太极计划星间激光通信参数设计及实验验证

在太极计划中,三颗卫星将构成边长为300万km的三角形星座。为完成卫星间的信息交互,需要在星间干涉链路中加入激光通信。笔者从太极计划星间通信的需求出发,基于目前的相位计系统,提出了太极计划星间激光通信方案及系统参数的设计。为验证所设计参数的合理性以及通信系统的性能,基于自研板卡,搭建了电子学模拟系统及光学验证系统。在发送端将通信码与伪随机码以直接序列扩频的方式调制至激光相位,通过激光链路将信息发送至接收端,并采用锁相环及延迟环对其进行解析,完成通信功能。测试结果表明,所设计的通信系统参数较为合理,能够与相位计系统有效融合,在通信速率为19.5 kb/s的条件下,通信系统的误码率优于10^-6,可为太极计划的相关参数设计提供参考。     

CFOSAT散射计几何定位验证与精度初步评估

采用STK软件对中法海洋卫星（CFOSAT）散射计几何定位算法进行了验证。针对CFOSAT散射计扇形波束扫描观测体制,分别就扇形波束扫描散射计几何定位原型算法、包含天线安装误差的完整几何定位算法利用STK进行了详细验证。结果表明了CFOSAT扇形波束散射计几何定位算法的准确性,与STK几何定位结果偏差在100 m以内。在此基础上,结合有源定标器实验数据,对CFOSAT实际观测数据几何定位参数进行了校正,给出了CFOSAT散射计几何定位精度的初步评估。     

神舟4号飞船多模态微波遥感器地面配合试验

神舟4号飞船微波辐射计(RAD)是一个多波段被动微波传感器,用来测量海洋、大气和陆地表面的地球物理参数。为了对发射后RAD性能进行检验,我们于2002年底到2003年1月,在中国南海进行了神舟4号多模态微波遥感器地面配合试验。试验期间完成了微波辐射计海面同步多角度测量、海面水文气象参数测量以及大气气象探空测量。试验获得了大量宝贵的现场测试数据。对试验过程进行了简单的介绍,重点对于测量结果进行分析。同时将地面试验微波辐射计测量的结果与RAD测量的相应结果进行了比较。
     

基于汉明码及闩锁检测电路的防辐射效应设计

恶劣的空间环境会诱发星上载荷的总剂量效应、单粒子效应、表面充放电效应等问题,导致星上设备在轨发生各种故障。为保证卫星寿命及载荷安全可靠运行,在设计过程中须对载荷进行系统化的防辐射设计。文中针对对航天器载荷影响最大的单粒子效应从电子技术方面给出了汉明码设计和闩锁检测电路设计。经过实践证明,该设计易于实现,能够有效解决单粒子翻转效应和单粒子锁定效应,有效保证星上载荷安全,提高可靠性和使用寿命。     

海洋二号扫描微波辐射计冷空定标和地球物理参数反演研究

本文研究了海洋二号(HY-2A)扫描微波辐射计冷空定标方法和数据反演算法。针对HY-2A扫描微波辐射计对地观测和定标扫描的设计原理和观测几何,基于微波辐射计的对地观测数据修正进入冷空反射器的地球信号,建立地面观测亮温的冷空反射器权重系数矩阵修正冷空观测信号;基于海面温度、海面风速、水汽含量和云液态含量的微波辐射计辐射传输模型,计算HY-2A扫描微波辐射计不同条件下的各频率极化方式下的理论亮温,建立线性回归模型,拟合不同地球物理参数的反演系数,采用多元线性回归算法反演HY-2A微波扫描辐射计地球物理参数,对比国外成熟微波辐射计数据,得到产品精度。     

综合孔径辐射计的分布式高速数采设计

随着综合孔径辐射计对高分辨率的需求提高,信号采集通道规模迅速上升,达到数十路甚至数百路。由此提出一种分布式信号采样及处理系统,同时设计了基于分布式相关系统的高速数据采集传输网络,通道数24路,采样率60 Msps。硬件上基于分布式多级分发的思路设计了时钟链路以实现数字同步采样,经测试通道间相位延迟小于1.5°;以FPGA内置的Rocket I/O收发器为物理层,实现多数字采样阵面与后端相关单元间的高速光纤链路,结果显示误码率低于10^-7。该系统稳定性高、可靠性强,能满足大规模综合孔径辐射计的需求。     

高能质子探测器数据传输系统设计

高能质子探测器是重要的星载空间环境探测类仪器,在其研制测试等过程中,数据传输系统设计非常重要,因为数据传输系统需要对大量探测数据进行处理。为了高效、准确地处理这些探测数据,设计基于FPGA与LabVIEW的数据传输系统。硬件采用Xilinx公司Spartan-6系列XC6SLX9和Silicon Labs CP2102GM,上位机采用LabVIEW开发。经过测试表明,该传输系统稳定高效,达到使用要求。     

一种基于极化线栅的微波辐射计变温定标源研究

根据极化线栅的准光学的极化分离原理,设计了由极化线栅、人造黑体和冷空构成的新型线栅定标源.定标源通过极化线栅的旋转混合人造黑体和冷空的辐射能量,从而输出亮温变化可控的微波辐射,为微波辐射计外定标提供人造变温源,解决了低频段大口径天线辐射计的外定标难题.通过定标实验验证,极化线栅在L波段的透过率优于99.3%,反射率达到98.4%,线栅定标源的亮温呈正弦规律变化,变化范围为8~248K,实验结果与设计目标相吻合.     

空间探测小型质谱仪关键技术研究

小型质谱仪的理论和应用研究对于空间探测具有非常重要的意义,针对商用质谱仪存在的缺点,采用静电双平方离子势阱和离子聚焦技术设计了空间有机分子小型质谱探测器。探测器由质谱传感器、分压控制电路及微电流检测放大电路构成。圆柱形传感器腔体内置多个不同电位的环形电极,在腔体轴向上形成双平方离子势阱,离子在势阱中可形成稳定振荡,振动频率与离子质量成一定的反比关系。通过测量法拉第杯产生的电信号,经FFT提取振动频率,从而探测有机分子质量。在理论上,其主要技术指标为：质量扫描范围 m/z 1~2 000,分辨率>400,灵敏度>100 cps/ppb,总质量<4.5 kg,功耗<5 W,码速率>1.5 kbps。初步调试结果验证了该技术具有一定的可行性,后期可通过对离子源及其与质谱传感器配合的研究来完成整机的具体性能指标测试。     

星载全极化微波散射计系统仿真与性能分析

本文对全极化微波散射计遥感海面风场的原理及其特点进行研究,建立了星载全极化微波散射计的系统仿真模型.对比了SeaWinds散射计参数下全极化与同极化的风场反演质量,结果表明全极化微波散射计在星下点以及刈幅远端的区域有良好的风场反演性能,并可提升高风速条件下的风场反演精度.最后分析了极化通道隔离度对全极化散射计系统性能的影响.