基于SoC的“微型核”星载电子系统设计

为检验"微型核"航天器设计平台的功能,对星载电子系统进行优化设计.采用主流的SoC设计方法,通过功能模块化映射将ARM7内核,C8051单片机、RFIC射频模块等单元模块集合为一体,借助软件设计平台,形成了具有丰富I/O接口,高处理速度的星载电子系统原理样机.在与哈尔滨工业大学TS-1星载计算机的功能对比中,"微型核"星载电子系统出色的完成了星务管理、数据采集传输,姿态轨道控制等多种任务,控制精度满足任务要求.结果表明基于SoC的星载电子系统有能力替代现有的星载计算机成为未来微型航天器的核心.

星载电子系统数字化设计仿真平台

针对卫星数字化设计的趋势,建立起面向任务化、功能化、用户化,集设计、仿真验证、开发于一体的星载电子系统数字化设计仿真平台。该平台以SoC设计方法学为基础,吸收了现有的SoC体系结构研究的成果,将星载电子系统抽象为IP模块并借助FPGA验证平台对系统设计进行验证,集合软件开发平台进行系统开发以及相应的应用软件设计。该平台的建立使星载电子系统数字化设计仿真更为灵活,同时加强对复杂设计的管理,有效的降低星载电子系统设计中的风险,缩短设计周期,降低设计成本。

小卫星星载电子系统协同仿真技术研究

以小卫星电子系统的仿真为研究对象,针对传统单一环境下电子系统仿真存在的局限性,对星载电子系统与整星系统的协同仿真进行了研究。对星载电子系统协同仿真的原理进行了分析,并对星载电子系统协同仿真存在的关键性问题进行了研究,同时对电子系统协同仿真的几种实现方式进行了探讨提出了基于Matlab/Simulink与Modelsim的协同仿真解决方案。以小卫星大角度机动PID控制为背景,进行了协同仿真,验证了电子系统协同方针的可行性与实用性。该协同仿真的方法为现代小卫星的电子系统的快速设计与准确验证提供了一种新的解决思路。

无线供电技术在星载电子系统中的应用探讨

文章介绍了无线供电技术的基本原理,剖析了基于磁场耦合谐振技术的无线供电方案的基本结构,建立理论模型。结合典型星载电子系统设计需求,提出了一种适用于星载电子系统的无线供电方案,以双天线的方式同时实现无线供电和数据通信,可为未来星载电子系统的设计提供参考。

微小卫星星载综合电子系统技术综述

随着微小卫星技术的提高,高功能密度、低成本并且能够快速研制的微小卫星已经成为现代航天领域的研究热点之一。但传统的微小卫星电子系统集成度较低,板间连线复杂,可靠性较低,质量、体积、功耗和性能等多方面需求相互制约,逐渐不能满足微小卫星发展的需求。微小卫星星载综合电子系统的提出,实现了其在体积、质量有限的情况下,可靠性、功耗和性能等方面的全面提高。在微小卫星综合电子系统发展历程和研究现状的基础上,分析了微小卫星综合电子系统在通用化和柔性化设计中应用的关键技术,并总结其目前的挑战和未来的发展趋势。

SEDS在星载综合电子系统中的应用设计

针对目前如何实现星载软件快速集成和测试的需求,对空间数据系统咨询委员会CCSDS标准SIOS领域中SEDS的概念、应用背景以及国外最先展开应用的现状进行了分析;对星载综合电子系统的分层体系结构以及各层的功能、业务、构件、协议等进行了研究说明;基于该体系结构,给出了SEDS在星载综合电子系统研制过程中的顶层应用设计、以卫星遥测功能为例给出了SEDS的设计实例以及SEDS后续的扩展应用方法;在软件开发阶段、调试测试阶段、单元测试、组装测试以及确认测试阶段以SEDS为输入进行了设计验证,验证结果表明通过部分代码自动生成以及各阶段数据复用,SEDS的应用有助于实现星载接口的标准化并促进星载综合电子系统乃至整个航天器研制周期的缩短。

一种高性能星载综合电子系统设计

针对传统卫星系统间接口关系复杂、通用能力较弱的问题,文中将传统分系统、单机产品替换为标准模块,从而组成了星载综合电子系统。通过VPX模块化设计,各个模块接口标准化,提高了系统适用性和可扩展性;通过高低速双总线设计,极大地提高了星上数据传输效率;高速总线设计为时间触发以太网(TTE),极大地提高了星上数据传输速率和实时性。实验结果表明,采用文中设计方案的综合电子具有接口简单、通信速度快、可靠性高的特点。该系统已在某卫星综合电子中成功应用,效果良好,对星载综合电子设计具有重要的指导和参考意义。

一种星载综合电子系统数据处理技术

针对以高性能通用计算机为硬件平台、星载操作系统为软件平台的星载综合电子系统,提出一种综合电子系统数据处理单元的设计方案,即基于SpaceWire总线的数据处理单元,并对实现技术作了分析与说明。

