基于维纳过程的卫星用光纤陀螺剩余寿命预测

卫星用光纤陀螺的剩余寿命预测是卫星健康状态管理中的一个关键问题。针对传统的退化过程建模不能考虑同批设备中个体差异的问题,提出采用一种基于维纳过程的随机变量模型对光纤陀螺在空间环境下的退化特性进行建模。该模型将维纳过程中的漂移系数看成随机变量以描述个体差异,传统的维纳过程是其特例。依据该模型,可以得到光纤陀螺的可靠性指标和剩余寿命信息。仿真试验表明,文中提出的退化建模方法的精度明显高于传统方法,具有一定的工程应用价值。     

宇航用光纤陀螺双应力步进加速退化技术

光纤陀螺在宇航环境中会承受多种环境应力的作用,针对光纤陀螺在单一加速应力作用下的极限问题,提出双应力交叉步进加速退化试验方法,实现了寿命和可靠性评估。通过建立包含剩余标准化系数的退化轨迹模型,描述了光纤陀螺退化量与应力水平的关系。基于累积损伤模型及时间折算的模型参数估计方法进行加速退化数据的统计分析,得到光纤陀螺在使用应力水平下的寿命及可靠性信息。以光纤陀螺为对象,验证了此方法的有效性。     

空间用光纤陀螺辐射诱导磁场误差变化机理研究

干涉式光纤陀螺在空间环境下受粒子辐射、电磁场等多种物理场共同影响,使角速度输出误差劣化。文章通过分析光纤陀螺磁场误差主要来源,推导了光纤陀螺磁场误差模型。基于磁场误差模型探究辐射对磁场误差相关参数的影响,建立辐射诱导磁场误差变化理论模型。在此基础上,通过影响机理分析和实验验证,确定辐射主要通过影响维尔德常数和光纤应力双折射进而影响光纤陀螺输出零偏。进一步地,通过搭建小型化光纤陀螺样机,对保偏光纤环进行辐射处理并进行了相应磁场误差测试。测试结果表明,光纤陀螺磁场误差随辐射总剂量发生变化,其变化规律符合辐射诱导磁场误差变化模型。     

基于一维漂移布朗运动的SLD退化失效建模

超辐射发光二极管(SLD)集LD大输出功率和LED宽光谱优点于一体,是光纤陀螺仪中的关键元件与薄弱环节,其可靠性在很大程度上决定了光纤陀螺仪的可靠性。针对SLD寿命长、失效数据难于获取的特点,研究了基于性能退化数据的可靠性评估方法。在对SLD进行失效机理分析的基础上,提出用一维漂移布朗运动模型对产品在环境应力作用下的退化特性进行建模,基于所得模型,由SLD的性能退化信息估计模型中的参数进而评估得到SLD的可靠性指标。这克服了传统可靠性分析方法依赖寿命数据的缺点,能够在没有寿命数据的情况下评估得到SLD的可靠性指标,从而可节约大量的试验经费和试验时间,在工程应用上具有重要的价值。     

光纤辐射致衰减效应

在空间辐射环境下,光纤会产生辐射致衰减(RIA),严重影响光纤在辐射环境中的应用。为了保证光纤在辐射环境中的工作性能,需要对光纤辐射致衰减效应进行研究。从辐射与光纤相互作用的机理出发,说明了辐射条件下引起光纤主要衰减的色心的形成和退化,并详细分析了辐射条件、光纤参数和传导光波等因素对光纤辐射致衰减的影响。在此基础上,总结了光纤辐射致衰减的主要模型,包括幂律模型、多成分饱和指数模型和拓展多成分饱和指数模型等。最后,介绍了光纤辐射致衰减效应的应用。     

宇航用光纤辐射效应及加固技术进展

光纤陀螺中的光纤环是受空间辐射影响最严重的部件,辐射环境下光纤损耗增加及光传输性能下降会影响陀螺的测量精度,甚至造成陀螺失效。本文对光纤的辐射效应规律及机理进行了分析,介绍了掺杂杂质离子法、包层控制法、预辐照法、光褪色心法等光纤的加固技术,旨在为该领域深入研究提供参考。     

