当前遥感卫星地面运行控制业务相对独立,涉及人员干预多、流程环节繁琐,遥感资源难以统一优化调度。将本体技术引入遥感卫星运行控制领域,在建立遥感资源知识体系基础上,搭建资源调度系统,进而制订推理规则完成资源冲突的自动识别与消解,最终实现遥感资源的统一优化调度。对提高遥感卫星资源调度的智能化水平和利用率提供了参考。

薄膜工艺具有加工高精度图形的能力,广泛应用于微波毫米波电路中。在设计薄膜滤波器等无源电路时,为了降低分析、计算难度,常采用理想模型,未考虑工艺制造误差及材料特性等影响,造成了实测值与计算结果有一定偏差。为了提高薄膜电路设计的准确性,对设备、人员相对稳定的薄膜工艺线各主要工序制造误差进行分析,通过大量实测数据,统计出了该工艺线制造误差范围,常规线宽偏差±4.5μm以内,关键线宽可控制在±2.0μm以内,线条厚度误差±20%以内。根据工艺制造能力,构建电路的三维多参数仿真模型,与理想模型进行对照,给出了薄膜工艺制造误差对滤波器电性能的影响,为今后准确设计滤波器等无源电路提供了有力的指导。应用结果表明,多参数模型与实测结果更为接近。

卫星回传信道数字视频广播(Digital Video Broadcasting-Return Channel over Satellite,DVB-RCS)标准中回传信道采用双二进制Turbo码作为前向纠错编码(Forwar Error Correctiong,FEC),为了提升译码算法的运算速度,在Max-LogMAP译码算法基础上,提出了基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)的图形处理器(Graphic Processing Unit,GPU)并行计算加速译码方法,其运算速度与中央处理器(Central Processing Unit,CPU)运行相比,提高了约20倍。

针对复杂电子系统中FPGA数量众多和特殊结构等因素导致FPGA调试困难的实际情况,给出了一种基于CAN和RS422总线的FPGA远程调试与配置设计方法。利用CAN总线组网节点多的特点组建远程控制网络,利用RS422总线可实现同步数据通信的特点组建FPGA调试与配置网络,通过简单的电路设计并配合微控制器,即可直接利用FPGA厂商提供的调试工具和配置软件对设备中多个FPGA进行远程调试与配置。应用结果表明,该方法可有效解决特殊场景中FPGA调试不便的问题,使得FPGA调试与配置更加方便、快捷,极大提高了产品的研制效率。

针对高功耗主板,在使用SolidWorks Simulation分析底板散热性能的基础上,提出了主板散热设计方案,通过仿真和试验进行验证。简要介绍了主板的结构形式以及散热方式。通过底板散热分析的实例,阐述了SolidWorks Simulation热分析步骤和方法,提出采用热管均温的方式提高底板的散热性。介绍了导热衬垫的特点,给出了导热衬垫的选型和导热系数的计算方法。最终确定主板散热设计方案,并通过仿真和试验验证该方案科学、合理。

在国外三大卫星导航系统均已配置全球搜救载荷的时代背景下,北斗卫星导航系统作为我国第一个实现全球连续覆盖的卫星系统,其全球位置报告功能实现搜救应用是必然选择。通过综述,比较分析了北斗全球位置报告与国际第二搜救体制MEOSAR在定位精度、响应时延和服务容量等方面的性能差异,指出了北斗全球位置报告功能的优越性。同时,展望了北斗全球搜救在业务流程和服务性能方面的设计思考。

为研究标准BPSK系统对信号载波频率的敏感特性,讨论了当干扰信号的码速小于或等于期望信号的码速时的情况,以及当2个信号的中心频率相同或不同时,频率偏移对误码率的影响。采用数学建模的方法构建期望信号、干扰信号和噪声模型,得出误码条件概率函数,并基于此,研究信号频率偏移量对标准BPSK接收系统的敏感特性。结果表明,当干信比相同时,在相同的频率偏移下,干扰信号的码速越高,其干扰效果越好;在相同干信比下,接收系统的误码率随着频率偏移量的增大而呈现减小的趋势,且其减小的程度呈现周期性的震荡,震荡的周期仅与期望信号的码速有关;在连续波干扰信号频率偏移量周期变化处,不同码速干扰信号的干扰效果相同。

