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基于地球GNSS和导航增强星的地月空间导航方法

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中国空间科学技术（中英文） 2024年第3期44卷 69-79页

作者：同钊朱向鹏陈素芳徐连军蒙艳松中国空间技术研究院西安分院西安710000

针对载人登月及无人月球探测后续任务中亟须突破的高精度实时自主导航需求,拥有GNSS自主导航能力具有重大意义,符合未来月球探测任务简便、低代价导航发展趋势。而将地球GNSS导航直接应用到地月空间导航场景所能提供的实时导航能力有限... 详细信息

针对载人登月及无人月球探测后续任务中亟须突破的高精度实时自主导航需求,拥有GNSS自主导航能力具有重大意义,符合未来月球探测任务简便、低代价导航发展趋势。而将地球GNSS导航直接应用到地月空间导航场景所能提供的实时导航能力有限,无法满足高精度导航应用的需求。因此,提出了一种基于地球GNSS和导航增强星的地月空间导航方法,通过仅增加一颗月球空间导航节点,在播发导航信号的同时,分别建立与地球GNSS导航星座和月球用户之间的双向时间同步链路,将钟差与位置误差进行解耦,实现月球用户的高精度实时三维绝对导航。仿真结果表明,该方法能大幅提升月球用户的几何精度因子,可获得优于50m的实时定位精度,具有很强的实用性。

关键词：月球导航 GNSS导航月球导航增强卫星双向时间同步钟差解耦实时高精度

手机卫星通信的保障——天通一号卫星载荷中的无源互调关键技术

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宇航学报 2024年第2期45卷 325-331页

作者：崔万照陈翔李军马小飞中国空间技术研究院西安分院

天通一号卫星系统的成功建设，填补了我国民商用自主卫星移动通信服务的空白，伴随华为Mate60系列手机的问世，卫星通信逐渐迈向大众化时代。无源互调干扰问题的解决，是天通一号卫星系统成功研制和稳定运行的关键保障。本文介绍了天通... 详细信息

天通一号卫星系统的成功建设，填补了我国民商用自主卫星移动通信服务的空白，伴随华为Mate60系列手机的问世，卫星通信逐渐迈向大众化时代。无源互调干扰问题的解决，是天通一号卫星系统成功研制和稳定运行的关键保障。本文介绍了天通一号载荷研制中所面临的无源互调问题及取得的相关技术突破，并进行了同类技术先进性对比，旨在为航天工程研制和地面移动通信提供一定的参考和启示。

关键词：天通一号卫星移动通信无源互调华为Mate60

空间高速光通信基带调制信号产生与相位同步方法研究

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电子与信息学报 2024年

作者：汪滴珠靳一左金钟徐常志梁慧剑苟保卫中国空间技术研究院西安分院

高速调制基带信号的高质量产生与相位精确同步是实现空间光通信测距的关键技术。传统采用FPGA或数字信号处理器(DSP)与高速数模转换器(DAC)的实现方法，存在相位同步精度低、硬件实现复杂度高等缺点。该文提出一种高速光通信基带信号产... 详细信息

高速调制基带信号的高质量产生与相位精确同步是实现空间光通信测距的关键技术。传统采用FPGA或数字信号处理器(DSP)与高速数模转换器(DAC)的实现方法，存在相位同步精度低、硬件实现复杂度高等缺点。该文提出一种高速光通信基带信号产生与相位同步方法，设计了相位闭环动态控制环路，通过实时调整高速信号发射时钟相位，可实现I,Q高速基带信号相位与外部参考时钟相位的确定性关系。实验结果表明：正交相移键控(QPSK)光调制信号码速率为5 Gbit/s时，相位同步精度小于2 ps，误差矢量幅度(EVM)小于8%;5 Gbit/s光通信速率误码率为10–7，接收灵敏度优于–47 dBm，测距精度优于2 mm。与传统方法相比，其灵敏度与测距精度均得到明显改善。

