• 2023年第44卷第6期文章目次
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    • >测控通信与导航
    • 一种高速跳频无人机自组网终端设计与实现

      2023, 44(6):1-10. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230609001 CSTR:

      摘要 (276) HTML (123) PDF 3.11 M (527) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着无人机集群的作战应用日益广泛,无人机集群实现机间组网和任务协同愈发重要。在战场复杂电磁环境下,设计具有良好抗干扰性能的网络终端已成为一项重要需求。本文设计了一种基于高速跳频通信体制的无人机自组网终端,并对研制的终端产品进行了接收灵敏度、抗干扰能力和组网功能测试。测试结果表明:跳频无人机自组网终端具有良好的灵敏度和抗干扰性能,具备多节点组网能力,设备具有高集成度、低功耗、低成本、轻量化的特点。

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    • 航天器电子信息数据流协同设计系统应用

      2023, 44(6):11-18. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230727001 CSTR:

      摘要 (215) HTML (22) PDF 935.51 K (322) 评论 (0) 收藏

      摘要:航天器电子信息数据流涵盖了航天器遥测数据、遥控数据、内部通信数据及相关数据处理准则、数据传输协议等,是各种数据及其处理方法、协议的结合体。电子信息数据流设计过程涉及大量人员协同及迭代,均依靠文档作为主要传递方式,技术手段不足。本文提出一种航天器电子信息数据流协同设计系统,致力于数据源、设计工具、传递方式的统一,便于快速迭代中进行状态控制,实现全流程数字化传递,提高数据流总体设计能力和协同设计水平。

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    • 一种高速可靠的大体量星载软件重构方案设计

      2023, 44(6):19-28. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230527001 CSTR:

      摘要 (196) HTML (33) PDF 1.21 M (357) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着星载软件的复杂度与体量不断增加,对软件在轨重构并进行更新维护的功能愈发重要。当软件越来越大时,使用低速通道进行重构的方案在时间上难以满足在一个测控弧段内重构软件的需求。同时,大软件使得数据存储空间更为紧缺,无法使用三模冗余等传统方法保证程序数据的可靠安全。因此,本文提出了一种使用高速通道的可靠的大体量星载软件重构方案。以固化在PROM(可编程只读存储器)上的引导监控程序作为根本保障,构建一个存于MRAM(磁随机存储器)上专门用于高速重构软件的安全模式程序作为方案核心,并给星载软件加入自重构功能作为最常用的重构方式。通过地面测试与在轨实验表明:该方案能够保证大体量软件重构功能的高速度与高可靠性,让星载软件的更新与维护更加安全与便捷。

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    • 基于FPGA架构的高可靠在轨重构系统设计

      2023, 44(6):29-34. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230810001 CSTR:

      摘要 (253) HTML (24) PDF 831.83 K (374) 评论 (0) 收藏

      摘要:航天设备与地面设备相比,制造成本高,对空间环境的适应性要求也高。为了延长航天器寿命,提高其在轨工作的可靠性,需要考虑航天器在空间环境下的可维护性需求。针对航天资产在轨软件实现功能维护的需求,研究空间环境应用背景下的高可靠在轨可重构技术。基于FPGA芯片在航天器领域中应用的广泛性、灵活性及可靠性,设计了一种FPGA架构下的高可靠在轨重构系统。该系统的优势在于充分利用星载设备中普遍使用的“SRAM型FPGA+反熔丝FPGA”的硬件架构,在实现SRAM型FPGA动态刷新功能的基础上仅通过软件更改来增加在轨重构功能,极大降低了硬件更改的成本,扩展了可重构功能的应用范围。在某航天器星载设备中应用该在轨重构系统,通过实际飞行经历,验证了该架构系统设计方案的可行性、可扩展性及可靠性。

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    • 一种基于Kalman滤波的双电机消隙天线跟踪控制系统

      2023, 44(6):35-42. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230621002 CSTR:

      摘要 (155) HTML (20) PDF 1.41 M (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先本文给出了天线跟踪控制系统组成及原理框图,阐述了系统闭环工作流程;其次,针对天线跟踪目标过程中,跟踪接收机输出的目标与天线波束中心角误差受随机误差分量的影响,采用Kalman滤波算法对获得的实时角位置数据进行滤波处理;然后,对天线跟踪控制系统进行了建模,给出了系统动力学模型,对采用的双电机消隙设计方案进行了仿真;最后,通过挂飞试验验证了系统工作的可靠性。

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    • 基于天通卫星系统的天基测控技术

      2023, 44(6):43-50. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230802001 CSTR:

      摘要 (272) HTML (73) PDF 22.90 M (223) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对卫星测控资源紧缺的现状,为满足未来大规模卫星用户对测控资源的使用便利性这一需求,研究利用天通卫星进行近地低轨卫星测控服务的能力。天通作为高轨移动通信卫星系统,具有传输实时方便、服务安全可靠和综合效费比高等多方面的特点。首先,分析了天通卫星对不同倾角、轨道高度卫星的测控覆盖时长,以及对载人航天任务空间站和火箭进行测控的服务能力。然后,基于天通民用系统现有的系统架构,详细介绍了天通系统支持低轨测控的系统改造方案以及工作流程。最后,结合目前的技术发展趋势和天通卫星能力现状,描述了天通卫星在天基测控和低速中继两种任务场景中的应用前景。

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    • 基于XTCE标准的遥测参数装订与核对研究

      2023, 44(6):51-56. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230330001 CSTR:

      摘要 (211) HTML (16) PDF 7.56 M (345) 评论 (0) 收藏

      摘要:面对我国现代航天高密度发射的需求,精准高效的遥测参数装订与核对尤为重要。本文基于XTCE标准定义的遥测参数格式,构建了XTCE标准对遥测参数数据底座,实现遥测参数的统一标准、统一管理和统一平台。阐述了XTCE标准的结构、火箭遥测数据库的生成和数据底座的构造。实现了对大型火箭遥测参数的自动装订,大幅提高了工作效率。

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    • 基于容器云的地面测控资源池日志管理系统的研究

      2023, 44(6):57-63. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230206001 CSTR:

      摘要 (181) HTML (16) PDF 2.67 M (282) 评论 (0) 收藏

      摘要:新型航天地面测控装备基于商用服务器集群,采用虚拟资源池架构和容器云技术,按需进行测控资源调度和测控业务能力生成。和众多服务设备一样,日志是系统故障诊断的主要途径,由于海量日志可能分散在资源池系统中的不同位置,传统的流式日志采集和分析模式难以大批量管理信息,经常导致系统异常发现不及时、排查效率低、定位难度大等问题,日志的检索和统计缺乏行之有效的手段,弊端明显。针对这种地面测控资源池系统的运维管理需求,本文设计了一种基于容器云的日志管理系统,将平台日志和应用日志聚合管理,根据用户需求和运维目的分类检索并定制可视化日志显示,为使用者精准分析系统异常、快速进行系统维护提供有效支撑。

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    • >雷达与对抗
    • 基于交互融合的高精度图像融合算法的研究

      2023, 44(6):64-71. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230704002 CSTR:

      摘要 (206) HTML (59) PDF 6.00 M (176) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对可见光和SAR图像融合,提出了一种基于跨模态差分感知和注意力机制的交互融合(TDPAM Fusion)算法,能有效保留可见光图像中的纹理结构和SAR图像的细节信息。首先,采用跨模态差分感知融合(Cross-Modal Differential Perception Fusion,CMDAF)模块提取图像的互补信息,避免真值缺失并提高融合精度。其次,通过坐标注意力机制(Coordinate Attention,CA)提高特征提取的准确性和效率,增强语义信息的集成。最后通过交互融合算法(Interactive Fusion Module,IFM)将特征自适应融合。设计了相应的大型基准数据集,用于网络模型的训练和测试。实验结果表明:TDPAM Fusion融合算法可以获得包含清晰SAR信息的高质量可见光图像。此外,融合算法将互信息(Mutual Information,MI)、空间频率(Spatial Frequency,SF)、视觉保真度(Visual Fidelity,VIF)和相关系数(Correlation Coefficient,CC)等关键指标,分别提高了约6.41%、10.36%、14.25%和4.74%。

