基于FPGA的高可靠数字太阳敏算法研究

数字太阳敏是卫星姿态控制系统的敏感部件,对提高小卫星数字太阳敏系统的可靠性及精度具有重要意义.提出了基于FPGA的高可靠数字太阳敏算法,首先介绍了数字太阳敏系统原理,分析得出FLASH型FPGA的高可靠性能;然后利用Verilog HDL语言编写图像高斯滤波算法、太阳光斑质心提取算法,并设计了数字太阳敏系统的标定方法.实验结果显示:角度更新速率大于35 Hz,测量范围为-60°~+60°,测量精度优于0.03°,验证了数字太阳敏系统设计的合理性,表明其能够满足数字太阳敏设计要求,提高了小卫星姿态控制精度.     

商用卫星姿控反作用飞轮控制系统设计与实现

针对商用小卫星平台的高性能、高可靠、低成本的需求,开展了卫星姿控反作用飞轮控制系统设计。针对飞轮控制性能受轴承摩擦、模型不确定度以及霍尔传感器测速精度差等因素影响的问题,采用了线性扩张状态观测器(LESO)对飞轮转子速度、扰动力矩进行实时估计、实时补偿,使飞轮控制性能得到改善。开展了反作用飞轮控制系统高可靠性设计技术研究,提出了商用卫星飞轮产品高可靠、低成本设计方法。实验结果显示,采用LESO补偿算法后,速度稳态精度(3σ)约0.028 6 r/min,输出力矩从1.67变为3 mN·m,RMS误差从1.337 7降为0.078 6 mN·m,且不受转速变化影响。所设计的反作用飞轮控制系统具有良好的控制性能和可靠性,对商用卫星姿控反作用飞轮的低成本设计具有积极意义。     

多通道TDICCD卫星遥感相机图像噪声分析与处理

为了解决多路时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)拼接遥感相机成像的噪声问题,提高载荷焦面电箱的成像信噪比和成像质量,通过分析噪声现象,发现多路TDICCD成像噪声的主要原因有两个:一是多通道TDICCD未能实现同时刻开启成像,使得成像电路电源出现高频纹波噪声且多通道噪声相混叠,这样对各通道CCD模拟信号造成干扰;二是电路中的DC-DC电源开关噪声扰动影响了CCD有效视频信号的采集。从工程研制实际出发,采取CCD通道之间共用统一的系统时钟,相同系统复位等措施对多TDICCD成像电路系统进行改进,抑制通道间成像串扰的发生,通过对主要干扰源DC-DC电源进行滤波处理与TDICCD端多点接地等方式,抑制电源噪声对TDICCD成像的干扰。对改进后的多通道TDICCD成像电路系统进行成像和信噪比测试。实验结果表明,采取的措施有效地去除了TDICCD成像噪声,相机信噪比提高了2 dB,且外场成像质量高,可满足实际工程的需求。     

磁脉冲对铁基非晶合金晶化组织和磁性能的影响

采用XRD和VSM等方法研究了经过磁脉冲处理以及晶化退火处理后的Fe64Ni1Al4.5Cu0.5Ga2P9.65B9.6Si3C5.75非晶合金的组织和磁性能的变化。XRD结果表明,经过磁脉冲处理+晶化退火处理后合金的析出相种类和晶化体积分数增加,晶粒尺寸减小,晶粒细化。VSM结果表明,合金饱和磁化强度Ms有所提高,剩余磁化强度Mr、剩磁比Mr/Ms、矫顽力Hc有所降低,合金软磁性能得到改善。     

微小卫星固存控制系统设计与实现

针对微小卫星对在轨数据采集、存储、下传等功能灵活性的迫切需求，掌握星上单机在不可监测弧段的状态数据信息，提出了一种基于FPGA的星载固态存储器控制系统。基于Verilog HDL语言通过自顶向下的RTL级设计，实现将全轨道遥测及GPS数据的实时存储，并能通过上注指令对NAND Flash中特定地址段数据进行下传，从而在地面进行多角度的分析及挖掘。经多发卫星型号在轨验证，已经实现批产，该固存控制系统能够连续存储488天延时遥测和452天GPS数据，在满足数据吞吐率的基础上，误码率低至816×10-9，通过增加仲裁、状态超时、坏块管理和三模等功能，使其具有超高的鲁棒性、稳定性、抗单粒子特性，该系统完全满足新一代微小卫星对固存灵巧搭载的应用要求。