用组合滤波消除动量轮对光纤陀螺的干扰

针对空间用光纤陀螺,提出了一种易于在FPGA内实现的组合低通滤波技术.卫星上的执行机构——动量轮在高速旋转时,会引发星体低幅高频振动,对于卫星来说属于有害振动.如果光纤陀螺的带宽过高,则高频振动会导致光纤陀螺噪声变大,甚至出现光纤陀螺输出混频现象,从而导致卫星的控制品质变差.综合滤波器的成本和效果考虑,提出一种FIR+IIR型组合滤波器设计方案,该方案使用516个逻辑单元,只占A54SX72A芯片资源的13.8％,可以附加在光纤陀螺数字闭环的FPGA程序中,其优点是便于实现高速滤波,提高滤除高频干扰信号的效果,这样用户就不必在其他终端中单独设计滤波器,从而可降低整星的控制系统配置成本,简化空间用光纤陀螺的应用配置.     

直接耦合技术在高精度光纤陀螺上的应用

在光纤陀螺光路结构中,Y波导与光纤环通过尾纤熔接形成闭合回路来敏感相对惯性空间的转动信息,而熔接点处引入的非互易相位差会制约高精度光纤陀螺检测精度,还会降低陀螺的环境适应性和长期可靠性.在某项目支持下,对Y波导与光纤环进行了直接耦合工艺处理,并将该模块应用到高精度光纤陀螺光路结构中.测试表明,在保证陀螺光路、电路、软件...     

光纤陀螺光学器件的空间辐射效应及防护技术

针对光纤陀螺用光学器件在空间辐射环境下受电离损伤和位移损伤影响性能下降的问题,分别分析了光纤、SLD光源、PIN-FET探测器的空间辐射效应。为保证光纤陀螺在空间的工作性能,从被动屏蔽和主动加固两方面讨论了光学器件的辐射防护技术。考虑到不同光学器件对不同类型辐射损伤的敏感性以及航天器载荷对重量的严格要求,从电离损伤屏蔽和位移损伤屏蔽两方面对屏蔽厚度进行了优化设计。通过对各光学器件辐射效应机理的分析,讨论了提高光学器件本身抗辐射能力的主动加固技术。     

光纤陀螺动力学特性研究及结构优化设计

针对光纤陀螺的工作环境和结构特点,用有限元方法分析了结构件的固有频率对结构参数的敏感性.根据结构几何尺寸对固有频率的影响,在不降低固有频率的基础上对光纤陀螺的结构进行了小型化和轻型化设计,改进后的体积缩小49.56%,质量减轻37%,一阶谐振频率提高19.1%.优化装配工艺也能提高陀螺在振动环境下的性能.采用绝缘子实现了电子线路走线最短,以及所有光学元器件无活动尾纤,并采用了焊点保护,提高了光纤陀螺的可靠性和一致性,试验验证了改进后光纤陀螺在振动状态下精度接近静止环境下的精度.     

光纤陀螺在小卫星上应用的研究

本文简述了光纤陀螺的基本原理、结构和国外发展状况,并提出了在卫星上用光纤陀螺代替传统的机械陀螺和激光陀螺进行姿态控制的思想。这种技术克服了传统机械陀螺的维护难和稳定性差的问题。     

低成本和商业卫星元器件抗辐射保证流程研究

为严格控制低成本卫星和商业卫星的研制成本,并缩短研制周期,有效手段之一是采用工业级器件、普军级器件,甚至是商用货架(Commercial Off-The-Shelf,COTS)器件。但是,研制成本与空间辐射环境适应性之间的矛盾是低等级器件和COTS器件在空间应用时需解决的主要问题。在分析低成本卫星和商业卫星空间辐射环境的基础上,结合NASA、ESA对低等级器件提出的评估筛选标准,思考了低成本卫星和商业卫星用电子器件抗辐射加固保证流程,为后续制定低成本卫星用元器件质量保证体系和大纲提供支撑。     

