清华大学为什么要研发微小卫星？

七七事变前夕,国际知名学者冯·卡门教授在清华大学筹建了中国第一个航空系。在五六十年代,清华大学为配合国家“两弹一星”研制。

深空通信天线组阵关键技术及其发展趋势

天线组阵是未来深空通信中的重要发展方向之一。本文介绍了天线组阵的发展历程,重点讨论了组阵中的关键技术,包括阵址选择、阵元口径和数量设计、阵构型设计以及信号处理的方法,分析了上述技术对组阵性能的影响。最后,探讨了天线组阵的发展趋势。

“航天清华一号”微小卫星及其图像处理

介绍了“航天清华一号”微小卫星的研究背景和主要技术指标。讨论了星上图像智能处理的方案 ,包括云检测和图像压缩两个部分 。

天基无源定位与现代小卫星技术

介绍了基于现代小卫星技术的天基无源定位系统几个主要技术层次--单星定位、双星定位、编队飞行、卫星星座;论述了各个技术层次的基本概念、特点和关键技术.详细分析了适合我国国情的双星无源定位方案,该方案依靠2颗同轨小卫星,采用到达时间延迟/到达频率延迟(TDOA/FDOA)定位方式,实现对辐射源的实时、精确定位,数值计算结果进一步揭示了定位精度与TDOA/FDOA测量精度的关系;具体研究了卫星编队飞行的天基干涉仪应用方式的可实现性,认为应当通过对TDOA或FDOA的测量实现基于卫星编队飞行的无源定位.

一种深空再生复合伪码测距信号的自适应捕获跟踪技术

再生复合伪码非常适合于深空测距。分析了复合伪码的相关特性和典型伪码跟踪环的结构,提出了一种通过相位误差过零检测进行码环带宽自适应调整的算法,进而实现测距信号的自适应捕获和跟踪。仿真结果表明算法能使环路的相位误差方差减小6～7倍。

微小卫星技术发展及其应用

本文在探讨现代微小卫星技术发展应用的同时 ,介绍了清华大学在微小卫星方面的技术研究 ,特别是清华大学与英国SURREY大学合作研制的“航天 -清华I号”微小卫星技术 ,包括数据接收、处理和传输实验载荷技术、星上数据处理及高效数据传输技术等。另外 ,针对清华大学宇航技术研究中心“十五”期间在微小卫星技术方面的研究设想作简要介绍。

微小卫星技术的发展

随着微电子技术的发展,特别是近年来以微型机电系统(micro electronics & mechanics system,MEMS)和微型光机电系统(micro optical electronics&mechanics system,MOEMS)为代表的微米纳米技术的发展,使得微型卫星、纳型卫星甚至皮型卫星的实现成为可能.微型卫星、纳型卫星甚至皮型卫星的研究已成为航天技术研究的热点.

迭代定时恢复技术及其在深空通信中的应用

迭代定时恢复技术是通过迭代的方式实现信道译码辅助的定时同步技术，它能在极低信噪比情况下实现高效可靠的定时同步，以解决传统定时同步在极低信噪比下不能有效工作的难题。本文主要论述了结合低密度奇偶校验码（LD—PC）辅助迭代定时恢复技术的原理、性能分析、关键技术和实现方案及其在深空通信中的应用，并对迭代定时恢复技术今后研究的重点和方向提出了展望。

温差发电器及其在航天与核电领域的应用

概要介绍了温差发电器的基本原理。半导体温差电元件可将放射性同位素的衰变热直接转换成为电能,为月球表面科学试验装置、外层空间探测器等提供电源;也可将反应堆的余热转换为电能,为事故后监测仪表提供可靠的电源保障。

用于植入式医疗仪器的无线通信系统研究

经皮无线通信是起搏器和神经刺激器的重要组成部分之一。为了降低经皮无线通信系统的功耗,提升可靠通信效果,研究采用脉冲位置调制(PPM)的电磁耦合经皮无线通信方法。基于谐振电磁耦合理论,设计体外程控器线圈和体内医疗仪器线圈,以提升可靠通信效果。对通信距离和耦合系数、位置容差和谐振频率的关系进行了实验和分析。实验结果表明,体内PPM通信系统平均功耗仅为99μW,约为常用幅度键控调制(ASK)系统的1/300,同时,通信效果得到了较大提高。在钛壳封闭条件下,可实现10 cm以上的可靠通信。此外,位置容差试验表明所提出的通信系统具有抗线圈失配能力强的特点。

