【摘 要】
：
为提升航天器部件的即插即用和自主能力,针对电子数据单技术在航天领域应用的问题,文章从空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的空间数据系统参考架构(RASDS)信息视角,论述了信息对象的描述方法和抽象数据架构、数据模型、具体数据对象的3个建模过程.采用该方法,结合CCSDS的可扩展标记语言的遥测遥控信息交换标准(XTCE)和航天器接口业务电子数据单(SEDS)标准,分析了针对航天器所需要的遥测、遥控和部件接入等信息对象的应用场景,提出了相应的插件式电子数据单工具系统的设计思路,给出了在航天领域电子数据单技术研
【机 构】
：
中国科学院国家空间科学中心 复杂航天系统电子信息技术重点实验室,北京 100190;中国科学院大学,北京 100049
论文部分内容阅读
为提升航天器部件的即插即用和自主能力,针对电子数据单技术在航天领域应用的问题,文章从空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的空间数据系统参考架构(RASDS)信息视角,论述了信息对象的描述方法和抽象数据架构、数据模型、具体数据对象的3个建模过程.采用该方法,结合CCSDS的可扩展标记语言的遥测遥控信息交换标准(XTCE)和航天器接口业务电子数据单(SEDS)标准,分析了针对航天器所需要的遥测、遥控和部件接入等信息对象的应用场景,提出了相应的插件式电子数据单工具系统的设计思路,给出了在航天领域电子数据单技术研究方向的建议.
其他文献
卫星上常用的静态随机存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)器件易受到空间环境中高能粒子辐射发生单粒子翻转,从而可能导致电路出现故障,引起卫星无法正常工作.针对此问题,文章采取的抗单粒子翻转方法是通过FPGA的内部访问接口(ICAP),对配置数据进行回读刷新,并使用纠错能力更强的RM(2,5)码来替代常用的FRAME_ECC纠错码,最高可以支持对3个比特位的翻转进行检错纠错,进一步提高了系统的纠错能力.除此外,还对刷新控制电路部分进行三模冗余加固处理,降低了刷新控制电路出现单粒子翻转的可能性.并且
针对异轨卫星相对位置大范围动态变化的问题,在分析单颗卫星可见性、轨道特性及天线指向范围的基础上,提出了一种异轨等高中地球轨道(MEO)卫星的建链模式设计方法,推导了与建链模式匹配的最小离轴角解析式和指向范围判断式,并结合不同类型建链情况提出了两类建链模式实现流程及其匹配的最小离轴角解析式.对典型工况的稳定链路数、指向范围类型及最小离轴角进行计算,并与STK软件仿真结果比对,结果表明:文章设计的建链模式完全可行,最小离轴角计算值与仿真修正值偏差(小于0.1°)优于工程要求的指向精度(0.2°),具备工程应用
与低地球轨道合成孔径雷达(LEO SAR)相比,地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)具有合成孔径时间长、波足速度慢和幅宽大的特点.根据GEO SAR的特点,提出GEO SAR波束误差综合补偿方法,主要包括基于主被动联合振动抑制的高精度波束指向稳定度控制、基于卫星平台姿态摆动的波束方向图测量和基于分块处理的数据域波束误差补偿.该方法综合考虑了GEO SAR波束在各环节的误差源,可以最大限度地补偿波束误差,从而很好地改善GEO SAR的成像质量.
基于二代中继卫星S频段多址相控阵系统对前向多波束服务能力的需求,设计了一种用于星上射频波束形成的S频段双波束16通道发射链路,其产生的波束具有高EIRP、高实时响应的特点,具备波束指向计算、通道移相、功率放大与控制等功能.针对发射链路搭建了测试系统,对通道的性能指标进行了有线测试,证明该发射链路具有良好的幅相一致性及优异的波束切换性能,并在与相控阵天线集成后的无线测试中,对系统的EIRP、波束扫描和跟踪能力、数传性能进行了验证.
