皮卫星电源系统的设计与仿真

为了满足皮卫星微小型化的要求,提出了一种新型卫星电源系统的设计方案.太阳电池阵 蓄电池组系统采用目前国内效率最高的三结砷化镓太阳电池阵和比容量最高的锂离子蓄电池,电源分配和变换广泛使用超低功耗工业级集成化器件,并且采用合理的筛选和测试手段保证系统可靠性.通过对太阳电池阵、蓄电池充放电和卫星负载进行建模,结合电源系统在轨运行的条件,仿真了卫星实时的能量状态,计算了在故障条件下电源系统的响应,以蓄电池容量变化作为能量平衡的判断依据.各种环境测试结果表明电源系统有效可靠,能量平衡仿真结果表明浙大皮卫星的能量策略不仅满足在轨运行条件,而且具有较强的抗故障能力.     

数据通道对伪码跟踪环跟踪性能的影响

针对再生伪码测距应用中测距通道和数据（遥控或遥测）通道同时工作时的不同功率分配情况,分析了数据通道在PCM/PSK/PM和SP-L/PM两种调制方式下对伪码跟踪环跟踪精度的影响,同时还考虑了频率参考源不稳定引入的影响.理论分析和仿真结果表明,跟踪性能的下降取决于测距信噪比和信号干扰比,而信号干扰比又同数据速率与伪码速率之比有关,而且随着这个比值的增大呈现出极大值和极小值有规律的交替变化.通过合理选择数据速率,以及在正常的再生伪码测距信噪比条件下,跟踪性能损失很小,同时频率参考源不稳定的影响可以忽略.     

谐振式光纤陀螺数字检测系统中A/D、D/A研究

谐振式光纤陀螺(Resonator Fiber Optic Gyro,R-FOG)是基于Sagnac效应产生的谐振频率差来测量旋转角速度的一种新型光学传感器.对R-FOG数字检测系统中A/D、D/A位数及量化精度进行了研究.在A/D端,利用过采样和低通滤波技术相结合,扩展A/D精度;在D/A端,利用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)提高有限位D/A的量化精度.最后将上述方案应用于实际的数字处理专用DSP芯片,利用12位A/D和14位D/A,组建了R-FOG数字检测系统,得到了和理论相类似的解调曲线,在此基础上,初步获得陀螺转动信号.     

谐振式光纤陀螺全数字闭环方案的算法研究

谐振式光纤陀螺是一种基于光纤环形谐振腔Sagnac效应的新型惯性传感仪器.与现有的其他类型陀螺相比,具有很多性能上的优势.在此提出了一种基于DSP技术的全数字闭环方案,并为这种方案建立了数学模型.借助用z变换表示各个环节的离散传递函数,设计并优化了跟踪谐振频率的算法,并将此算法在DSP中实现.     

谐振式光纤陀螺的研究进展

谐振式光纤陀螺作为新一代惯性旋转传感器的代表，被广泛研究．文章通过大量的文献调查和深入研究，对谐振式光纤陀螺的发展历史、基本工作原理、主要噪声因素及相应的补偿措施等进行了详细分析，并对谐振式光纤陀螺未来的发展趋势作了展望．     

纳米沟道中离子扩散系数

提出了一种测量纳米沟道中离子扩散系数的新方法.该方法的原理是:首先测出纳米沟道两端之间溶液电阻的变化,推算出两端离子浓度的变化,然后运用有限扩散理论,计算出纳沟道中离子扩散系数.根据本文的扩散系数测试系统,成功测得一定浓度的KCl溶液在纳沟道中扩散系数.结果表明离子在纳沟道中的扩散系数小于在宏观沟道中的扩散系数的现象.并分析了双电层效应和尺寸效应对纳沟道中离子扩散的影响.     

抗辐射加固的皮卫星用实时操作系统设计

针对皮卫星及其星载计算机不同于大型航天器的需求与软、硬件体系结构,提出一种具有抗辐射加固功能的实时操作系统（RTOS）设计.该操作系统的内核、文件系统、协议栈及相应应用编程接口的设计采用了精简的结构与功能,以及有针对性的可靠性技术;同时,面向操作系统自身、处理器与外设寄存器,以及存储器,设计了基于存储器加固、操作系统自检与硬件监测的抗辐射加固与故障检测、隔离、恢复机制.提高了星载计算机和皮卫星的可靠性.测试与试验验证表明,该操作系统功能正确,性能满足需求,抗辐射特性有效,资源消耗符合I级降额要求.目前,该操作系统已被应用于某皮卫星型号.     

基于近邻参考集与E2LSH加速的姿态敏感器故障检测

为满足高维、多状态姿控敏感器遥测数据的实时故障检测,提出了一种基于局部敏感哈希和子空间异常因子的故障检测算法.算法通过局部敏感哈希索引的建立和使用,检测全局故障点;通过子空间异常因子的计算,检测子空间故障点.提出了近似邻近参考集与缓存桶的概念,降低算法的时间复杂度.ZDPS-2卫星的姿控敏感器数据分析结果表明,该方法故障查准率89.3%,查全率100%,且泛化性能优于原始的子空间异常程度算法.该算法解决了原始的子空间异常程度算法实时性低、检测全局故障困难问题,可以满足姿控敏感器实时故障检测需求.     

四象限模拟太阳敏感器的高精度补偿标定方法

为了提高微纳卫星的定姿精度,针对四象限模拟太阳敏感器提出高精度误差补偿方法,设计完整的自动标定流程. 分析四象限硅光电池片光生电流的测量过程,将太阳光入射后的投影关系进行建模,提取主要误差源. 综合考虑各环节,对各路电流测量误差进行单独矫正,对机械加工与安装误差和忽略遮光罩厚度导致误差进行补偿,形成了完备的补偿方法. 实验结果表明,机械加工与安装误差为主要误差源,忽略遮光罩厚度导致误差的影响略大于电流测量误差的影响. 应用该方法在±40°视场范围内补偿前平均精度为3.072°（1σ）,补偿后平均精度为0.177°（1σ）,现有其他方法标定后精度为0.5°（1σ）,提出方法的精度提升了约3倍. 针对标定测试工序,设计全流程自动化标定测试方法,效率明显提高,适合大批量应用.     

用于星间通信的高灵敏度快捕算法

为实现微小卫星快速协同工作,满足星间通信链路对扩频信号捕获算法提出的高灵敏度与快速捕获的要求,对常用捕获算法的原理进行分析,针对传统信号捕获方法存在的捕获灵敏度低、捕获时间长、信噪比要求高等缺陷,提出一种适用于星间链路的FFT快速捕获算法,该算法在传统FFT码相位捕获法的基础上通过多路并行架构、特殊同步序列、降速率抽取、非相干累加等优化策略对传统算法的捕获灵敏度及捕获速度进行改善。基于对改进算法的可行性进行检验,首先通过理论公式推导了算法的极限灵敏度、抗干扰能力与理论捕获时间,其次,在MATLAB软件中设置典型任务环境对算法的各项性能进行仿真,最终通过搭建硬件测试平台对算法进行性能实测。仿真及硬件测试表明:该算法相对于传统捕获算法性能有明显提升,改进算法的极限捕获灵敏度可达-130 dBm,捕获时间小于100 ms,符合卫星通信环境设计需求,并已在自主研制的天平二号卫星的星间通信机中验证了其可行性;改进算法还可通过调节算法的并行路数、非相干累加次数等算法要素兼容不同应用环境需要。