一种可编程植入式神经刺激系统

目的研究用于神经系统疾病的功能电刺激疗法的可编程植入式神经刺激系统。方法系统由植入体内的脉冲发生器、导线、电极,用于体外遥测/程控的控制器,个人数字助理(personal digtal assistant,PDA)和磁铁组成。对靶点神经提供脉宽、频率、幅度、工作时间、关断时间可调的电脉冲刺激。结果植入式脉冲发生器的重量为34g,尺寸小于47mm×49mm×10mm,在典型的神经刺激条件下的平均功耗为54μW,预计使用寿命在10年以上。已完成20只家兔的迷走神经刺激试验,验证了系统在长期植入中的安全性和功能性。结论研制的系统可作为植入式神经刺激动物试验研究的仪器平台,满足临床应用的基本要求。

温差发电器热电性能测试平台的搭建

为准确把握温差发电器的热电性能，课题组根据温差发电器件的原理、结构、特点以及主要的热电性能参数，搭建了一套能够较为精确测定温差发电器热电性能的测试平台，并在此基础上进行了一系列的温差发电器的热电性能测试。实验结果证明该测试平台能够精确测定温差发电器的热电性能。

基于LDPC译码软信息的迭代载波恢复

针对较低信噪比(≤2dB)下载波恢复难题,该文提出了基于LDPC软信息的迭代载波恢复算法。该算法以最大化LDPC软信息绝对值的和为准则,对载波频差用搜索窗辅助的单纯形算法进行搜索,得到较准确的载波估计并补偿。且它还采用LDPC软信息辅助的科斯塔斯环,来纠正残留载波偏差。仿真表明,它能有效纠正载波偏差及克服相位模糊、跳周等问题,并以一定计算复杂度的代价,获得距理想QPSK编码系统0.1dB以内的误码性能。

N_2O单组元推进器预热过程的建模

为了解决N2O单组元推进器存在的预热能量消耗过大, 启动时间过长的问题, 在实验基础上建立了推进器预热过程的数学模型。模型的计算结果表明, 推进器外壳吸收的热量和通过外壳表面散失的热量各占预热总能量的 66%和 31%, 是导致预热能耗过大的关键所在。通过改变模型参数, 对不同条件下的预热结果进行比较,讨论了利用增大加热功率、缩小推进器尺寸和改良加热方式来减少预热能量的几种可行方案。

基于双电极的心电测量方法及仪器

目的研究使用双电极的心电测量方法设计微型低功耗仪器。方法分析心电测量仪器的结构及产生共模干扰的机理,使用微处理器、仪表放大器、运算放大器、RS-232收发器设计微型低功耗的心电测量电路,用PDA为测量电路供电,接收数据并运算、存储和显示。结果研制的仪器满足心电测量的要求,且测量电路板尺寸只有4.0cm×1.5cm,功耗分别为15mW(含通信电路)和3mW(不含通信电路)。结论本文设计的基于双电极的心电测量方法和仪器,可用于植入式、穿戴式或便携式心电测量。

经皮穴位电刺激改善疲劳的脑电研究

目的探讨经皮穴位电刺激方法对疲劳的改善效果。方法以9名健康男性青年志愿者为研究对象,采用脑电记录额区(F3、Fz、F4)、中央区(C3、Cz、C4)、顶区(P3、Pz、P4)和枕区(O1、Oz、O21)共12导脑电信号在正常状态、疲劳状态和经皮穴位电刺激后状态下的数据,通过计算δ、θ、α、β频段的平均功率谱密度值G,分析经皮穴位电刺激的脑电效果。结果对比正常状态,疲劳后δ、θ、α、β频段的G值上升,α频段G值的左右脑区不平衡性增加。经皮穴位电刺激后,δ、θ、α、β频段的G值下降,α频段G值的右脑区不平衡性减小。结论经皮穴位电刺激对疲劳的改善有一定效果,脑电有明显的表征。

卫星组网与星座控制设计、分析、仿真系统研究

设计和开发了卫星组网与星座控制设计、分析、仿真系统。该系统具有卫星组网优化设计、星座控制优化设计、星座性能分析、星座运行和控制过程仿真演示的功能,系统中的每个组成单元软件可以通过任务设定软件进行预定任务要求星座的设计、分析和仿真,也可以根据自身输入参数进行卫星组网与星座控制的设计、分析和仿真。最后利用该系统完成了对一个导航星座的设计、分析和仿真。

Walker星座星间链路构建准则及优化设计研究

首先通过分析Walker星座空间结构,得到星座星间链路基本几何关系;其次研究了卫星之间的相对运动规律和星座几何构型,确定了能够反映空间几何特性的Walker星座星间链路设计的基本准则,得到了星座全连通性数学解析判据,并根据星座一体化设计中的层次约束准则思想,给出了星间链路分析设计流程;最后,针对几个考虑星间链路的Walker星座的一体化优化设计问题,给出了分析设计实例。