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微小卫星星敏感器支架的优化设计与试验

光学精密工程 2016年第6期24卷 1352-1358页

作者：李林王栋谭陆洋孔林杨洪波中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科与院大学北京100039 长光卫星技术有限公司吉林长春130033

针对卫星结构中星敏感器支架在随机激励下加速度响应均方根(RMS)值过大的问题,提出了星敏感器支架优化设计方法。简述了星敏感器安装点随机响应的基本理论,对卫星结构进行了模态和加速度响应灵敏度分析。以星敏感器安装点RMS值最小为目... 详细信息

针对卫星结构中星敏感器支架在随机激励下加速度响应均方根(RMS)值过大的问题,提出了星敏感器支架优化设计方法。简述了星敏感器安装点随机响应的基本理论,对卫星结构进行了模态和加速度响应灵敏度分析。以星敏感器安装点RMS值最小为目标,以基频和体积分数为约束,建立了星敏感器支架随机响应优化模型,并对支架进行了拓扑优化设计。最后,利用***&NASTRAN对优化处理后的支架模型进行了工程分析。结果显示:星敏感器安装点随机响应RMS值降低了20%以上,支架结构轻量化率达到了50%。另外,利用振动试验台对支架进行了振动试验。实验显示:有限元分析结果与试验数据相对误差低于15%,表明设计的支架的性能参数满足设计指标,验证了所采用优化方法的可行性。

关键词：微小卫星星敏感器支架随机响应有限元拓扑优化

微小卫星用陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮的性能试验

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光学精密工程 2010年第9期18卷 2016-2021页

作者：白越曹萍高庆嘉黄敦新吴一辉中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 长春工程学院理学院吉林长春130022

为解决微小卫星姿态控制执行元件—姿控飞轮的轻量化、高效支撑及润滑问题,提出了应用脂润滑陶瓷轴承为微小卫星姿控飞轮提供支撑和润滑的方法。试验研究了陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮的启动、摩擦功耗、温度特性、抗振动性能及寿命特性,试... 详细信息

为解决微小卫星姿态控制执行元件—姿控飞轮的轻量化、高效支撑及润滑问题,提出了应用脂润滑陶瓷轴承为微小卫星姿控飞轮提供支撑和润滑的方法。试验研究了陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮的启动、摩擦功耗、温度特性、抗振动性能及寿命特性,试验结果显示:与同型号钢制球轴承相比,陶瓷球轴承在静态摩擦力矩及功耗方面性能更优良,可以有效减小姿控飞轮的启动电流和摩擦功耗。陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮在-30～50℃具有良好的启动性能,低于卫星最低工作温度20℃时仍能保持良好的启动特性,无冷焊问题,完全满足卫星发射时抵抗振动的要求。振动试验后的姿控飞轮在4年的地面真空试验中功耗电流变化率在有真空度和温度变化的影响下小于1%,验证了陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮使用寿命优于4年,满足国内微小卫星对姿控飞轮轻量化和使用寿命的要求。

关键词：姿控飞轮脂润滑陶瓷轴承微小卫星

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微小卫星单粒子闩锁防护技术研究

红外与激光工程 2015年第5期44卷 1444-1449页

作者：张昊王新升李博周开兴陈德祥北京航空航天大学宇航学院北京100191 北京控制工程研究所北京100190

对于在轨微小卫星而言,单粒子闩锁(Single Event Latchup,SEL)是最具破坏性的单粒子效应之一,其后果轻则损坏器件,重则使在轨卫星失效。首先介绍了SEL发生机理,分析并总结现有抗SEL的关键技术。其次提出了空间单粒子闩锁防护措施并设计... 详细信息

对于在轨微小卫星而言,单粒子闩锁(Single Event Latchup,SEL)是最具破坏性的单粒子效应之一,其后果轻则损坏器件,重则使在轨卫星失效。首先介绍了SEL发生机理,分析并总结现有抗SEL的关键技术。其次提出了空间单粒子闩锁防护措施并设计了一种可恢复式抗SEL电源接口电路,实现对卫星星上设备的防闩锁及过流保护。最后利用脉冲激光模拟单粒子效应技术对具有飞行经验的芯片进行实验测试。实验结果表明,该电路能够准确地检测SEL的发生,有效解除SEL效应,保证系统运行稳定可靠。

