先进的民用飞机机载系统集成流程分析

为解决现有民用飞机机载系统设计流程难以在设计前期发现顶层设计偏差的问题,对现有的瀑布式设计流程、V形设计流程及螺旋形设计流程进行了详细分析及对比,总结了各自在系统设计中的优势和局限性,提出采用螺旋形流程对V形流程进行改造的设计方法。该方法强调在设计前期采用模型对设计结果进行充分仿真验证,发现前期设计偏差,进行反复迭代,完善设计;在后期系统综合各阶段进行充分的综合测试验证,并根据结果对系统设计进行修正,确保系统满足前期各项需求。经详细分析表明,该流程集中了传统设计方法的优点,能在设计初期发现各种问题,具有很好的可行性。     

可行的月地激光链路分析

通过对可行的不同的月地激光链路进行分析,找出各链路中所面临的关键问题,并提出相应的解决办法,为将来设计不同的月地激光通信系统提供参考。     

深空光通信中恒星信标的捕获跟踪技术研究

提出一种深空光通信系统的信标捕获、跟踪方案,该方案是以恒星作为信标,根据恒星在惯性坐标系中的绝对位置信息,基于航天器和地球星历表、航天器的姿态信息来进行下行光束瞄准方向的精确控制。理论分析和计算机仿真都表明,星敏感器的测量精度和焦距,下行信号光的束散角将影响激光链路成功建立概率。下行信号光束散角为30μrad,星敏感器视场为8°×8°,焦距为143mm,恒星的中心位置测量精度达到0.10个像素时,链路成功建立的概率达到96.4%,表明该方案是可行的。     

基于相位相关的深空光通信扩展信标跟踪技术研究

提出了一种深空光通信扩展信标的跟踪方法。该方法的原理是在航天器上存储一幅信标图像作为参考,把实际信标图像看成参考信标图像和附加高斯白噪声和的形式,基于离散傅里叶变换和相位相关技术对信标的旋转因子和平移因子进行计算。理论分析与仿真结果都表明,该方法可以把跟踪误差控制在0.5个像素以内。针对不同的信噪比对该方法进行仿真,计算误差并没有显著的变化,表明该方法具有良好的抗干扰性,能满足光通信链路实时运行的要求,是一种可行的方案。     

月地激光通信系统误码率分析

采用雪崩光电二极管(APD)的Webb-Gaussian模型,对月地激光链路跟瞄误差和背景光对误码率的影响进行了理论分析和数值仿真.结果表明,要达到1×10-6的误码率,跟瞄误差必须控制在15μrad的范围内,脉冲位置调谐(PPM)字每个时间间隙的背景光子数必须控制在20以下.同时,对APD的增益系数进行优化也可以降低误码率.     

深空光通信中光束瞄准技术研究

研究了深空光通信中的光束精确瞄准技术。从航天器和天体的运动规律出发,建立了一种基于航天器和地球星历表的深空光通信的瞄准理论,导出了瞄准矢量在航天器星上坐标系中角度,角速度,角加速度的变化规律,对两终端的相对运动进行分析,导出提前瞄准角和接收光波长多普勒频移的变化规律,进行了计算机仿真。结果表明,瞄准角度、角速度、角加速度、提前瞄准角呈现出周期性变化,在当前的技术水平下,在深空距离下能实现光束的精确对准。接收光波长的多普勒频移也呈现周期性变化,其大小在0.07 nm以内,决定了深空光通信中窄带滤光片的带宽应在0.7 nm以上,也表明在深空光通信中,采用相干探测方法将面临严重挑战。     

深空光通信扩展信标捕获实验室模拟演示实验

基于CCD的角度偏差检测技术,对深空光通信中扩展信标的捕获机制进行了实验室模拟演示实验研究,获得了较好的演示效果.对实验结果分析表明,对应不同的捕获分辨角,实验得到的捕获概率与理论分析结果呈现相似的变化趋势,同时对捕获完成后系统的瞄准误差进行分析,结果表明瞄准误差在3个像素以内,并分析了误差产生的原因.     

深空光通信中导航星表的构造

提出一种导航星表的构建方法，该方法以星跟踪器视场内最亮恒星作为信标，把信标锁定在视场中心，测量视场内其他恒星到信标的角间隔，把测量的所有恒星角间隔和信标的赤经、赤纬存储到导航星表中。基于该方法，利用史密森天文观测台恒星星表（SAO），选择星等小于6等的恒星，建立起导航星表，该星表仅包括5103颗星，其容量仅为1.2兆。相对三角形算法，该星表容量更小，可节省星载系统的存储空间，减少识别时间，提高跟踪速率。蒙特-卡诺仿真结果表明，利用该导航星表识别信标具有较好的抗干扰性，且当星跟踪器测角误差（30σ）在1μrad以内时，信标正确识别概率几乎为100％。     

民用飞机机载电子系统分布式体系架构研究

为了解决机载电子系统处理平台高度综合带来系统资源竞争及深度耦合的问题,将系统综合扩展到前端机电领域,采用分布式综合模块化机载电子系统(DIMA)架构理念,把计算资源分离到与信号源相近的区域,以分离式小机柜取代集中式大机柜,采用高速总线进行分布式机柜互联,重点分析了航电全双工交换式以太网(AFDX网络)、时间触发式以太网(TTE网络)、基于以太网的无源光网络(EPON网络)在DIMA系统中的应用,对比了这3种总线网络技术特点,最后以空客分布式机载电子系统架构为例分析了分布式机载电子系统架构的优势和特点．通过采用DIMA系统架构,解决了机载电子系统处理平台资源竞争和深度耦合问题,同时简化了背板结构,在民用飞机上具有广阔的应用空间．