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    • 大气探测激光雷达组网观测一致性研究

      2023, 44(6):72-79. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230506001 CSTR:

      摘要 (185) HTML (10) PDF 10.00 M (220) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过激光遥感获取气溶胶、云垂直分布情况,对研究气溶胶、云微物理特性、辐射强迫效应以及污染物传输等具有重大意义。在实际应用中激光雷达受激光器能量、发散角以及透过率等影响,会导致各雷达面对同一目标物探测数据不一致。随着地基大气探测激光雷达逐步规模化、标准化,对雷达组网观测一致性开展研究具有重要意义。为保证组网激光雷达数据高质量和高可靠性,在雷达系统自标定基础上,利用太阳光度计、大气分子模型获取激光雷达系统常数,确保各激光雷达回波信号定量可比。通过激光雷达组网观测进行探测目标一致性比对试验,以验证激光雷达系统探测一致性精度。结果表明:标定后,532 nm距离修正信号在1~2 km区间相对偏差从64.89%降低到22.16%,在2~5 km区间相对偏差从49.26%降低到8.90%,在9.5~11.5 km相对偏差从46.83%降低到10.91%;532 nm退偏比在1~2 km区间相对偏差从69.68%降低到20.68%,在2~5 km区间相对偏差从71.24%降低到6.69%,在9.5~11.5 km相对偏差从140.24%降低到9.02%;532 nm后向散射系数在1~2 km区间相对偏差从37.45%降低到23.63%,在2~5 km区间相对偏差从29.15%降低到21.45%,在9.5~11.5 km相对偏差从76.02%降低到24.16%。组网激光雷达数据结果一致性较好,可在多站点进行高精度探测,在气候变化研究、碳排放监测和环境研究等领域发挥重要作用,为大规模大气变化规律研究提供高质量、有效数据。

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    • 基于二阶Keystone变换的FMCW SAR动目标成像与参数估计

      2023, 44(6):80-89. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230804001 CSTR:

      摘要 (163) HTML (47) PDF 2.87 M (289) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文研究了一种适用于调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的地面动目标成像与参数估计的方法。首先,建立FMCW SAR系统下的动目标回波模型,通过多普勒频移补偿和时频代换,提出了一种基于二阶Keystone变换校正动目标回波距离弯曲的方法。其次,用Hough变换去估计动目标距离向速度,并据此进行距离走动校正。最后,采用Wigner-Hough变换估计动目标的多普勒调频率,通过补偿二次和三次多普勒相位实现动目标的精确聚焦。仿真结果表明:该方法对参数估计有较高的准确性,同时估计的参数对动目标成像有较好的聚焦效果。

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    • 基于星载气象雷达的非线性调频信号优化设计

      2023, 44(6):90-100. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230811001 CSTR:

      摘要 (157) HTML (13) PDF 1.76 M (262) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着天气观测、研究和规划的进展,气象雷达技术的开发工作取得了重大进展。脉冲压缩使新一代低成本、紧凑型星载天气雷达系统成为可能。为了抑制脉压带来的距离旁瓣,目标探测雷达通常采用基于幅度调制和失配滤波的方法,但由于其存在主瓣扩展和功率损失等缺点,不适用于气象观测。非线性调频(NLFM)信号可以调整其功率谱密度,在明显不降低信噪比的情况下提供较低的旁瓣输出。本文设计了一种新的波形优化框架。该框架通过多目标粒子群优化算法(MOPOS)构造了一种针对气象粒子目标的非线性调频(NLFM)脉冲压缩波形,实现了极低的距离旁瓣电平和较高的多普勒容限,可以显著地缓解非常有限的卫星峰值功率的限制和卫星平台运动导致的多普勒对系统影响。仿真实验结果表明:改进的非线性调频波形具有良好的性能。