关键词：微小卫星单粒子闩锁过流保护可恢复式脉冲激光

微小卫星雷达隐身性能的在轨逆合成孔径雷达成像分析

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南京航空航天大学学报 2011年第6期43卷 816-821页

作者：刘斌张翔廖文和南京航空航天大学机电学院南京210016 南京航空航天大学高新技术研究院南京210016

成像雷达是空间目标监视系统中的重要组成部分。为深入评估某微小卫星的隐身性能,对卫星的逆合成孔径雷达(ISAR)成像效果进行预测,从雷达成像角度评估卫星的隐身效果。首先简述用于空间目标成像的ISAR成像的基本原理。然后构造卫星的散... 详细信息

成像雷达是空间目标监视系统中的重要组成部分。为深入评估某微小卫星的隐身性能,对卫星的逆合成孔径雷达(ISAR)成像效果进行预测,从雷达成像角度评估卫星的隐身效果。首先简述用于空间目标成像的ISAR成像的基本原理。然后构造卫星的散射点模型,散射系数采用微波暗室的实际测量值。依据仿真雷达系统参数和卫星实际在轨运行参数,计算卫星ISAR成像所需成像时间。对卫星3种飞行姿态,即卫星顶部指向地球表面的隐身姿态、卫星顶部与飞行方向一致和卫星底部指向地球表面两种非隐身姿态,以及不同信噪比情况,进行IS-AR仿真,详细分析每种情况下的运动补偿效果和最终ISAR成像效果,说明了卫星隐身设计的有效性。

关键词：微小卫星雷达隐身逆合成孔径雷达(ISAR) 成像

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微小卫星太阳帆板压紧释放机构的设计

光学精密工程 2017年第4期25卷 979-986页

作者：宣明张道威谷松杨林程龙中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 长光卫星技术有限公司吉林长春130033 中国科学院大学北京100039

为实现某型号微小卫星太阳帆板的压紧释放,研制了一种小型熔线式压紧释放机构。首先,设计了可测量预紧力的压紧机构,得到扭矩与预紧力的2倍关系,给出了预紧力的确定方法。然后,根据绳索特点,设计了具有电阻调节功能的解锁机构,增强了对... 详细信息

为实现某型号微小卫星太阳帆板的压紧释放,研制了一种小型熔线式压紧释放机构。首先,设计了可测量预紧力的压紧机构,得到扭矩与预紧力的2倍关系,给出了预紧力的确定方法。然后,根据绳索特点,设计了具有电阻调节功能的解锁机构,增强了对电源的适应能力,满足了微小卫星快速模块化布局。最后,进行了熔断特性实验与熔断参数设计,得到熔断时间与电流的函数关系,确定了该型号卫星解锁的熔断功率为6.25 W,熔断时间为(6±1)s。开展了实验室环境与真空环境下的可靠性验证实验,结果表明:所设计的压紧释放机构工作可靠,适用于微小卫星展开机构,且具有较好的通用性与扩展性。该项研究对微小卫星太阳帆板压紧释放装置设计和空间展开机构设计具有指导意义。

关键词：微小卫星太阳帆板压紧释放机构预紧力

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微小卫星隐身构型设计及优化分析

北京航空航天大学学报 2022年第11期48卷 2102-2110页

作者：秦远田孙汗青岳鑫南京航空航天大学航天学院南京210093 南京航空航天大学电子信息工程学院南京210093

为研究天巡一号微小卫星的电磁散射特性,建立了具有隐身外形设计的微小卫星电磁计算模型。采用物理光学法(PO)对不同状态下的雷达散射截面(RCS)进行数值计算,并与微波暗室的试验结果对比,验证了PO的准确性。在此基础上,着重分析了卫星RC... 详细信息

为研究天巡一号微小卫星的电磁散射特性,建立了具有隐身外形设计的微小卫星电磁计算模型。采用物理光学法(PO)对不同状态下的雷达散射截面(RCS)进行数值计算,并与微波暗室的试验结果对比,验证了PO的准确性。在此基础上,着重分析了卫星RCS入射角、极化、频率、电尺寸响应特性和全姿态角空间RCS响应特性。参考天巡一号的隐身构型设计,将天巡一号优化为对称的尖锥构型,通过不断增加尖锥棱边数来优化构型,得到具有更低RCS构型的橄榄体卫星。结果表明:天巡一号的隐身姿态可有效应对单站雷达威胁,最佳隐身姿态下的空间RCS均值低于非隐身姿态4.89 dBsm;在S波段(3 GHz)下,橄榄体卫星RCS算术均值和RCS幅值分别低于天巡一号4.77 dBsm和31.66 dBsm;在X波段(10 GHz)下,橄榄体卫星RCS算术均值和RCS幅值分别低于天巡一号3.65 dBsm和43.97 dBsm。

