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。

“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 。

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。

一种支持QoS的航空自组织网络无反馈MAC协议建模

针对航空自组织网络的高动态特性和对高优先级业务的服务质量(Qo S)要求,提出了一种无反馈介质访问控制(MAC)协议建模方法及相应的阈值设置方法,以保证高优先级数据分组的时效性及可靠性。首先,对数据分组在接收端碰撞建立时间约束模型,得到信道统计结果与分组成功概率的映射关系;然后,根据不同业务的Qo S要求设置接入阈值;最后,实现对不同优先级业务的接入控制。仿真结果表明,在典型空域网络场景下,基于该建模方法的无反馈MAC协议可以为高优先级业务提供Qo S保证,即分组成功概率大于99%,端到端延时小于1 ms。

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。

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。

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。

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。

卫星星座结构自稳定设计研究

提出了卫星星座结构自稳定概念。在分析星座构型稳定性的基础上,将只考虑星座几何结构的星座优化设计结果与卫星轨道动力学相结合来设计星座构型初始参数以实现星座结构自稳定,推导了星座结构自稳定设计公式并设计了星座结构自稳定设计流程。对实例星座的结构自稳定设计进行了分析,结果表明,星座结构自稳定设计后其长期稳定性得到了很好的保持。

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.

可编程式经皮神经肌肉电刺激系统的设计及初步实验研究

目的研究可用于中长期失重环境下肌肉萎缩对抗的可编程式经皮神经肌肉电刺激系统的设计及其应用。方法由可控恒流脉冲发生器、导线、皮肤电极组成系统,针对刺激处方筛选的要求,刺激脉冲参数独立可调且能实现不同刺激阶段的组合输出。结果系统样机工作正常,输出信号精确;不同波形的脉冲电流都能引起股四头肌的感觉、收缩、强直及疼痛,但所需幅度阈值不同,相同幅度刺激引起的主观感受也存在差异。结论研制的系统输出信号准确、可编程功能强大,便于进行刺激处方的筛选和验证,可作为失重环境下肌肉萎缩的电刺激对抗研究的仪器平台;人体试用实验验证了刺激系统的功能性,为刺激参数的优化提供了初步依据。

基于Legendre伪谱法的固体运载火箭轨迹优化研究

Legendre法则是一种高阶积分近似法则,用较大积分步长得到较高精度。以结点伪谱法处理不连续问题后,可以把一个无限维的动态最优控制问题转化为有限维的静态优化问题,大大降低了问题复杂性。将其应用于轨迹优化,力求使其成为一种求轨迹优化问题的通用算法。以三级固体运载火箭为例,在惯性直角坐标系中建立动力学模型,给出轨迹优化模型。轨迹优化算例结果验证了Legendre伪谱法在弹道时间和精度优化的正确性和有效性。

地球非球形对卫星轨道的长期影响及补偿研究

首先建立了地球非球形引力摄动模型,通过对地球非球形引力摄动对卫星轨道的长期影响分析发现,地球非球形引力摄动对卫星轨道升交点赤经和沿迹角的漂移量与时间成近似线性关系;然后推导了通过主动偏置半长轴和倾角的方法来补偿摄动长期影响的计算公式,设计了基于仿真的地球非球形引力摄动补偿方法;最后对G lobalStar星座卫星进行仿真与试验。结果表明,设计的补偿方法是可行的,摄动补偿后在地球非球形引力摄动作用下卫星轨道的长期稳定性得到了很好的保持。

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。

区域覆盖星座构型优化及协同控制策略研究

针对区域覆盖卫星星座的回归特性和构型维持需求,利用轨道半长轴和倾角与升交点赤经漂移和相位角漂移变化率之间的线性关系来优化星座构型参数,提高卫星星座构型的长期稳定性,同时通过协同控制轨道半长轴和倾角漂移量来实现区域覆盖星座构型维持。最后对区域覆盖天基雷达星座进行了构型优化设计和仿真,仿真结果表明了星座构型优化设计和维持策略的有效性。

椭圆轨道星座构型自稳定设计研究

椭圆轨道星座构型稳定性要求同时实现升交点赤经、近地点幅角和平近点角的稳定。通过初始偏差对椭圆轨道卫星的长期影响分析可知,轨道半长轴、倾角和偏心率的初始偏差对升交点赤经、近地点幅角和平近点角的长期摄动变化是线性的,因此通过主动偏置轨道半长轴、偏心率和倾角能够实现椭圆轨道星座构型的自稳定设计,从而提高其构型稳定性。对实例星座的设计结果表明,自稳定设计方法对提高椭圆轨道星座的构型稳定性是有效的。

多天线多载波系统物理层安全研究进展

无线通信传播媒介的开放性,使得无线通信的安全问题无处不在,并且成为了无线通信网络的重要研究课题。而物理层安全技术是指在物理层利用无线信道的随机特性,通过调制编码等技术实现信息的保密传输目标,是未来实现无线网络安全的重要技术分支。随着物理层先进传输技术——多天线、多载波技术的广泛采用,为物理层安全技术提供了更多的可行方案。针对多天线多载波技术推动的无线物理层安全研究最新进展,重点介绍了正交频分复用系统采用时域人造噪声提高安全速率的新方法,最后对未来无线物理层安全的若干潜在研究方向进行了展望。

长焦距TDI CCD遥感器光学系统研究

介绍了国外有关长焦距TDI CCD遥感器的研究情况,结合实际的设计经验,系统地阐述了此类系统的特点和其可选的光学系统结构型式的特点,总结出长焦距TDI CCD遥感器光学系统的发展趋势。