对于现有的室内定位算法存在低精度、低实用性和低传感器利用率等问题,提出了一种基于多传感器融合的粒子滤波室内定位技术,将智能移动终端与室内定位相结合,利用粒子滤波器过滤定位结果。采用行人航位推算(PDR)技术和RSSI定位技术获取行人位置信息,提高了定位精度与可靠性。此外,通过定位结果实时上传至服务器,同步递增构建位置指纹库,以适应室内环境的动态变化。实验结果表明,基于多传感器融合的定位技术与基于Wi-Fi的定位技术相比提高了定位精度与可靠性。

美国的"太空篱笆"系统采用了全数字相控阵体制,阵元规模庞大,其超大规模高速数据的稳定传输是系统设计的难点。在分析"太空篱笆"系统特点的基础上,提出了数字光纤分布式大规模高速数据传输架构,并介绍了数据传输架构组成及特点,对其中关键的稳定性设计方法进行了描述与分析。对整个数据传输架构进行了测试,结果表明数据传输稳定、可靠,有效保证了数据同步及异常自恢复。

针对实际应用中需要降低旁瓣电平的问题,对阵元数目为324的均匀平面阵列进行波束形成仿真,分析比较了基于LCMV算法的2种低旁瓣波束形成方法的仿真结果。仿真结果表明,2种方法都能够有效地降低旁瓣电平,提高主瓣和副瓣最大电平之比。在主瓣和副瓣最大电平之比相同的情况下,权值迭代方法与协方差矩阵迭代方法相比具有更大的波束增益。在迭代次数相同的情况下,协方差迭代方法具有更高的主瓣和副瓣最大电平之比。

压缩感知理论能解决航天测控领域中扩频信号高带宽引发的采样压力和数据量过大的问题,压缩采样是压缩感知理论的主要应用之一,为降低前端信号采样压力和后端信号处理压力提供了一种新的途径。针对航天测控领域中最常见的直接序列扩频信号的压缩采样技术展开研究,提出了分段并行式随机重叠采样结构,并推导出采样结构的测量矩阵,结合信号的稀疏基利用匹配追踪算法对采样值进行重构。仿真实验表明,提出的采样结构能很好地适应高带宽扩频测控信号的压缩采样,能以较高的概率从低速的压缩采样值中恢复出原信号,相较于其他压缩采样结构在重构率、计算复杂度及稳定性方面具有较为显著的优势。

针对宽带信号的波束形成问题,利用Olen和Compton的自适应窄带波束优化设计方法的原理,提出了基于Olen-Compton的恒定响应宽带波束形成算法。该算法利用DFT将宽带信号划分为若干窄带信号,通过在各个窄带信号的主瓣和旁瓣同时增加虚拟干扰,来调节窄带波束,使得当前波束与参考波束整体近似相等,达到恒定束宽的目的。计算机仿真实验结果表明,该算法实现了宽带信号的恒定束宽,达到了宽带波束形成的目的。

针对通信过程中异常信号干扰和频谱资源利用紧张的问题,设计了频谱监测系统,FPGA进行数字下变频(DDC)和傅里叶变换(FFT),OMAPL138进行数据的运算及显示。针对实时频谱带宽较窄的问题,采用扫频和FFT相结合的方式来实现宽带频谱的采集分析。采用Weltch谱估计的方法,提高了在最小频率分辨率的频谱刷新速率。在FPGA硬件平台上进行仿真验证,测试结果表明,采用Weltch法的频谱刷新时间是直接FFT法的1/13。