关键词：微小卫星雷达散射截面构型优化物理光学法隐身

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微小卫星天线与飞轮共支撑结构优化设计与试验

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红外与激光工程 2016年第10期45卷 191-197页

作者：李林王栋谭陆洋孔林杨洪波中国科学院大学北京100049 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 长光卫星技术有限公司吉林长春130033

针对基于星载一体化理念设计的某微小卫星星载天线与S飞轮支撑结构随机振动响应不满足总体设计指标的问题,将星载天线与飞轮进行共支撑结构设计,提出以随机振动加速度响应为目标的优化设计方法。以支撑结构敏感点随机响应RMS值为优化目... 详细信息

针对基于星载一体化理念设计的某微小卫星星载天线与S飞轮支撑结构随机振动响应不满足总体设计指标的问题,将星载天线与飞轮进行共支撑结构设计,提出以随机振动加速度响应为目标的优化设计方法。以支撑结构敏感点随机响应RMS值为优化目标,体积分数和基频为约束条件,建立数学模型,对结构进行优化设计;对优化后的支撑结构工程分析,基频达到200 Hz以上,质量由1.9 kg减少到0.65 kg,降低65.6%;开展了力学环境试验对支撑结构性能进行验证,支撑结构基频210 Hz,加速度响应RMS值最大相对放大率为0.54,满足总体基频大于185 Hz和相对放大率小于等于0.6的要求。结果表明,该优化方法有效可行,支撑结构动力学参数较好地满足了微小卫星总体设计要求。

关键词：星载一体化微小卫星支撑结构优化设计加速度响应随机振动

微小卫星太阳敏感器/磁强计实时标定算法研究

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航空学报 2007年第1期28卷 173-176页

作者：段方刘建业李丹南京航空航天大学导航研究中心

提出了一种对磁强计/太阳敏感器的无姿态信息的在轨实时标定方法。在现有的标定算法中,仅采用地磁矢量的模作为观测量,本文引入地磁矢量与太阳矢量之间的数量积作为观测量,增强了其可观性,也使对太阳敏感器的实时标定成为可能。扩展卡... 详细信息

提出了一种对磁强计/太阳敏感器的无姿态信息的在轨实时标定方法。在现有的标定算法中,仅采用地磁矢量的模作为观测量,本文引入地磁矢量与太阳矢量之间的数量积作为观测量,增强了其可观性,也使对太阳敏感器的实时标定成为可能。扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF)虽然获得广泛应用,但其线性化过程会引入截断误差,而无香卡尔曼滤波器(Unscented Kalman Filter,UKF)是非线性滤波方法,不须对系统进行线性化。分别利用EKF与UKF的滤波标定算法进行标定研究,仿真结果表明了本文算法的有效性,如磁强计偏置的标定精度,UKF比EKF高26%。

关键词：标定姿态确定卡尔曼滤波微小卫星无香变换

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微小卫星综合电子系统中的即插即用技术

清华大学学报（自然科学版） 2009年第11期49卷 1765-1769页

作者：尤政田贺祥李滨张木梁清华大学精密仪器与机械学系北京100084 中国地质大学(北京)信息工程学院北京100083

针对微小卫星综合电子系统快速研制和空间任务快速响应的需求,分析了即插即用技术对综合电子系统的重要意义,提出了将即插即用技术应用于微小卫星综合电子系统的6项关键技术。在此基础上对某微小卫星UART系统进行了技术改造,使其具备了... 详细信息

针对微小卫星综合电子系统快速研制和空间任务快速响应的需求,分析了即插即用技术对综合电子系统的重要意义,提出了将即插即用技术应用于微小卫星综合电子系统的6项关键技术。在此基础上对某微小卫星UART系统进行了技术改造,使其具备了即插即用功能。研制成功的原理样机表明,可即插即用UART系统在资源自动配置、模块化程度和系统可扩展性等多方面性能有了很大提升,其技术方案和原理样机可以应用于微小卫星综合电子系统的设计和研制中,为快速空间响应微小卫星的实现提供参考。

关键词：微小卫星综合电子即插即用快速响应

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