thicknesses. In addition, the authors found that the vertical density profile of aerosols has little impact on this method.