嵌入式系统辐射干扰对北斗接收性能的影响研究

北斗与GPS的卫星信号频段不同,一些固有的嵌入式系统设计又未改进,经常会出现系统辐射干扰影响北斗接收模块信号捕获灵敏度的情况。本文以北斗卫星导航系统的B1频点接收模块为例,介绍北斗接收模块的组成、嵌入式系统与北斗接收模块的关系;分析嵌入式系统造成的辐射干扰对北斗接收模块捕获灵敏度产生负面影响的原因,并总结出一些改进措施和设计中需要避免的情况。     

北斗卫星系统在空间飞行器天基测控中的应用研究

鉴于北斗卫星系统在空间信息传输中的重要作用,结合我国空间飞行器发展现状及应用需求,对基于北斗卫星系统的空间飞行器天基测控技术进行研究。介绍了北斗卫星系统组成及应用前景,论述了天基测控技术在提高空间飞行器测控能力方面的巨大优势及国内外天基卫星资源的建设及发展现状,给出了基于北斗卫星的空间飞行器天基测控系统组成模型,并结合北斗卫星系统特点及空间飞行器特殊应用需求初步梳理了北斗卫星应用于空间飞行器天基测控需解决的“扩展服务接入”、“高速数据传输”、“信息安全传输”三项关键技术,最后通过北斗卫星通信链路试验表明性能指标满足空间飞行器天基测控需求。     

北斗二代系统B1频段中频信号的生成方法

研究一种北斗二代卫星导航系统B1频段信号的生成方法,以实现B1频段下的北斗二代卫星信号.上述方法可以替代昂贵的硬件信号仿真器,为后期北斗二代软件接收机的研究提供可靠的信号源.在Simulink软件平台上生成包括测距码的产生,自行搭建QPSK模块实现调制,以及难点部分的导航电文、载波和强度可调的噪声信号的最后叠加等,最终拟合成所需信号.后期通过对生成信号的快速FFT捕获进行验证,结果表明生成的信号完全具有北斗二代B1频段QPSK调制信号的所有特征,同时信噪比可调,可以用于北斗二代的信号处理,为北斗老二代系统的设计提供了参考.     

基于改进的冲突A*算法的卫星电源系统故障诊断方法研究

针对卫星电源系统的在轨故障诊断,提出了一种改进的冲突A*算法故障诊断方法;改进的冲突A*算法在冲突A*算法基础上增添了一个扩展节点消减模块,通过该模块可以达到故障隔离的目的,从而加快搜索速度;首先改进的冲突A*算法会生成一个候选诊断,然后在卫星电源系统模型中对应部件生成输出,当模型部件生成的输出与实际观测值不一致时,改进的冲突A*算法会缩减可扩展的冲突节点,然后生成下一个候选诊断并进行循环,直到搜索结束;采用多组件受约束卫星电源系统模型开展验证实验,结果显示,多重故障诊断中改进的冲突A*算法在搜索速度上相比冲突A*算法提升50%,证明了该算法在卫星电源系统故障诊断中应用的有效性。     

基于正交频分复用的低轨卫星移动通信同步控制系统设计

低轨卫星移动通信信息存在复用保护间隔,为实现对传输数据信息的精准定位,设计基于正交频分复用的低轨卫星移动通信同步控制系统;设置电源管理模块,初步协调BDG—MF—OS型卫星终端与ZIGBEE无线数据传输模块,将卫星通信信息反馈至网络与显示模块,实现低轨卫星移动通信同步控制系统的硬件设计;建立同步信号模型,通过信号调制解调的方式,完善待处理通信信息的复用保护间隔与循环前缀,实现正交频分复用处理的关键技术研究;分包处理通信数据,借助已知的短报文通信模式,连接同步通信协议,完成低轨卫星移动通信同步控制;与北斗型通信控制系统相比,正交频分复用技术作用下,低轨卫星的移动通信能力得到强化,较好地满足精准定位传输数据信息的实际应用需求.     