微小卫星综合电子系统综述

微小卫星由于其质量轻、体积小、发射周期短等方面的诸多优点,在军用领域和民用领域得到了广泛应用。随着微小卫星功能密度的增加和性能的提升,微小卫星综合电子系统的复杂度也在日益增加,选择高性能的处理器、总线标准和处理器架构对微小卫星的发展有着重要意义。本文首先对近几年微小卫星的发展进行了梳理;然后列举了微小卫星综合电子系统的基本组成,对不同模块的功能进行了简单介绍;其次通过对比不同微小卫星综合电子系统中处理器、总线和操作系统的应用情况,针对不同软硬件的优缺点进行了对比分析,总结出了适合微小卫星综合电子系统的最优选择;最后对影响微小卫星的发展的关键技术进行了分析,并在此基础上对微小卫星综合电子系统的发展进行了展望。

可重构的卫星/运载复用电子系统设计

采用小型运载器能够降低卫星发射成本,针对小型运载器运载能力有限的情况,通过卫星与运载电子系统特点分析,提出可重构的卫星/运载复用电子系统设计方案。该方案采用基于总线的混合结构,并将可重构计算技术应用于中心计算机的设计,利用片上可编程系统(SOPC)、软硬件协同设计以及硬件描述语言(HDL)设计等技术完成系统功能。通过对现场可编程门阵列(FPGA)的重构,星载计算机实现对运载器与卫星的控制与管理,并能够进行故障处理及在轨升级。构建地面实时仿真系统并进行仿真测试,得到重构时间在(500±40)ms范围内、控制周期可达10ms的仿真结果,验证了本文所提出方案的可行性与系统重构的有效性。通过硬件的分时复用,复用电子系统能够有效降低发射成本,并解决系统资源、多功能与高性能需求之间的矛盾。

星载演化硬件电路的二阶段寻优演化算法研究与实现

针对星载电子系统硬件演化电路的应用需求,提出一种求解可重构资源替换问题的两阶段寻优演化算法.该算法将遗传算法与局部最优的启发式算法相结合,在任务运行时出现故障节点时,利用局部最优算法找到与工作节点距离最近的节点集合作为备选节点,并利用有约束条件的遗传方法,在集合中选择全局路径长度最短的最优节点来替换故障节点,该算法兼顾了局部通信和全局遍历的应用需求,又提高了求解效率.在搭建的测试环境中,对所提出的算法进行了验证,仿真结果表明两阶段寻优演化算法可以高效地寻找到最优替换节点.

基于SmartFusion2的星载CAN总线设计与实现

微小卫星由于其质量轻、体积小、发射周期短等诸多方面的优点,在军用领域和民用领域得到了广泛应用。为了进一步提高微小卫星的数据处理能力,优化星载综合电子系统架构,采用ARM与FPGA相结合的SmartFusion2芯片作为星载计算机处理器,提出了一种适用于星务姿控一体化的星载CAN总线通信系统。基于SmartFusion2芯片的FPGA模块实现了CAN总线的IP核扩展,实现了两级总线双冗余设计,在增加卫星系统集成度的同时提高了通信网络的可靠性和稳定性。在SmartFusion2的ARM内核上运行星务软件的CAN通信函数,用于进行数据轮询、数据处理和通信故障诊断等操作。最后通过将星载计算机与实时仿真机连接进行联合仿真,验证了软硬件设计的合理性和可靠性,满足设计需求。

微处理器80C86及其外围芯片协合效应实验研究

研究了总剂量辐照对微处理器 80C86及其外围芯片 82C85单粒子效应敏感度的影响 .2 52 Cf轰击 80C86获得的单粒子效应截面在 0 - 12 0Gy(Si)剂量范围内没有明显的变化 ;外围芯片 82C85中发生的单粒子脉冲可能引起系统故障 .

高速串行总线航天应用研究

考虑到未来星载总线的发展趋势，国外航天机构在高速串行总线方面的研究进展以及SpaceWire总线所具有的晟好特性，本文对SpaceWire高速串行总线技术及基于SpaceWire的星载电子系统集成研究进行简要介绍。

北京控制工程研究所推出SoC2012芯片

北京控制工程研究所牵头，成功研制出SoC2012芯片，或将为我国星载电子系统带来革命性改变。

小卫星“微型核”CMOS功率放大器设计

在以往的小卫星设计中,构成卫星的最基本单元大都是由分立的元器件组成。本文采用SMIC 0．18μm Si CMOS工艺,设计了一种用于星载信息电子系统的高效率功率放大器,在3．3V电源电压下,输入功率为0dBm时,输出功率为21．4dBm,附加功率效率为60％,输入端反射系数S11=-35dB,可满足星载信息电子系统要求。