地球同步轨道星载毫米波降雨雷达数据模拟及地表杂波抑制

首先对地球同步轨道星载降雨雷达进行了介绍;其次基于其技术参数,利用美国第二代机载降雨雷达(APR-2)的实测数据模拟了地球同步轨道星载毫米降雨雷达的数据并对模拟的强度和速度场数据进行了分析;最后根据时域信号(I、Q)和功率谱数据的特征,采用时域无限脉冲响应(IIR)椭圆滤波器和频域高斯模型自适应处理(GMAP)两种方法对地表杂波进行了抑制,并对抑制前后的廓线数据和回波图进行了对比分析.结果表明,采用IIR和GMAP方法能够对受弱风条件下海面杂波影响的近地面气象回波进行较好的恢复,对地表杂波具有较好的抑制效果.     

基于星载激光测高仪多模式回波的激光测距修正值分析

星载激光测高仪多模式回波是由多个目标产生的子脉冲组合而成。根据多模式目标的空间分布特点,采用倾斜角、区域面积、中心位置和高度等参数实现其子目标的几何化建模,结合目标响应函数的基本定义,利用线积分的方式构建了子目标响应函数的表达形式。同时,基于一阶矩理论推导出子目标激光测距真值及其修正值的数学模型。以星载激光测高仪GLAS系统参数为输入,利用数值分析的方法,模拟出子目标倾斜角、面积和位置对接收脉冲回波形态和激光测距修正值的影响。结果表明,随着子目标倾斜角、区域面积和子目标偏离光斑中心距离的增加,激光测距修正值也逐渐增大。针对平坦目标、缓坡目标和陡坡目标,其激光测距修正值分别达到1.33 m、4.98 m和12.07 m,其影响程度非常大。基于激光测距修正值的分布规律,以子目标倾斜角、面积和中心偏距为变量,采用线性函数描述了激光测距修正值的理论表达形式,所得结论对于提升多模式激光测距值的测量精度具有重要的指导作用。     

CCD数字像元的合并方法及其应用

星载差分吸收光谱仪中的科学级帧转移型电荷耦合器件(CCD)通常使用四行像元合并(4-Binning)方法提升载荷的信噪比,但该方法仅能工作在目标光强较弱的环境。为使载荷适应目标光线较强的环境,设计了数字像元合并方法(4-AVR)来提升载荷的探测能力。考虑相对常规的4-Binning方法,4-AVR方法会产生CCD信号衰减现象,故对这一现象进行了理论分析,得到由于CCD读出速率导致的信号衰减系数为0.699。在实验室搭建了测试装置,验证了上述结果,结果表明,4-AVR方法下获取的CCD像素值相对于4-Binning方法获取的像素值的衰减系数为0.698,从而证实了理论分析的正确性。实验显示,使用这一系数可完成对4-AVR方式下获取的像素值的校正,从而实现两种方法的无差别化。将校正方法作为载荷一级数据处理的一部分,进行了大气痕量气体的反演测试。结果表明数字像元合并方法可保证大气痕量气体的反演精度,进一步验证了数字像元合并方法的可靠性。     

吉林一号轻型高分辨率遥感卫星光学成像技术

为了实现吉林一号光学遥感卫星轻量化设计与高分辨率多光谱多模式成像,采用星载一体化设计理念及敏捷多模式成像策略,完成了吉林一号卫星的指标、方案及关键技术的设计与在轨多模式光学成像。吉林一号整星的质量为450kg,有效载荷比高达40%,机动能力达2.1(°)/s,可实现大侧摆、同轨立体与条带拼接等多模式成像,结合星上800GB的FLASH存储能力和X波段双通道600 Mbps的数据传输能力,卫星每天可获取近150 000km~2的图像数据。吉林一号轻型高分辨率光学卫星于2015年发射入轨,运行在656km太阳同步轨道,地面全色和多光谱分辨率分别优于0.72m和2.88m,满足多行业应用及商业化运营的需求。     