BP神经网络在测控设备自动调平系统中的应用

Ka频段车载测控设备在航天领域的快速发展，促进了电子水平传感器自动调平系统在车载测控设备的广泛应用。目前设备都是在跟踪目标前利用调平系统传感器反馈的信号进行调平，并计算出补偿误差，而在天线运转过程中重心变化又引入了一定的系统误差，降低了设备的外测精度。利用BP神经网络在天线实时跟踪目标时电子水平传感器反馈的信号预测误差，进行动态补偿。通过实际验证，证明可以减少设备测量误差和达到提高测量精度的目的。     

卫星通信系统星上处理中的调度问题及其算法

以往的卫星调度问题多侧重于地球站或测控资源的优化调度,实际上通信卫星本身包含许多调度问题。航天通信测控任务的新发展,要求通信卫星具有更强的星上处理与交换功能。该文主要研究卫星通信系统星上处理中的优化调度问题。卫星通信系统的常见多址联接方式是时分多址(TDMA)。该文描述了TDMA卫星通信系统星上处理中的调度问题。提出了相应的优化算法,并利用图论与网络最优化中的理论。说明卫星通信系统星上处理中的调度问题本质上是二部图的匹配问题,最后结合应用实例说明了优化算法与匹配方法的具体应用。     

轮毂电机电动车电子踏板诊断算法实验研究

轮毂电机电动车由于采用线控驱动技术,因此其故障诊断是重要的安全问题,其中电子踏板的故障诊断关系到整车安全,是至关重要的技术问题;提出了一种应用于轮毂电机电动车电子踏板模块的故障诊断算法;该算法采用门限值与相关性联合诊断方法检测出踏板信号的故障,对故障容错处理后计算出正常的信号值;采用LabVIEW RT工具对所研究的故障诊断算法进行了实验验证;实验结果表明,该诊断算法能准确诊断电子踏板的短路和开路故障,输出正常的信号值,提高了轮毂电机电动车的安全性。     

北斗卫星通信在超标准洪水监测中的应用分析

为研究北斗卫星在超标准洪水等特殊恶劣自然环境情况下的水文数据通信情况,以2020年7月8日昌江流域超标准洪水监测中北斗卫星通信的实际应用为实例,对荷塘水文站点的北斗卫星与GPRS 2种通信信道在不同降雨级别情况下收发的雨水情数据进行对比分析,统计水文遥测数据时效性和畅通率,计算数据准确性,分析北斗卫星通信雨衰情况.经过...     

基于测控数据挖掘的航天器故障诊断技术研究

近年来数据挖掘技术的快速发展使得利用航天控制中心积累的大量测控数据进行航天器在轨故障诊断成为可能.基于数据挖掘的故障诊断技术能够从历史数据中自动或半自动地获取潜在的诊断知识,从而有效解决故障诊断中知识获取困难的问题.在研究航天器实际测控数据特点的基础上,分析了传统故障诊断技术的优缺点,提出了基于数据挖掘技术进行航天器故障诊断的可行方法,指出了基于数据挖掘的航天器故障诊断技术下一步研究的主要方向.     

基于扩张状态观测器的卫星通信跟踪控制系统设计

当前卫星通信跟踪控制系统对精准度的控制仅能维持在微弧度量级,跟踪控制精度难以达到用户要求,为了解决上述问题,基于扩张状态观测器设计一种新的卫星通信跟踪控制系统。系统硬件主要设计了控制模块、传感器模块、电源模块与电机驱动模块,控制模块的核心芯片选用SXD320F2784型号,提高处理频率,电源芯片为TDG3320芯片,能够保证固定电压转换为可调电压,传感器模块通过AHRS轴向传感器、GPS、信标机组成,确保传感能力,利用L845N芯片设计电机驱动模块,增强额定电压。引入扩张状态观测器,通过系统初始化、天线经纬度计算、误差比较、卫星通信信号跟踪控制、驱动直流电机实现软件流程。实验结果表明,所设计卫星通信跟踪控制系统能够将跟踪精度从原来的微弧度量级提高到纳弧度量级,有效提升跟踪准确率,增强系统的干扰抑制能力,确保控制输入峰值达到与其要求。     

基于FPGA的高精度频率计

为了满足硬件工程师对高精度和高带宽测频仪器的需求,设计一种基于FPGA的高精度频率计。频率计包括外围的电压跟随电路和串口通信电路以及FPGA上的分频器模块、频率计量模块和串口通信模块,并使用Altera公司的Cyclone Ⅳ芯片作为控制核心。首先待测信号经过电压跟随器的稳压和隔离,然后将稳压信号接入分频器模块,分频器模块会把频率信号以1 kHz为界限分为低频和高频信号,并对低频信号和高频信号分别采用周期测频法和脉冲计数法测频。测量的频率数据可实时通过串口上传至上位机。经过测试,频率计能够实现1 Hz的精度、200 MHz的测频带宽以及多通道检测。     

