基于LabVIEW的卫星有效载荷遥测数据解析处理方法

针对有效载荷遥测数据解析处理难以适应不同卫星载荷的地面测试通用性的问题，提出了一种基于LabVIEW的遥测数据解析处理方法。该方法将底层硬件控制及顶层数据分析功能独立，构建一个UDP网络，以JSON数据作为各独立控制系统间交换接口。遥测解析系统接收底层RS422通信系统送来的JSON格式原始遥测数据包，根据可设置的配置文件完成识别遥测包类型、提取预设原始参量、解析参数、存储显示数据，向顶层控制系统转发JSON格式解析后数据。所设计的测试系统经2个卫星载荷的实际工程应用和3个卫星载荷的桌面仿真测试，实现了不同载荷遥测数据解析通用性，可为快速搭建地面测试系统提供设计参考。     

卫星微振动测量系统双冗余CAN总线接口设计

在轨微振动测量系统是卫星平台与遥感系统有效载荷的重要星载设备,用于测量卫星在轨运行时典型位置的微振动加速度水平。针对星上总线接口及微振动测量数据传输需求,设计了一种高可靠性双冗余CAN总线。通过CAN总线硬件驱动选型、数字信号处理(DSP)与CAN总线控制器接口匹配、读写时序设计与分析、总线协议与数据约定分析、驱动层和应用层软件设计以及总线切换和容错设计等方法,实现了与星务计算机的高可靠性CAN总线通信,可满足微振动测量系统指令接收、工作模式切换、测量数据与状态遥测数据传输等功能需求。通过地面测试与在轨运行验证,该CAN总线接口设计满足星载通信网络的性能要求,具有接口简单、稳定可靠、实时性好的特点。同时,该设计也为解决高速CPU与低速通信总线外设间匹配、独立型与复用型地址数据总线器件接口设计及CAN总线在星载通信总线领域的应用难题提供了参考。     

一种卫星有效载荷自动化测试系统的设计

提出了一种卫星有效载荷自动化测试系统的设计方法,详细论述了其实现原理和系统中的各个功能模块,重点介绍了载荷自动化测试系统的OCOE内部结构设计、数传SCOE内部结构设计、载荷SCOE内部结构设计和系统工作流程等部件的设计思路和实现方法。文章所介绍的卫星有效载荷自动化测试系统,有着高内聚、低耦合的特点,同时支持多个载荷处理终端进行载荷数据并行分析。试验结果表明,本系统能至少提高一倍以上的工作效率,避免了人力耗费过大和人工参与对测试结果的不良影响,使有限的测试人员有更多精力集中在载荷测试数据本身,提高了测试结果的准确性和可靠性。     

中法海洋卫星有效载荷FDIR实现方法研究

中法海洋卫星搭载了波谱仪分系统、微波散射计分系统和数据传输分系统三种载荷,三类载荷在轨每天连续24小时不间断工作。为提高卫星在轨期间有效载荷运行的安全性,提出了有效载荷系统级故障检测隔离与恢复（FDIR, Fault detection, isolation and recovery）实现方法。有效载荷FDIR由卫星主机和载荷下位机协同完,各载荷下位机实时监测自身运行状态,发现故障时按照故障预案执行隔离操作或上报故障信息交由卫星主机处理。卫星主机还能通过平台其他分系统获得更高级别的有效载荷状态参数,综合分析后及时执行故障隔离操作。文章介绍了三类有效载荷故障监测参数选择方法、故障判断准则和故障隔离措施。各有效载荷的FDIR功能都能够独立使能/禁止,FDIR门限值、连续异常错误次数在轨均可软件调整。中法海洋卫星有效载荷的FDIR实现方法已通过地面试验验证,符合设计要求,其方法可推广至其他卫星型号。     

基于HLA的有效载荷数据仿真系统软件设计

本文针对有效载荷数据仿真系统的特点及需求,基于HLA仿真技术提出了面向运控流程的数据仿真系统的联邦结构和软件框架,并在此基础上,明确了各节点功能,阐述了仿真系统的开发过程,分析了系统的运行过程.最后给出了整个仿真系统的工作流程.文章设计的仿真系统具有较好的开放性、可移植性和重用行,能够满足一般的应用需要,为进一步研究有效载荷数据仿真系统提供了良好的仿真支撑环境.     

