• 2023年第44卷第3期文章目次
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    • >测控通信与导航
    • 面向一体化测试与运管的航天器指令技术研究

      2023, 44(3):1-9. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221227001 CSTR:

      摘要 (244) HTML (34) PDF 6.29 M (311) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有的航天器测试与运管程序通过word文档采用自然语言的方式进行描述,需要人工录入、集成、整合和校验,既浪费人力、时间,又容易因人为原因出错,不利于测试与运管程序在多用户间的快速交互,且存在安全隐患。针对该问题,借鉴NASA及ESA的PLEXIL、PLUTO、Timeliner-TLX、SCL等航天器指令设计经验,研究了面向航天器地面测试与在轨运管的航天器指令技术,该指令架构具备层次化、模块化、抽象化等高级程序特点,且具备对航天器进行工作过程监测与异常状态处置能力,便于航天器测试与运管程序的人机交互、数字化设计、交换共享与解译执行,可作为国内航天器测试与运管程序一体化设计的技术参考。

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    • 基于UAV的空地协同任务卸载策略研究

      2023, 44(3):10-15. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221012001 CSTR:

      摘要 (215) HTML (16) PDF 873.42 K (250) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着各行业对大批量信息处理需求的增加,移动边缘计算(Mobile Edge Computing, MEC)技术应运而生。而在陆地障碍较多、MEC服务器搭载不便的情况下,研究了一种无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)中继辅助用户卸载任务到基站的场景。针对该场景,提出了一种基于博弈论的最优任务卸载方法,通过联合优化任务卸载比例和卸载策略使得系统时延最小化。由于这两个变量之间相互耦合,因此将原优化问题转化为两个子问题求解。首先,在确定策略的情况下,证明了系统时延最小值存在的条件,得到了用户的最优卸载比例闭合解。然后,将原优化问题转化为任务分配问题,并建立博弈论模型。在证明了该模型存在纳什均衡(Nash Equilibrium,NE)的前提下,经过多次迭代,求解得到基于时延最小的用户任务卸载策略集。仿真结果表明:上述方法有效降低了全局计算时延,在时效性上优于其他一些常见的卸载方法。

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    • 一种网络化卫星测控系统多址接入算法研究

      2023, 44(3):16-23. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221227002 CSTR:

      摘要 (237) HTML (11) PDF 926.60 K (429) 评论 (0) 收藏

      摘要:大规模低轨卫星星座的出现,对地面测控系统提出了更高的要求,这使得网络化测控技术成为了各国研究的重点技术。本文针对低轨卫星网络化测控系统的接入问题进行了研究。首先,概述了传统低轨卫星星座发展历程及多址接入技术需求背景;然后,在分析传统CSMA(Carrier Sense Multiple Access,载波侦听多路访问)与TDMA(Time Division Multiple Access,时分多址)接入技术性能的基础上,提出了一种自适应接入方案,使得网络化测控系统在负载量较高或较低时都具有良好的网络性能。本文通过仿真验证了自适应接入技术在系统时延、吞吐量以及信道利用率上的优越性。

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    • 星载控制软件在轨动态重构技术研究

      2023, 44(3):24-30. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221020002 CSTR:

      摘要 (230) HTML (22) PDF 908.42 K (474) 评论 (0) 收藏

      摘要:为使星载控制软件可在轨动态重构,提出一种基于量子编程框架、无须操作系统支持、可实现多版本切换的星载控制软件在轨动态重构方法。在分析影响在轨动态重构关键技术基础上,从量子框架的面向对象运行机制出发来寻求软件框架对动态重构的支持;通过划分函数边界,将函数归类为内部函数和公共函数,避免了模块间的循环依赖;给出了函数向量表维护策略,并以版本号为导向实现了向量表切换。该方法在BM3803星载处理器平台进行了充分测试,结果表明:所提出的在轨重构方法系统无须停机、版本可回退且更新过程可靠。本方法占用内存小、平台依赖性弱、代码可复用性强,可推广应用至硬件资源有限的星载控制器终端。