基于无线传输的助力自行车中轴力矩测量系统的设计与研究

针对当前助力自行车力矩测量系统传感器体积较大、开发成本高、测量精度低以及中轴旋转过程中无法使用有线测量等问题,设计了一种基于应变检测原理和无线传输技术的新型力矩测量系统。该系统采用XKT-412高精度无线传输芯片及PIC12F1822单片机实现系统的软硬件设计,包括硬件电路设计、信号采集、信号处理及相关数据处理算法,且该系统体积小,成本较低。实验测试表明,输出频率与施加的力矩之间存在明显的线性关系,且实际输出频率与理论输出频率之间的误差小于0.5%,测量系统的输出特性符合设计要求,具有很好的推广及实际应用价值。     

基于CPCI总线的航天器通信信号设备故障检测系统设计

针对当前航天器通信信号设备故障检测系统受到噪声影响,导致系统通信设备故障信号检测精准度低,检测时间长的问题,设计基于CPCI总线的航天器通信信号设备故障检测系统;CPCI故障模拟模块利用RS232串行线控制注入机,采用故障注入器执行故障注入CPCI总线,接收控制系统参数和指令,使用时钟分配芯片传输时钟信号,通过CPCI检测板卡模块,配合FPGA实现接口控制,完成系统硬件结构设计,利用任务间相互依赖关系,实现任务间相互检测,通过终端网工作站定期发送多路通信网相关信息,返回无疵点检测结果,采用二次相关算法,提取多通道通信故障信号详细信息,准确估算通信信号时延,排除多通道网络噪声影响造成的通信故障,完成系统软件部分设计;实验结果表明,基于CPCI总线的故障检测系统的故障信号检测时间仅为1.8 s,故障信号幅度最大为28 dB,最小为1 dB,与实际变化幅度一致,通信设备故障信号检测精准度较高,能够有效缩短通信设备故障信号检测时间。     

航天器大功率直流电源数字均流方法

针对航天器大功率直流电源系统电源模块的均流问题,提出了直流电源系统数字均流方法。该方法以供配电主控软件为均流核心,将各直流电源模块进行并联输出,通过以太网与各直流电源模块进行数据交互,采集各直流电源输出电流,通过均流算法调节直流电源输出电压,以达到电源均流的目的,此方法在现有直流电源的基础上,设计了大功率直流电源并联硬件电路,包含输入控制单元、远端补偿电路和输出控制单元,软件上设计供配电主控软件,包含均流控制功能、供配电流程功能和电源模块监控功能。通过实际硬件环境试验表明,该方法均流精度高、响应速度快、故障控制能力强,在航天电源领域具备较高的实用价值。     

级联三稳态随机共振的特性研究及应用

针对强噪声环境下存在的微弱信号检测困难的问题,以级联三稳态随机共振系统为研究对象,利用信噪比增益和特征频率的频谱峰值作为判断指标,对三稳态随机共振的特性进行分析。仿真结果验证了通过调节级联三稳态随机共振系统的相关参数,能够获得比单级三稳态随机共振系统更好的随机共振输出特性。此外,针对弱信号在实际的齿轮故障诊断中难以提取的问题,提出级联三稳态随机共振齿轮故障的诊断方法。结果表明,该方法可以有效提取齿轮故障的微弱特征,进而实现齿轮的早期故障诊断,具有广泛的工程应用前景。     

基于速度平滑距离的高精度测量方法研究

随着卫星定位以及测定轨精度的提高,需要研究厘米量级的高精度测距系统。针对现有测控系统测量距离值存在较大随机误差的问题,提出了一种基于速度对距离值进行平滑的方法,以减小测距随机误差。为了保证速度的解算精度,给出了一种基于三阶锁相环路的跟踪接收方案,并对环路跟踪精度、速度平滑时间选择及优化等进行分析和仿真。仿真结果表明,新提出的接收方案和速率平滑距离方法能够实现对不同动态目标信号的有效跟踪,有效降低距离测量的随机误差,可为高精度航天测控系统提供一种解决思路。