关键词：光通信测距相位同步闭环动态控制误差矢量幅度

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多波束波导的欧拉角转正研究

航天器工程 2024年第2期33卷 70-75页

作者：王东黄涛任健曲希亭李成中国空间技术研究院西安分院西安710100

多波束波导设计受布局空间、卫星总装及美观整齐等因素约束大,一般为多层多列排布形式,走向与卫星舱板平行,多波束天线作为多波束波导起始端口,通常与卫星舱板存在多个角度,波导端口转正,成为波导布局工作的难题。文章在平面旋转和三维... 详细信息

多波束波导设计受布局空间、卫星总装及美观整齐等因素约束大,一般为多层多列排布形式,走向与卫星舱板平行,多波束天线作为多波束波导起始端口,通常与卫星舱板存在多个角度,波导端口转正,成为波导布局工作的难题。文章在平面旋转和三维旋转原理的基础上,提出用欧拉角描述多波束波导端口转正问题,采用欧拉角内旋定义波导端口转正过程,找到了一种旋转顺序,即沿ZYX轴顺序旋转,将偏航角、俯仰角和横摆角对应为特定角度的弯波导和扭波导。波导根据既定顺序连接后,波导输出端口与舱板为平行关系,解决了多波束波导端口转正问题,为多波束波导的设计奠定了基础。该方法的正确性在高通量卫星上得到了验证,对采用多波束方案的高通量卫星的波导布局工作具有参考价值。

关键词：多波束波导欧拉角旋转高通量卫星

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星间时间传递亚ps传播时延与不连续测量Allan方差的修正

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天文学报 2024年第4期65卷 87-98页

作者：何克亮贺玉玲王国永中国空间技术研究院西安分院西安710100

星间信号非对称传播路径引起卫星接收信号时刻发生非相等延迟,需要在时间传递钟差解算过程中予以精确修正.通过分析钟差观测方法,对卫星运动引起的非对称传播时延进行归算,应用时间传递函数方法分项评估相对论性光线偏折引起的传播时延... 详细信息

星间信号非对称传播路径引起卫星接收信号时刻发生非相等延迟,需要在时间传递钟差解算过程中予以精确修正.通过分析钟差观测方法,对卫星运动引起的非对称传播时延进行归算,应用时间传递函数方法分项评估相对论性光线偏折引起的传播时延以及评估时延修正残差的附加稳定度,在当前定轨条件下传播时延修正精度可达亚ps量级.针对星间时频比对数据缺失的影响,拓展了Allan方差的自相关函数表示,提出采用统计方法分别计算不同幂律噪声的稳定度修正系数,分析了比对数据缺失对不同幂律噪声稳定度计算的影响.总体上提出一种星间时频比对传播时延与不连续测量Allan方差修正的系统性方法,可用于ps级星间时间传递的钟差修正.

关键词：时间:时间比对传播时延参考系:原子时方法:统计

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电子束发射诱发航天器充电的数值模拟研究

强激光与粒子束 2024年第1期36卷 139-145页

作者：任三孩彭凯谭谦叶新方进勇北京跟踪与通信技术研究所北京100094 中国空间技术研究院西安分院西安710100

通过发射电子束测量空间地磁场是一种新的有效的地磁场高精度测量方法,但电子束发射对在轨航天器自身状态和安全存在影响。为了研究这一影响,从同步轨道充电机制出发,基于轨道限制机制和朗缪尔方程研究了航天器发射高能电子束时的诱发... 详细信息

通过发射电子束测量空间地磁场是一种新的有效的地磁场高精度测量方法,但电子束发射对在轨航天器自身状态和安全存在影响。为了研究这一影响,从同步轨道充电机制出发,基于轨道限制机制和朗缪尔方程研究了航天器发射高能电子束时的诱发充电模型,推导了不同初始电位情况下束流发射的平衡电位公式,并编制程序研究了这一过程中粒子束电流、能量、光照等因素对航天器充电电位的影响,得到了航天器对外发射高能电子束时诱发航天器自身或平台的充电电位随时间变化规律,并通过部分解析解对比验证了模拟结果的正确性。