遥感图像星上智能处理地面仿真模拟系统设计与实现

传统卫星遥感应用模式复杂繁长,无法满足用户越来越关注的实时化遥感服务需求,为卫星配备智能化大脑,一方面可以降低数据传输带宽,另一方面可以提高数据获取的时效性,因此,星上智能处理已经成为遥感卫星发展的必然选择。但星上处理在轨调试困难,现有遥感卫星星上处理平台的地面测试系统都是卫星实验室测试时,针对不同的卫星载荷临时组建,缺乏通用性且并未形成集成化的装置,导致现有遥感图像星上智能处理的地面测试效率偏低。尤其是面对目前星上处理智能化的新需求,缺乏一套高性能、低功耗、全流程的星上处理地面仿真系统。针对遥感数据处理自动化与智能化发展的新特点,提出了一套基于FPGA与GPU相结合的遥感图像星上处理地面仿真模拟系统。该系统能够在地面模拟实现多种载荷的0到1级数据预处理,在预处理的基础上实现智能遥感影像的加速识别,其关键难点在于遥感图像智能处理算法的高计算复杂度和嵌入式计算机有限计算力之间的平衡;遥感图像处理领域的AI专用算法固化和硬件加速之间的平衡;不同卫星平台测试需求和系统架构通用性之间的平衡。本文阐述了仿真平台设计的方法,构建了基本原型并对其进行了验证。测试结果表明：该系统可以较好地完成星上智能处理典型算法地面全流程测试,所有硬件可以直接上星组装,完备度高,对优化和指导卫星地面仿真系统运行管理体系具有一定的参考价值。     

星载感应式磁力仪地面检测系统及数据预处理软件设计

星载感应式磁力仪载荷可获取空间低频交流磁场,地面检测系统及数据预处理软件是设计开发的重要调试工具。首先介绍了感应式磁力仪的工作原理、探测数据产品及相应的研究意义。然后针对载荷设备外部接口设计了地面检测系统,实现了载荷与上位机的通信功能,并采用Visual C++调用Matlab的方法设计了一套具有实时科学数据显示的数据预处理软件,实现了在保持科学数据完整接收的同时以动态刷新方式显示不同方向和频段波形图的功能。该方法编程简单,集成功能全面,已经历了卫星多阶段的测试和试验。运行结果表明,该系统能够对仪器工作状态进行实时监视和控制,具有易维护和可拓展的特点,为星载仪器后续阶段的研制和应用提供了测试条件。     

基于HLA的卫星协同仿真系统研究与实现

基于HLA体系规范,研究协同仿真软件体系结构,设计了一个卫星协同仿真系统CSS(Coordinated Simulation System).首先简要介绍了系统研究的意义,以系统功能以及系统要素为基础分析了系统的需求、提出了基于"协同"的设计原则以及系统性能评估指标,然后介绍了实现CSS的关键技术--使命空间的任务体现结构和多分辨率建模技术 ,以及CSS的分层设计的系统结构,并以仿真任务管理成员和卫星成员为例分析了设计CSS联邦成员的设计思路,最后提出了一个原型系统.该系统仿真了卫星侦查、数据通信、数据评估等整个过程对大型复杂系统的仿真具有很好的借鉴意义.     

基于FPGA的通用开放式星载陀螺模拟器设计

陀螺是小卫星平台上姿轨控制分系统中的重要敏感元件,而陀螺模拟器是小卫星姿轨控制分系统地面测试过程模拟陀螺仪的数据流向和时序关系的必要设备;针对通用化的小卫星陀螺模拟器的设计需求,开发了一种基于FPGA和CAN总线接口的陀螺模拟器,采用了FPGA作为主控芯片,实现了支持多类常用星载陀螺数据通信协议的实时接口,并配置了具备电平隔离功能的CAN、RS-485等总线接口电路,实际配置一种工作状态的测试和实验验证表明,所设计的陀螺模拟器具有较高的可靠性和良好的通用性。     

基于Arena的卫星侦察地面系统仿真

侦察卫星地面应用系统仿真的目的,就是为了模拟控制数据的形成过程,以及有效载荷数据从接收、处理到按用户需要形成情报产品的流程,通过模拟系统的控制流和数据流,找出系统瓶颈并优化系统流程.通过讨论卫星侦察地面系统的组成和功能,分析系统工作原理,提出了将系统流程分成用户服务流程和数据接收处理流程两部分的思想.基于离散事件仿真软件Arena,设计并实现了卫星侦察地面系统的用户服务流程和数据接收处理流程.通过仿真结果分析,找出了系统瓶颈所在,提出了系统改进意见.     

基于DSP + FPGA的PMSM控制系统设计与实现

面向低轨卫星载荷测试中可灵活配置和小体积宽带信号模拟的需求,采用了AD9361和Zynq-7000构成了信号模拟系统,AD9361射频捷变芯片具有宽带、小型化特点,基于SOC架构设计的Zynq-7000运行Linux操作系统,可完成低轨卫星轨道的位置、速度以及卫星接收信号的多普勒值计算,Zynq-7000通过寄存器实现对AD9361射频捷变芯片参数配置,同时将接收信号多普勒值计算结果通过AXI总线实时设置AD9361射频捷变参数可实现70MHz至6GHz低轨卫星载荷接收信号的模拟。论文给出了基于Zynq-7000芯片Linux操作系统下实时轨道参数和信号参数计算的流程和结果,测试了AD9361射频捷变芯片模拟生成的低轨卫星载荷接收信号性能参数。     