星载激光测距仪APD最佳雪崩增益控制技术研究

针对激光测距仪星载应用环境的特殊性,研究了星载激光测距仪APD最佳增益控制技术。通过引入星载激光测距仪APD电流信噪比模型,分析了影响星载激光测距仪APD信噪比的关键因素。针对某星载激光测距仪的具体应用,展开了APD最佳增益控制技术研究,设计了温度增益反馈控制电路,并推导建立了温度增益数字反馈控制算法,实验验证了控制电路及算法的正确性和良好的温度适应性。实验结果表明,该控制电路和算法能够使得APD在-25~60℃温度范围下保持恒定增益,适用于星载激光测距仪APD最佳增益控制。     

微小卫星天线与飞轮共支撑结构优化设计与试验

针对基于星载一体化理念设计的某微小卫星星载天线与S飞轮支撑结构随机振动响应不满足总体设计指标的问题,将星载天线与飞轮进行共支撑结构设计,提出以随机振动加速度响应为目标的优化设计方法。以支撑结构敏感点随机响应RMS值为优化目标,体积分数和基频为约束条件,建立数学模型,对结构进行优化设计;对优化后的支撑结构工程分析,基频达到200 Hz以上,质量由1.9 kg减少到0.65 kg,降低65.6%;开展了力学环境试验对支撑结构性能进行验证,支撑结构基频210 Hz,加速度响应RMS值最大相对放大率为0.54,满足总体基频大于185 Hz和相对放大率小于等于0.6的要求。结果表明,该优化方法有效可行,支撑结构动力学参数较好地满足了微小卫星总体设计要求。     

星载GNSS-R海面风速反演方法研究

星载GNSS-R因其时延-多普勒相关功率(DDM)波形对风速的敏感性较低,采用理论与实测波形匹配的方法所得风速精度较差。针对这一问题,该文采用一种直接建立相关功率值与风速之间联系的方法获取风速信息。基于相关功率模型对散射功率进行了归一化修正及其简化处理,利用UK TDS-1卫星试验数据和散射计(ASCAT)同比观测风速分别建立归一化散射功率及其简化式与海面风速之间的经验模型。与ASCAT观测风速对比结果表明:在0~20 m/s的风速范围内,采用归一化散射功率反演风速的均方根误差为2.11 m/s;两种方法的反演精度相近,简化修正方式避免了复杂的积分运算更适用于实时处理。     

基于（16,8）准循环码的星载FPGA有限状态机容错设计

有限状态机作为星载数字系统实现控制逻辑的重要手段,其稳定性直接影响系统的正常运行. 空间辐射环境所造成的单粒子翻转效应会导致有限状态机不稳定. 目前常用的容错方法适于处理状态机的1位翻转错误,而具有高可靠性要求的系统还需要能处理2位翻转错误. 基于（16,8）准循环码的有限状态机容错设计方法,可实时纠正1位或2位翻转错误,检测到3位翻转错误,使有限状态机拥有更高的可靠性. 此方法同时具有硬件易实现,系统延时小等优点.     

基于ICGA的星载天线自适应调零算法

有效地抑制干扰,最大程度地保障正常通信,是卫星通信的一项关键技术.采用基于整数编码遗传算法(Integer Coded Genetic Algorithm ICGA )的卫星天线自适应调零算法,利用遗传算法不受初始值选择的局限,全局搜索及整数编码的快速性,可以实时实现天线调零.计算机仿真实验表明了该算法的有效性和鲁棒性.     

星载高精度小型多圈绝对式编码器设计

为了满足星载相机中调焦相机电机转动精度和圈数记忆要求,设计了小型多圈绝对式光电编码器。根据星载相机的精度要求,对1级绝对式光学码盘进行了小型化设计;根据电机转动的计数要求,设计了2级绝对式矩阵码盘计数系统;最后,对设计的小型多圈绝对式光电编码器进行了精度检测。小型多圈星载绝对式光电编码器外形尺寸为直径40mm×50mm、重量为200g、分辨力为40″、精度±100",圈数16圈。本编码器能实现相机中电机转动圈数记忆功能,且体积小、精度高,可满足星载相机的要求。