关键词：轨道限制机制朗缪尔方程电子束发射航天器充电模型数值模拟

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钼的二次电子发射特性研究

稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 465-473页

作者：张雨婷杨晶杨兆伦苗光辉张娜崔万照中国空间技术研究院西安分院陕西西安710100 南京航空航天大学江苏南京211106

钼具有高熔点、低的热膨胀系数和极佳的稳定性,在等离子体推进和电真空器件领域具有广阔的应用前景,其二次电子发射特性也逐渐引起了研究者们的关注。本研究首先对钼的二次电子发射系数(secondary electron yield, SEY)和二次电子能谱(s... 详细信息

钼具有高熔点、低的热膨胀系数和极佳的稳定性,在等离子体推进和电真空器件领域具有广阔的应用前景,其二次电子发射特性也逐渐引起了研究者们的关注。本研究首先对钼的二次电子发射系数(secondary electron yield, SEY)和二次电子能谱(secondaryelectronspectrum, SES)展开实验研究,其次利用相关唯象模型对测试数据进行分析;最后建立钼SEY的蒙特卡罗模型,用于分析功函数对SEY的影响规律。结果表明:钼SEY的最大值为1.77,相比镀银铝合金明显降低。当入射电子能量改变时,SES中真二次电子峰的最可几能量基本不变,而弹性背散射电子峰的位置和强度均随之改变。在各类二次电子中,真二次电子受功函数的影响最大。

关键词：钼微放电二次电子发射系数二次电子能谱功函数

基于差分进化算法的高通量卫星多波束天线优化设计

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电波科学学报 2024年

作者：张新刚赵东升胡鹏展高璊时政欣中国空间技术研究院西安分院

为了提高系统的通信容量，提出了一种新的星载多波束天线优化设计方法。针对不规则服务区内通信容量需求分布不均衡的问题，通过对馈源位置和口径进行综合优化来解决空间布局和系统容量之间的矛盾。优化时将馈源的位置和口径作为变量，... 详细信息

为了提高系统的通信容量，提出了一种新的星载多波束天线优化设计方法。针对不规则服务区内通信容量需求分布不均衡的问题，通过对馈源位置和口径进行综合优化来解决空间布局和系统容量之间的矛盾。优化时将馈源的位置和口径作为变量，以天线增益和C/I构建目标函数；然后利用差分进化(differential evolution, DE)算法进行优化来获得更高的天线性能，从而确保服务区内容量需求高的区域具有较高的增益和C/I性能；最后对一个高通量天线进行了优化设计和加工测试。测量结果表明，天线在服务区内的最小增益为40.5 dBi,C/I最小值为14.5 dB，并且在重点区域增益至少提高了0.7 dB,C/I至少提高了4.4 dB，充分说明了该算法的有效性。该方法可应用于实际工程设计，达到缩短设计周期，提升设计质量的目的。

关键词：高通量多波束天线优化差分进化(DE)算法星载

一种基于信息检测的卫星处理载荷健壮性提升策略

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电讯技术 2024年第9期64卷 1429-1435页

作者：陈鹏徐烽薛治纲刘晗黎军中国空间技术研究院西安分院西安710100

为了以尽量小的代价提升处理载荷的在轨健壮性,提出了一种不增加硬件且工程易实现的策略。该策略引入一种新的信息流设计,在单机间信息传输时插入特殊设计的测量帧,通过该测量帧在处理载荷之间的信息闭环检测实现在轨故障判断与定位,以... 详细信息

为了以尽量小的代价提升处理载荷的在轨健壮性,提出了一种不增加硬件且工程易实现的策略。该策略引入一种新的信息流设计,在单机间信息传输时插入特殊设计的测量帧,通过该测量帧在处理载荷之间的信息闭环检测实现在轨故障判断与定位,以很小的代价实现单机间完好性监视以便故障快速恢复,提升了在轨处理载荷的可用度和健壮性。仿真结果表明,针对单粒子事件引起的在轨故障,所提策略理论上相比传统方式的检测概率能够提升3~4倍,故障恢复时间能够缩短至1/6以下,配合其他在轨故障处理与快速恢复方法,还可进一步降低单粒子事件对业务的影响。

关键词：卫星通信单粒子事件处理载荷健壮性提升信息流设计

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