The control of radiation resistance in space solar cells

Solar cells, powering satellites and other space vehicles, can suffer substantial degradation in performance by electron and proton irradiation experienced in orbit. These effects are first described, and the behaviour of silicon solar cells compared with cells of gallium arsenide and indium phosphide, and the more recent thin film type cells. In particular, the paper will discuss the phenomenon of ‘photon degradation’ in silicon cells, and recent progress in understanding the defect mechanisms responsible for this effect occurring after illumination of irradiated cells. Strategies for improving the radiation resistance of silicon solar cells, including the use of ‘defect gettering’ will be discussed, while the effects of annealing radiation damage will be outlined. Finally, the paper will seek to identify areas where an improved understanding of defect behaviour is necessary to produce further improvements in performance. In particular, it highlights the need for fundamental studies of advanced solar cell structures and materials, including CIS cells, where significant improvement in radiation tolerance has been found.     

光纤陀螺光源稳定性研究

作为干涉型光纤陀螺光源的超辐射二极管（SLD）的稳定性对于光纤陀螺系统性能具有重要影响。文章系统地研究了SLD的光电特性、温度特性、光源驱动以及这些特性对于光纤陀螺系统的影响。     

星载DC/DC转换器辐射损伤预警方案设计

星载DC/DC转换器是卫星、航天电子设备中辐射易损单元之一.文中采用国际上新兴的电子故障预测与健全管理方法(ePHM),设计了基于PWM的星栽DC/DC转换器辐射损伤预警方案,可以在辐射致PWM损伤使基准电压漂移达到预警值时发出警报,为启动备用件赢得超前时间,避免卫星出现灾难性故障.     

Radio System Interference from Geostationary Satellites

Geostationary communications satellites have a potential for causing interference into terrestrial radio relay systems since present INTELSAT satellites as well as a number of U.S. domestic satellites transmit a downlink frequency in the 4 GHz common carrier band. Use has been made of recently measured spatial antenna radiation patterns of the AT&T KS15676 pyramidal horn-reflector antenna to calculate the interference noise into typical U.S. high density 4 GHz radio relay systems. The model employed uses the maximum allowed CCIR flux from the satellites so that the results are conservative since the flux from deployed satellite repeaters is normally below that level. Although certain cases such as east-west oriented existing systems with one or more direct exposures may experience noticeable interference, no significant noise problem is foreseen from this source even when the geostationary orbit is populated as heavily as one communications satellite every 3°.     

中高精度光纤陀螺的误差分析及抑制措施

光纤陀螺（FOG）是惯性导航系统中新发展起来的一代惯性测量元件,其性能深受光源、多功能光电集成芯片及光电探测器等光电器件的影响。文章阐述了中高精度光纤陀螺的主要噪声机理,对两个不同精度等级的陀螺进行了Allan方差分析。根据FOG噪声参数估计值判断出FOG中白噪声和分形噪声的含量,从而验证了FOG的精度级别,并给出了不同精度FOG的改进方案,为提高FOG精度提供了理论指导。     

星用短波红外成像仪的设计与实现

针对低轨卫星激光通信和大气层短波红外光谱分析的应用需求,设计并研制了一种星用短波红外成像仪。由于低轨卫星系统的抗总剂量辐射能力要求为20kRad(Si)以上,因此,该成像仪选用抗总剂量辐射能力达到20kRad(Si)的InGaAs焦平面探测器;采用宇航级元器件设计相应的时序驱动、温度控制、模数转换、图像传输、遥控遥测等硬件电路模块,组成成像仪硬件部分;应用PID温控算法实现成像仪精准控温,采用非均匀性校正算法和图像增强算法提升成像仪图像质量。经试验验证,研制的短波红外成像仪抗总剂量辐射能力达到25kRad(Si),动态范围大于等于61dB,非均匀性小于等于1.9%,满足低轨卫星短波红外光谱探测的要求。     

V.H.F.-turnstile-antenna performance as a function of antenna geometry on large cylindrical satellites

Until recently, development of v.h.f.-turnstile-antenna systems for satellites was carried out mainly empirically by using r.f. models, but computer programs are now available to assist in this. One of these programs has been used to model turnstile systems on large cylindrical satellites (of the size of current European scientific satellites) and some general conclusions have been reached concerning the choice of monopole base radius and inclination.