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    • 全闭环条件下机载主被动雷达数字化仿真技术研究

      2023, 44(6):101-110. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230821001 CSTR:

      摘要 (161) HTML (56) PDF 1.98 M (315) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着计算机仿真技术的发展,可以结合实际雷达工作流程和处理算法来实现装备的数字孪生,从而脱离传统射频设备或半实物硬件平台。本文介绍了主动雷达搜索、跟踪及SAR成像的信号级仿真,被动雷达搜索、跟踪的功能级仿真流程和相关实现算法,并通过主被动雷达仿真基础运行软件进行算法集成,在闭环仿真验证平台下与控制、散射源和辐射源分系统进行交互,根据其输入的控制指令与回波数据实现各模式下的雷达处理,最后反馈给控制分系统,实现了闭环工作模拟。试验结果验证了该仿真技术的工作流程与信号处理算法的正确性,所给出的部分干扰过程分析进一步说明该技术在机载主被动雷达设备的预研和复盘中具有广泛的应用前景。

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    • >MEMS与传感器
    • 大规模箭载无线传感网络技术研究

      2023, 44(6):111-118. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230726002 CSTR:

      摘要 (221) HTML (24) PDF 4.53 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:无线传感网络技术是未来火箭测量系统发展的关键技术之一,大规模的箭载无线传感网络技术是箭载测量系统的发展趋势。简单介绍了现有箭载无线传感器网络的应用以及目前国内对于箭载无线传感网络的研究现状,归纳了其技术特点,在此基础上提出了对新一代大规模箭载无线传感器网络设计的思路与相关技术,为进一步实现箭载测量系统的“无缆化”提供参考。

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    • 石英谐振加速度计振梁内部热应力的抑制方法研究

      2023, 44(6):119-125. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230905001 CSTR:

      摘要 (189) HTML (25) PDF 1.85 M (304) 评论 (0) 收藏

      摘要:石英谐振加速度计具有抗干扰能力强、准数字输出和易于集成等优点,但温漂成为了制约其稳定性指标的关键因素。本文通过全石英无异质材料设计和热应力隔离结构方案有效抑制加速度计振梁内部产生的热应力。传感器敏感结构由惯性质量块、铰链、固定基底和微谐振器组成,均采用石英晶体材料制备,且两个微谐振器呈差动布置可以通过差分对振梁内热应力进行部分抑制。通过微谐振器的四边形框架设计可以将工作环境中产生的热应力与振梁隔离,再对固定基底上的热应力敏感部分进行拓扑优化设计来抑制工作时从固定锚点处传递至振梁内部的热应力。本文对石英谐振加速度计进行了全温度下的有限元仿真计算分析,工作环境温度从室温到75 ℃,微谐振器振梁内部产生的热应力经优化后减少了99.41%以上。

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    • 高温压力传感器无引线封装研究

      2023, 44(6):126-131. DOI: 10.12347/j.ycyk.20230809001 CSTR:

      摘要 (198) HTML (13) PDF 17.87 M (261) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高温压力传感器有引线封装在恶劣环境下的弊端,本文对无引线封装进行研究。首先,对无引线封装结构进行设计,并明确了适用无引线封装的高温压力敏感芯片结构;其次,研究了耐高温低应力气密封装工艺、低应力黏片工艺、无引线电气互联工艺,并实现工艺兼容。最后,将该无引线封装结构应用于高温压力敏感芯片,评估无引线封装效果。经测试,无引线封装结构漏率为10E-8 Pa·L/s,工作温度达300 ℃。本文的研究将拓展高温压力传感器应用领域,提高传感器恶劣环境的适应性及可靠性。

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