针对在轨测试任务特殊要求,通过分析当前卫星在轨测试期间面临的问题,提出了地面任务控制系统在轨测试能力支持必要性,设计了在轨测试任务生成、在轨测试项目管理等卫星在轨测试专项能力,对现有常规任务管控流程进行改进,在流程各环节灵活适应在轨测试任务特殊控制要求,通过多种解决措施,使在轨测试项目能够顺利有效执行,缩短在轨测试周期。

正交波形设计一直是多基地雷达中的研究热点。将低相关区间(LCZ)序列引入多基地雷达,以该序列作为发射信号的回波信号与多基地雷达的发射信号进行匹配滤波以后,其相关输出在主峰附近将保持近乎理想的自相关和互相关特性,因此对强多址干扰具有很好的抑制效果。采用交织方法构造低相关区间序列,并给出了LCZ序列在多基地雷达中的应用方法及检测和估计性能的Matlab仿真,仿真结果表明,LCZ序列可以有效地解决多址干扰问题。

当前的TDRSS地面系统主要是20世纪90年代中期开发的,面临着设施设备老化、过时、异质、操作和维护非常困难等问题,无法适应未来发展的需要。为此,NASA启动了TDRSS新一代地面系统开发项目,即天基网地面段维持(SGSS)项目。概括了TDRSS地面系统的现状并指出了存在的问题,阐述了TDRSS新一代地面系统的体系结构、业务能力,分析总结了TDRSS新一代地面系统体系结构的益处和特点,可为我国中继卫星地面系统的后续建设与发展提供参考。

针对移动通信对天线小型化的需求,提出了一种基于左手材料实现微带天线小型化的方法。在谐振频率为5.8 GHz的微带天线的接地板上蚀刻圆形单开口谐振环(Circular Split Single-Ring Resonator,CSSRR)结构的左手材料,利用左手材料的后向波特性进行相位补偿,打破传统微带天线半波长电尺寸的束缚,从而达到天线小型化的目的。采用Ansoft HFSS软件进行仿真,分析了CSSRR结构的电磁特性和小型化天线的性能。仿真结果表明,小型化天线与传统微带天线相比辐射贴片的尺寸减小37.52%,带宽略有增加,增益等参数性能基本保持不变。而且该小型化微带天线结构简单,易于实现。

针对现有合成方式的不足,提出了一种新型结构四路波导分支耦合器,具有驻波好、隔离度高和结构紧凑等优点。介绍了波导—微带探针过渡结构和波导T型结的原理及设计方法,对无源网络进行了建模仿真,通过优化达到了功放设计所需的性能指标。对有源电路的装配工艺进行了简要介绍。基于4个16 W功放模块和四路功率分配/合成网络,设计了一种50 W毫米波固态功率放大器,在所需频段实现了大于50 W的输出功率,整机效率高于18%。

大型通信、测量电子系统一般配备2台或2台以上原子钟作为系统的时间、频率基准,互为备份构建主、备时频信号基准,以提高系统时频信号可靠性,保障系统连续运行。主备原子钟间虽然可通过相位比对、数据分析检测到原子钟工作状态异常状况,但是由于缺乏参考,难以通过时频系统本身区分故障来源,存在故障定位难的技术难点。针对这一问题,提出了一种基于中间振荡器的主、备用原子钟频率跳变检测、短期稳定度分析评估方法,为时频系统主、备用原子钟故障定位提供技术手段,提高时频系统故障判断准确性,并缩减系统故障定位、故障恢复时间。使用3台铷原子钟进行了测试验证,实验结果表明,该方法可实现时钟稳定度的评估,并可实现时钟频率跳变的故障定位。

多进制LDPC码比二进制LDPC码性能更加优异,但编译码算法较为复杂,近几年针对复杂的校验节点的更新计算多位学者提出了多种改进算法。提出基于查表法实现直接编码算法,以TMM译码算法为基础,对其译码性能进行Matlab仿真验证,基于硬件实现提出多个关键模块的优化设计方案,最终实现的编译码器资源消耗小、吞吐量大。应用结果表明,该方法实现的编译码器性能与仿真结果一致,设计方案正确、可行。