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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

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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

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

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基于模型驱动深度学习的OTFS检测方法

电讯技术 2024年第08期64卷 1181-1186页

作者：魏新龙李立温驰靳一徐常志中国空间技术研究院西安分院

正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space, OTFS)调制技术凭借对多普勒频移的优良抗性，保证了高动态场景下的可靠性通信。与大多数OTFS信号检测方案相比，基于深度学习(Deep Learning, DL)的OTFS检测器不需要耗费高额的导频能量，... 详细信息

正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space, OTFS)调制技术凭借对多普勒频移的优良抗性，保证了高动态场景下的可靠性通信。与大多数OTFS信号检测方案相比，基于深度学习(Deep Learning, DL)的OTFS检测器不需要耗费高额的导频能量，以此获得精确的信道状态信息。基于多维输入的卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)和一维输入的深度神经网络(Deep Neural Networks, DNN),搭建了OTFS信号检测模型，并结合OTFS的输入输出关系，以模型驱动，提出一种部分输入方法。与数据驱动DL相比，该方法沿时延轴截断输入数据，仅向网络输入与待检测信号相关性强的部分接收信号。该方法不仅减小了数据驱动CNN和DNN的训练参数量，降低了训练复杂度，而且检测性能也不弱于传统的线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Square Error, LMMSE)算法。

关键词：正交时频空(OTFS) 信号检测深度学习卷积神经网络深度神经网络

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

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

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

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、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... 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、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，本文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：卫星通信处理载荷健壮性提升信息流设计可实现性

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一种双模波导滤波器及应用

微波学报 2024年第3期40卷 64-67,78页

作者：夏亚峰李世康王佳许飞中国空间技术研究院西安分院西安710100

基于波导谐振器模式分析理论,文中介绍了一种TM双模波导谐振器,并采用该谐振器仿真设计了微波滤波器。该滤波器具有体积小、Q值高、便于调试安装等特点。滤波器谐振器采用了TM_(120)及TM_(210)双模设计,谐振器尺寸可以灵活设计,适用于... 详细信息

基于波导谐振器模式分析理论,文中介绍了一种TM双模波导谐振器,并采用该谐振器仿真设计了微波滤波器。该滤波器具有体积小、Q值高、便于调试安装等特点。滤波器谐振器采用了TM_(120)及TM_(210)双模设计,谐振器尺寸可以灵活设计,适用于多种需求。文中采用电磁仿真软件进行了滤波器的设计及优化,并分析了多种物理结构,包括同轴结构输入输出滤波器、高阶滤波器及腔体谐振器平面排列结构的滤波器。生产加工了一台Ku频段的滤波器,测试性能优良,测试数据和仿真数据一致性好。

关键词：微波滤波器 TM模卫星通信

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动态变化混叠模型下盲源分离中的源数估计

电讯技术 2024年第3期64卷 396-401页

作者：白琳温媛媛李栋中国空间技术研究院西安分院空间微波通信全国重点实验室西安710100

在进行欠定盲分离时,特别是对于源信号数目及混合矩阵动态变化的情况,常规的欠定盲分离及源数估计方法不能对源信号数目的变化时刻做出判断,因此很难实现动态变化的源信号数目实时和准确的估计。针对这个问题,提出了一种动态变化混叠模... 详细信息

在进行欠定盲分离时,特别是对于源信号数目及混合矩阵动态变化的情况,常规的欠定盲分离及源数估计方法不能对源信号数目的变化时刻做出判断,因此很难实现动态变化的源信号数目实时和准确的估计。针对这个问题,提出了一种动态变化混叠模型下欠定盲源分离中的源数估计方法。首先,建立动态变化混叠情形下盲源分离的数学模型及动态标识矩阵。其次,基于构建的动态标识矩阵统计和判断动态源信号数目的变化情况。最后,通过分段时间内多维观测矢量采样点聚类区间局部峰值统计,实现动态变化混叠模型下盲源分离中的源信号数目的有效估计。仿真结果表明,该方法能有效实现动态变化混叠模型下欠定盲源分离中的源数估计,并且信号估计效果良好。

关键词：欠定盲源分离源数估计标识矩阵

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微波谐振腔放电击穿特性与发射光谱分析

光子学报 2024年第5期53卷 199-206页

作者：杨兆伦陈泽煜彭玉彬贺永宁崔万照南京航空航天大学航天学院南京211106 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室西安710100 西安交通大学微电子学院西安710100

针对航天器通信系统中微波部件放电过程中的检测问题,开展对微波部件放电击穿的实验研究,以特殊设计的微波谐振腔为对象,研究从微放电到低气压放电的过渡过程中击穿特性的变化,考虑三种背景气体类型,采用全局检测和光学局部检测相结合... 详细信息

针对航天器通信系统中微波部件放电过程中的检测问题,开展对微波部件放电击穿的实验研究,以特殊设计的微波谐振腔为对象,研究从微放电到低气压放电的过渡过程中击穿特性的变化,考虑三种背景气体类型,采用全局检测和光学局部检测相结合的方式进行测试。结果发现,在100~1000 Pa的压强范围内,放电的击穿阈值均呈现先减小后增大的趋势,背景气体为氮气和空气,击穿阈值在400~500 Pa时达到最低水平,放电发生时产生的发射光谱较为相似,较为明显的发射谱线强度出现在氮气的第二正带系337.1 nm处。此外,由于背景环境中含少量的水蒸气,在314 nm处的OH自由基强度也较为明显。分析得出气体压强可改变粒子生成与消耗路径并对等离子体中各粒子的浓度大小产生影响。而氧气环境下的最低击穿阈值在600~700 Pa,同时整体发射光谱强度较低,仅能观测到704.2 nm和777.5 nm处氧原子的跃迁,进一步分析OH对氧气放电过程的影响,经过水浴处理后再次进行氧气的测试过程,结果并没有出现显著变化,表明在一定的压强范围内,水分子的存在对氧气的电离过程产生影响较小。

关键词：射频击穿发射光谱气体放电空间微波部件等离子体