针对复杂航天器供配电分系统全级次数字化模型构建问题,提出一种应用特定域建模(DSM)的航天器供配电分系统架构设计方法,通过抽象供配电领域概念形成供配电领域元模型,基于元模型构建层次化供配电DSM架构模型,通过组件映射和模型转化方法,将DSM架构模型自动生成Modelica仿真模型,开展供配电分系统全链路静态分析和动态仿真分析.以嫦娥五号飞行试验器(CE-5 T1)为例,对供配电分系统架构设计方法进行验证,结果表明:该方法实现了设计信息到仿真模型的自动化、一致性传递,提升了仿真验证效率.
针对DC-DC电源模块于开关模式下的物理模型在航天器供配电分系统仿真中解算效率低、收敛性差等问题,文章提出一种基于外特性特征参数提取的行为级建模方法,将DC-DC电源模块等效为“黑盒”模型,在提取特征参数后以方程形式描述其外部功能性能,而不需详述DC-DC电源模块的内部组成结构和工作原理.此方法在不影响系统级仿真精度的同时,显著地提高了仿真效率,并避免了多时间尺度带来的收敛性问题.在某航天器供配电分系统中进行仿真,结果表明:该方法能有效解决系统级仿真精度、效率和收敛性问题,相比传统方案有明显优势.
针对近地高速目标接入北斗星间链路系统,存在卫星超出当前天线波束扫描范围后如何继续保持星地链路和星地双向链路快速捕获的问题,提出先规划空域再双向辅助捕获的方法.首先,采用根据近地高速目标波束扫描范围进行空域划分的方法,近地高速目标根据飞行姿态和航迹变化计算与建链卫星的角度并选择对应的天线;然后,近地高速目标提前计算天线波束指向、通信时延和多普勒频率等辅助捕获参数,在接收和发射时隙分别辅助自身和卫星完成星地双向链路快速捕获.基于近地高速目标和卫星飞行相关数据开展联合仿真,结果表明:天线波束指向方位角和俯仰角最
针对传统测试序列建模方法未能实现模型规范化,对判读知识、测试流程控制的表达难以直接驱动测试系统研制的问题,提出一种基于可扩展标记语言遥测遥控信息交换(XTCE)标准的测试序列建模方法.引入“知识元数据”和“事件元数据”概念,将XTCE标准描述对象的范围,从先前遥测参数、遥控指令,扩展覆盖至判读知识,顺序、循环及条件等测试流程控制,以此为基础设计符合XTCE标准的测试序列Schema.工程实践结果表明:该方法输出的模型,可有效驱动测试序列执行、综合数据判读、载荷状态监视等测试软件的灵活重构,实现测试系统对不
针对空间站宏微机械臂分时独立控制的操作方式,将宏机械臂视为柔性基座,建立了柔性宏刚性微机械臂的等效动力学模型,即柔性基座微机械臂动力学模型.此模型揭示了基座弹性振动与微机械臂刚性运动之间的耦合关系,即基座的受迫振动完全由微机械臂运动产生的反作用力引起.在此基础上,为降低微机械臂刚性运动激起的宏机械臂弹性振动,建立了“4-3-4”形式的参数化关节轨迹模型,采用遗传算法在关节空间对微机械臂的运动轨迹进行了优化,并利用机械臂的冗余特性对其自运动进行了优化.数值仿真表明:轨迹规划和优化自运动项的方法能有效抑制微机
空间环境的温度突变是诱发卫星柔性结构振动的重要因素,对卫星的稳定度与有效载荷的性能带来不利影响.为研究进、出地影期间的温度突变在多柔性附件卫星上产生的振动效应,文章分析了热致动力学基本方程,提出了振动响应的解耦分析方法.以某遥感卫星为背景,建立了整星级有限元模型,以卫星进、出地影期间的动态温度场为载荷条件,运用ABAQUS软件隐式动力学模块开展动态响应分析,发现卫星在出地影后发生了明显的热致振动,其中高精度平面阵天线上的最大振幅约3μm,振幅在800 s内衰减了90％.为辨识振动的频率组成与源头,采用快速