谐振式光波导陀螺激光双重锁频技术

基于Sagnac效应的谐振式光波导陀螺具有理论精度高及易集成化等特点是导航及制导系统中重要的发展方向。由于波导腔的小型化发展趋势,现阶段光波导腔自由谱宽通常达到GHz以上,并且谐振腔的谐振频率会随温度变化而漂移,因此对激光器调谐范围提出较高的要求。当激光器调谐范围小于谐振腔的自由谱宽时,谐振频率漂移出激光器的调谐范围而导致陀螺失锁;而增大调谐系数时,会造成激光器控制精度的下降,这在陀螺应用中是互相矛盾的。本文提出了一种应用于集成化光波导陀螺样机的半导体激光器双重锁频的方法,解决了光波导谐振腔的失锁问题,并且在保证温度变化不失锁的前提下通过提升激光器控制精度,将锁频精度从7.22°/h提高到2.86°/h,完成了尺寸为Φ18cm×20cm的谐振式光波导陀螺的集成化,其1h长期零偏稳定性为0.0073°/s。     

皮卫星星间高精度载波测距系统研究

高精度微波测距系统依赖于周期大于载波在星间传输时间的长期时钟误差影响的消除,需要超稳晶振源和精确的定时系统作为保障.微小型皮卫星体积小、功耗低的特点无法满足这些要求.我们提出一种基于双向载波测距的系统,同样能够消除长期的时钟误差,但是不需要复杂的定时系统.理论分析和试验表明,利用皮卫星S波段的双向载波测距,其精度可以达到亚毫米级.     

基于太阳电池板的皮卫星太阳矢量测量算法研究

以低轨道皮卫星为应用对象,设计了一种基于太阳电池板的太阳矢量测量敏感器。敏感器完全复用卫星体装供电的太阳电池板进行矢量测量。通过对太阳电池板Ⅰ-Ⅴ输出模型的分析,提出了一种计算电池片工作点变化、补偿温度影响的太阳矢量测量算法。算法以卫星各个表面太阳电池片的电流、电压、温度为输入,测量范围为整个空间。经过实验和仿真以及对非理想余弦特性、测量噪声和地球反照光影响的分析,敏感器单独工作时,一般情况下测量精度优于9.2°,任意情况下优于12.7°。     

基于中心频率检测的应答机载波捕获技术

针对基于理想型积分环路滤波器的二阶锁相环在无信号输入时,环路中心频率会随热噪声发生漂移的问题,研究了卫星星载测控应答机的载波捕获技术.为解决无信号输入下的环路中心频率漂移问题,在基于正交欠采样技术及全数字载波恢复环的接收机结构基础上,通过一级中心频率检测器控制环路.当检测到上行信号时闭合环路,避免了接收机中心频率在无信号输入时随热噪声发生漂移.给出了中心频率检测器的设计方法,分析了检测器漏检概率和误判概率之间的关系,并在此基础上给出了检测器的具体参数选择依据.     

双路闭环谐振式微光学陀螺

通过建模仿真,从改善陀螺输出带宽以及提高互易性噪声抑制能力出发,对单路闭环谐振式微光学陀螺(R-MOG)和双路闭环R-MOG进行了分析研究。相比于单路闭环R-MOG,双路闭环R-MOG在抑制互易性噪声的同时,能较好地改善输出带宽,并进一步提高陀螺系统的线性度。在此基础上,搭建了双路闭环R-MOG的实验系统,并进行了陀螺零偏稳定性以及输出响应特性测试。实验结果表明,陀螺1h的零偏稳定性为0.53°/s,在±1000°/s转速范围内,陀螺系统的线性度为99.995%。     

星载软件的语句级高效更新方法

为减少星载软件在轨更新过程对测控资源的需求量,缩短更新上注时间,提出了一种无需操作系统支持、上注数据量低、版本可灵活控制的语句级软件更新方法。该方法首先利用预编译命令进行程序空间优化,使得不同模块的代码在编译后存储于不同的段中,减少代码修改对加载文件的影响;其次通过逐段求解参考段与更新段之间匹配路径,并基于此进行各段的差异内容提取,大大降低差异补丁规模;然后通过版本引导程序设计,实现对卫星软件版本的灵活控制;最后通过对文件和程序进行可靠性设计,保证整个更新过程的安全性。结果表明:该方法在ZDPS-3A卫星平台进行了充分的测试,所提出的更新方法可应用于无操作系统的星载计算机,支持软件状态可回滚且更新过程可靠,同时相比传统的差异内容提取方法,补丁文件的规模降低量均值超过50.00%,可显著缩短更新上注时间。本方法能够充分满足星载软件低数据量更新的需求,可推广应用至包括微小卫星在内的多种航天器。     

基于GPS校准的皮卫星高精度时间系统方案

许多实际应用任务对皮卫星星上时间系统有较高的精度要求,传统采用实时时钟芯片（RTC）的时间系统方案难以满足需求,基于GPS的皮卫星星上时间系统应运而生。受能源限制,皮卫星携带的GPS接收机一般采用间歇性开机方式工作。本文设计实现了一种基于GPS校准的星上时间系统方案,提出了分级校正算法,并对算法中的参数进行了优化,实验表明,每天GPS接收机仅需开机1024 s,即可保证优于1 ms/d的星上时间精度。整个方案实现简单,且已应用于浙江大学研制的ZDPS-2皮卫星,满足了任务载荷5 ms时间精度的要求。     

谐振式光纤陀螺中偏振波动的影响

谐振式光纤陀螺是基于光学Sagnac效应产生的谐振频率差来测量旋转角速率的一种新型光学传感器。通过对其噪声源的大量研究表明，偏振波动是谐振式光纤陀螺中的主要噪声因素之一。我们主要就偏振波动的产生机理及相应的补偿措施进行了详细分析。     

电容式力平衡加速度计的设计

电容式微机械加速度计是一种将加速度转换成差分电容、通过检测差分电容的变化来检测加速度大小的一类高精度的惯性传感器.利用开关电容电路实现C-V变换,利用反馈静电力实现力平衡闭环控制,设计了一种电容式微机械加速度计.通过构建电容式加速度传感器及外围电路的数学模型,推导了闭环工作的系统函数.并对实际系统进行研制,最后给出了整个系统的测试结果.     

采样时钟抖动对伪码测距精度的影响

在皮卫星的伪码再生测距中,大量采用数字信号处理技术.而皮卫星体积小、功耗低特点决定只能采用较低指标的晶振源和简化的处理电路,两者带来的A/D采样时钟抖动会影响伪码跟踪环的跟踪性能,进而降低测距精度.分析了A/D采样时钟抖动在伪码测距处理过程中的噪声模型,并对码跟踪环的跟踪性能的影响进行了分析,仿真结果显示A/D采样时钟抖动、采样位数和中频共同作用影响伪码测距精度.