星座卫星在轨长期管理测控策略研究

近年来,低轨大型卫星星座蓬勃发展,使得在轨卫星数量急剧增加,卫星在轨长期管理任务面临巨大挑战。首先分析了卫星星座在轨长期管理面临的挑战,针对星座卫星在轨长期管理面临的几种常见应用场景,通过理论分析扩频体制测控应答机的抗干扰机理,结合地面概念星卫星平台模拟验证,在微波暗室通过地面概念星卫星平台对星座卫星在轨长期管理肯能出现的情况进行模拟。模拟不同星座卫星在轨运行场景以及相应的测控应对策略,验证了多星同时入境时的卫星长期管理策略的可行性,给出星座卫星在轨长期管理的有效应对策略。为卫星在轨长期管理以及后续可能遇到的星座在轨长管问题提供参考。     

卫星多体制测控地面测试系统设计

随着航天技术的不断发展,卫星功能日趋复杂,对卫星测控分系统的功能提出更高的需求,要求同时支持对地非相干扩频测控、中继测控、扩跳频测控及测量数传测控体制,对卫星测控系统地面测试平台多体制支持、通用化及自动化测试能力、可靠性提出了更高要求;本文研究了卫星多体制测控地面测试平台系统设计方法,采用了多通道测控地检通道复用、基于数据库的通用化配置及自动化测试技术,应用于某遥感卫星的地面测试,测试结果表明：该平台运行稳定,取得了良好的使用效果,满足了卫星多体制测控地面测试需求;     

带可控臂的绳系卫星短距释放实验研究

通过绳系卫星轨道面内运动的天-地动力学相似,利用地面物理仿真平台实验研究绳系卫星短距离释放的控制问题.首先建立带控制臂的绳系卫星系统非线性动力学方程,获得天-地动力学相似条件,采用比例-微分反馈控制方法,对受控绳系卫星的姿态运动进行数值仿真.其次,利用地面物理仿真平台实现绳系卫星的天-地动力学相似环境,通过单根刚性臂实现卫星姿态运动和系绳摆动的两自由度运动控制.实验和数值对比结果表明,借助控制臂可以有效的对绳系卫星的释放进行控制.     

基于FPGA和PCIe总线的电子星模拟器设计

为了实现卫星姿轨控地面半物理仿真试验,设计了基于FPGA和PCIe总线的电子星模拟器,图像分辨率支持1024*1024;图像位宽支持12bit。电子星模拟器图像处理卡基于FPGA的硬件结构,与上位机界面软件通过PCIe总线交互数据,采用LVDS(Low Voltage Differential Signaling)信号收发星图数据。地面动力学按照10ms周期将四元数通过以太网发送给电子星模拟器,电子星模拟器将生成的电子星图通过LVDS传输给星敏感器,通过地面实时仿真验证系统验证,电子星模的输出与目标值误差小于0.07%,闭环测试中星敏采集到准确的星图,显示了电子星模拟器的可行性,在卫星姿轨控地面半物理仿真试验中具有良好的推广性。     

静止气象卫星地面应用系统概念设计

静止气象卫星地面应用系统是一个具有高速通信、大规模数据处理、高时效产品服务、海量数据存储功能的大型业务应用系统。该文试通过概念设计的方法,说明在静止气象卫星业务系统注建设过程中如何获得并维持其概念的完整性。     

卫星运行三维场景及星下点轨迹可视化研究

应用可视化技术构造卫星运行的虚拟场景,实时显示卫星运行状态及星下点轨迹,可为卫星轨道设计、卫星运行状态监控及卫星应用提供直观的分析和指导。通过对卫星轨道计算方法、几何建模、虚拟场景装配及虚拟场景驱动方法研究,本文开发了卫星运行三维场景及星下点轨迹可视化软件。本文详细给出了地球模型、卫星模型的建模及由此模型组装卫星运行场景的方法,卫星轨道计算及星下点轨迹可视化方法。该软件可实时模拟卫星在太空中的运行场景,给出卫星的即时经纬度坐标及星下点位置坐标。该软件已在实践中得到应用。     

风云三号微波大气探测载荷辐射定标

风云三号气象卫星是我国第二代极轨业务气象卫星,具有全球、全天候和多光谱探测能力,装载有微波温度计和微波湿度计2台微波大气探测载荷,自2008年首发星升空后,风云三号微波大气探测载荷资料在防灾减灾和数值天气预报同化应用中发挥了积极作用。风云三号气象卫星微波载荷辐射定标是从原始观测计数值出发获取目标亮温的数据处理技术过程,包括发射前定标、在轨星上定标、综合辐射定标和历史资料再定标4个技术环节。精确的辐射定标是星载被动微波辐射计遥感资料定量应用的基础。本文综述了风云三号气象卫星微波大气探测载荷综合辐射定标技术,介绍了风云三号微波大气探测载荷综合辐射定标基本原理及技术现状,展望了风云气象卫星微波大气探测载荷综合辐射定标技术未来发展。