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    • 星载晶振短稳对导航增强系统PPP精度的影响分析

      2023, 44(3):31-39. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230222001 CSTR:

      摘要 (169) HTML (7) PDF 1.96 M (363) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析星载恒温晶振(Oven Controlled Crystal Oscillator,OCXO)短稳对导航增强系统精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)精度的影响。本文首先介绍了OCXO短期频率稳定度的概念,然后根据其短稳特性进行噪声反演,最后建立了基于OCXO短稳噪声反演的系统PPP定位模型,将短稳量级不同的OCXO反演噪声引入模型并对系统最终PPP定位精度进行分析比较。实验表明:在无控制段调校星上时频的情况下,选用短稳量级为E-13的OCXO在中长观测时间段内(<1 000 s)可满足系统厘米级的定位需求。该分析可为低轨导航增强系统的时频指标设计提供一定参考。

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    • CCSDS统一空间数据链路协议应用分析

      2023, 44(3):40-46. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220927001 CSTR:

      摘要 (365) HTML (34) PDF 659.77 K (1095) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对TM、TC、AOS、Proximity-1四种空间数据链路协议的应用局限性,对CCSDS(国际空间数据系统咨询委员会)提出的统一空间数据链路协议(Unified Space Data Link Protocol, USLP)规范进行分析,介绍了USLP传输帧主导头和数据域中各个字段的设计驱动,以及与其他空间数据链路协议的差异。对于服务数据单元信道复用传输需求,梳理了物理信道、主信道、虚拟信道、多路复用访问信道的服务类型,明确了数据传输服务、信道复用、信道标识、服务数据单元之间的关联关系。以遥测遥控数据空间链路传输为例,分析了USLP的适用性和推荐设置。

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    • 无人机测控链路信道传播损耗模型研究

      2023, 44(3):47-52. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220613001 CSTR:

      摘要 (204) HTML (18) PDF 1.13 M (500) 评论 (0) 收藏

      摘要:无人机测控链路的稳定可靠是确保无人机充分发挥军事和民用效能的重要保证之一。针对无人机测控链路系统设计中的空间传播损耗精确计算问题,参考ITU-R(国际电信联盟无线电通信组)P.528传播损耗模型,从自由空间损耗、大气吸收损耗和可变损耗三个方面进行了仿真研究,获得了视距条件下三种损耗衰减值与传播频率、通信距离、通信终端高度等参数的一般关系。根据提出的传播损耗精确计算方法,对某无人机典型应用场景下的传播损耗进行了分析计算。与传统损耗模型的计算结果相比,采用的方法可以获得更加精确的计算结果,对无人机测控装备的设计研制具有重要的借鉴意义。

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    • 一种开放式模块化星载综合电子系统的设计与实现

      2023, 44(3):53-60. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220920001 CSTR:

      摘要 (175) HTML (37) PDF 1.89 M (364) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提升卫星综合电子系统的标准化、通用化设计能力以及智能化、网络化应用水平,本文提出并设计了一种开放式模块化星载综合电子系统,通过了工程型号的实际应用验证。该综合电子系统以层次化的总线体系结构以及通用化的硬件模块、软件构件为基础构建形成一套标准服务功能包,能够根据不同的任务场景按需选装所需的功能单元,显著提升综合电子系统的货架式集成组装研制能力,同时借助统一的信息通信服务网络和软硬件基础组件,为综合电子系统的模块化升级扩展、设备级的功能重构与重组、系统级的故障容忍和恢复能力奠定了坚实的基础,为实现航天器整体的高质量、高效率、效益研制与运行提供了有力的技术支撑。

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    • 北斗双向授时技术在遥测地面站组网中的应用研究

      2023, 44(3):61-68. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221209001 CSTR:

      摘要 (193) HTML (17) PDF 1.41 M (526) 评论 (0) 收藏

      摘要:卫星授时以其安全、可靠、稳定、精准等优势广泛应用于各领域。本文立足遥测地面站对时间的高精度、协同性、实时性、网络化的需求,在简述了几种典型授时技术应用特点的基础上,深入开展了北斗卫星授时技术研究。首先对北斗时间系统的组成,以及单向、双向授时技术优缺点等进行了论证,重点分析了RDSS(Radio Determination Satellite Service,卫星无线电测定业务)双向授时的技术实现、理论推导、误差影响和精度评估等;然后,结合遥测地面站授时现状和需求,提出了遥测地面站组网应用中时统的总体思路,通过三级控制、统一溯源、内外互联、由点到面的模式,构建了“以北斗双向授时为主,NTP(Network Time Protocol,网络时间协议)计算机网络授时为辅”的网络化授时体系,并对遥测地面站组网应用场景和入网策略进行了分析论证。本文研究具有较强的实践性和可行性,可为网络化授时应用提供参考。

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    • >MEMS与传感器
    • 高冲击试验测试装置及校准技术研究

      2023, 44(3):69-77. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221203001 CSTR:

      摘要 (178) HTML (9) PDF 3.65 M (454) 评论 (0) 收藏

      摘要:研制出Hopkinson杆(霍普金森杆)高冲击加载装置,搭建起高冲击测试校准系统,基于LabVIEW和Matlab软件开发环境,编写系统控制程序,数据分析与处理程序,以高冲击MEMS加速度传感器为被测对象,开展冲击测试与校准技术研究,解算出传感器冲击灵敏度和频率响应指标。试验结果表明:利用该试验测试装置对冲击传感器进行测试校准,满足传感器主要静态指标测试要求;对传感器频响指标进行测试校准,得到传感器幅频特性和相频特性曲线,满足传感器动态特性测试要求。该Hopkinson杆冲击试验测试校准装置及测控系统能够实现冲击加速度传感器主要静态特性和动态特特指标的测试校准要求,平均灵敏度为0.657 548 μV/g,不确定度优于4%,幅值线性度偏差≤±5%的工作频带为12.5 kHz。本研究对高冲击试验测试的应用提供一定借鉴和参考。

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    • 压阻式大扭矩动态六轴力传感器设计

      2023, 44(3):78-85. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221203003 CSTR:

      摘要 (141) HTML (23) PDF 3.59 M (373) 评论 (0) 收藏

      摘要:六轴力传感器在智能制造、精密装配、运动医疗等领域有着重要应用价值。本研究以大量程六轴力传感器为研究目标,针对六轴力解耦测量和交叉干扰抑制的技术难题,提出了一种压阻式大扭矩动态六轴力传感器的设计方法。在传感器结构设计中,采用4个直梁式三轴力传感器组合的方式进行载荷分摊,满足大力值和大扭矩的测量需求;在三轴力传感器设计中,利用弹性体应力对称性分布的特点和惠斯通电桥平衡原理,布置传感器敏感电阻并组合成测量电桥,实现三轴力的解耦测量;根据六轴力传感器在三轴力和三轴力矩作用下的应力变化规律,采用矩阵解耦的方式实现六轴力解耦测量。

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    • >雷达与对抗
    • 多普勒测风激光雷达风廓线探测精度对比分析

      2023, 44(3):86-97. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220914001 CSTR:

      摘要 (203) HTML (17) PDF 4.08 M (355) 评论 (0) 收藏

      摘要:在晴空干洁的大气条件下,多普勒测风激光雷达能够以较高的时间、空间分辨率,获得大气三维风场信息。为验证北京遥测技术研究所研制的WINDLE LIDAR型多普勒测风激光雷达探测的准确性,2020年4月~5月,用该雷达在北京市南郊观象台和L波段探空雷达进行同时同址对比观测。2022年6月~7月,用该雷达与北京遥测技术研究所的WINDLE U7相干测风激光雷达进行同时同址对比观测。通过对数据进行相关性分析,得到比对结果如下:1)垂直探测距离大于5 km,最大探测高度可达8.5 km;2)与L波段探空雷达对比,风速和风向数据拟合总相关系数分别为0.990和0.998。总体风速和风向的系统偏差、标准偏差分别为0.114 m/s和3.078°、0.489 m/s和3.969°,二者具有较好的一致性;3)与WINDLE U7雷达对比,风速和风向数据拟合总相关系数分别为0.999和0.999。总体风速和风向的系统偏差和标准偏差分别为0.209 m/s和1.077°、0.255 m/s和1.220°,可以看出该雷达系统的优越性。

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    • 珠海一号高光谱卫星辐射精度真实性检验研究

      2023, 44(3):98-106. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221108003 CSTR:

      摘要 (177) HTML (12) PDF 3.24 M (368) 评论 (0) 收藏

      摘要:“珠海一号(OHS)”高光谱商业遥感卫星数据在国民经济建设中发挥着越来越重要的作用。当前,针对商业遥感卫星数据质量精度的验证和评价研究成果较少。本文基于地面实测数据,对OHS卫星高光谱数据的辐射精度进行了真实性检验和定量分析。结果表明:OHS卫星表观辐亮度与实测结果具有较好的线性相关关系,相关系数R2大于0.7。与实测结果相比,OHS卫星各通道表观辐亮度值整体偏低,但两者光谱曲线形态基本一致。随着时间的推移,OHS传感器性能可能存在衰减,不同通道的衰减程度不一;在31个通道中,与实测值之间的相对差异在20%以内的通道数为9个;在20%~30%之间为14个,30%~40%为8个。

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    • 一种Ka频段宽带宽角扫描微带天线

      2023, 44(3):107-115. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220901001 CSTR:

      摘要 (199) HTML (21) PDF 2.90 M (234) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对低剖面微带天线带宽窄的问题,设计了一种高度仅为0.11λ0的双层贴片开槽微带天线,通过双贴片同时馈电的方式,展宽了微带天线的带宽,实现了驻波带宽达到17.9%。经过HFSS(High Frequency Structure Simulator,高频结构仿真器)设计仿真结果表明:该天线单元具有良好的阻抗匹配特性,驻波带宽在17.9%,增益为5.89 dB,符合宽带天线的标准。将该天线单元组成6×6阵列,通过仿真分析得出,天线在31.0 GHz~36.5 GHz频带范围内VSWR(电压驻波比)≤2,相对带宽达到16.4%,增益达到20.28 dB,-60°~60°扫描范围内具有良好辐射特性。该天线具有小型化、易于集成、制造简单等优点,可用于多种通信系统中,应用前景良好。

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    • 基于FY-3C/VIRR地表温度数据的上海市热岛效应时空特征分析

      2023, 44(3):116-122. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220725002 CSTR:

      摘要 (166) HTML (8) PDF 1.27 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市热岛效应是当前城市生态领域关注的焦点问题之一。本文以上海为例,基于FY-3C/VIRR LST数据,通过计算研究区的热岛强度指数与热岛比例指数,定量分析上海市2019年全年城市热岛效应的时空变化特性。结果表明:上海市2019年全年各月份的总热岛区域面积均在40%以上,城市热岛效应较为显著,其中7月份总热岛区域面积最大;上海市热岛效应的空间分布呈现出“北热南冷”的格局,热岛效应主要分布在中部和北部; 上海市5—7月热带比例指数较高,为较严重热岛,随着8月份平均地表温度的继续升高,热岛比例指数有所下降。

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    • 基于DJI精灵4多光谱版无人机的红树林精细分类

      2023, 44(3):123-130. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221205001 CSTR:

      摘要 (149) HTML (8) PDF 22.10 M (447) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文基于DJI(大疆)精灵4多光谱版无人机能够同时获取地表可见光照片和多光谱影像的特点,提出了使用摄影测量技术构建冠层高度模型(CHM)的方法,并结合多光谱影像应用于红树林分类。将上述方法应用于广东省湛江红树林国家级自然保护区高桥镇研究区,结果表明:基于无人机摄影测量技术构建的红树林CHM与多光谱影像结合后能够大幅提高红树林的分类精度,可替代传统的机载激光雷达数据;DJI精灵4多光谱版无人机数据获取效率高,能够实现高精度的红树林分类,在红树林监测业务工作中具有推广应用价值。

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