近地衛(wèi)星GPS接收機(jī)降級(jí)應(yīng)用

李強(qiáng)，李會(huì)鋒，高陽(yáng)，王洪浩

（1 航天器在軌故障診斷與維修重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710043；2 西安衛(wèi)星測(cè)控中心，西安 710043）

0 引言

隨著空間導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，如今星載GNSS接收機(jī)已成為大多數(shù)近地衛(wèi)星的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。當(dāng)下，星載全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）接收機(jī)的研發(fā)主要集中在硬件與軟件設(shè)計(jì)、算法改進(jìn)與優(yōu)化、精度提高與誤差改善[1]、應(yīng)用拓展等方面。

文獻(xiàn)2利用集成電路MAX2769設(shè)計(jì)了一款星載GPS接收機(jī)射頻前端，可用于基帶信號(hào)處理，具有集成度高、價(jià)格合理等特點(diǎn)。文獻(xiàn)3采用片上系統(tǒng)技術(shù)完成星載微型GNSS接收機(jī)設(shè)計(jì)，樣機(jī)重約45g，功耗約3W，且多種模式可靈活配置。文獻(xiàn)4采用采用Xilinx公司的ZYNQ-7000平臺(tái)設(shè)計(jì)了一種星載衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)，具有全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）/北斗系統(tǒng)（BeiDou System，BDS）雙模兼容、高精度和高動(dòng)態(tài)等特點(diǎn)，功耗在3W以內(nèi)。文獻(xiàn)5報(bào)道了GPS/Galileo雙模式接收機(jī)首次在MICROSCOPE衛(wèi)星中的在軌應(yīng)用情況（主要跟蹤GPS的L1信號(hào)和Galileo的E1信號(hào)，跟蹤衛(wèi)星數(shù)量基本在9顆），對(duì)于軌道確定的目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)。文獻(xiàn)6～文獻(xiàn)7基于GNSS衛(wèi)星仰角提出了一種按照軌道高度分段的可見(jiàn)星預(yù)測(cè)方法，有助于星載GNSS接收機(jī)快速捕獲信號(hào)，適用于不同航天任務(wù)需求。文獻(xiàn)8利用GPS/GLONASS星座研究了星載 GNSS接收機(jī)的幾何精度因子（Geometric Dilution Of Precision，GDOP）分布，認(rèn)為仰角對(duì)GDOP有重要影響，而在實(shí)際應(yīng)用中則難以得到GDOP的理論最小值。文獻(xiàn)9針對(duì)皮衛(wèi)星攜帶GPS接收機(jī)間歇性開(kāi)機(jī)工作的特點(diǎn)，提出了一種分級(jí)校正的時(shí)間同步算法，在星載GPS接收機(jī)每天開(kāi)機(jī)工作1024s的約束下，實(shí)現(xiàn)星上時(shí)間精度優(yōu)于1ms/d。隨著小衛(wèi)星承擔(dān)科學(xué)試驗(yàn)任務(wù)逐漸實(shí)用化[10]，星載GNSS導(dǎo)航下的衛(wèi)星編隊(duì)飛行[11]日益增多，文獻(xiàn)12提出在GNSS數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上融合星間RF測(cè)距數(shù)據(jù)，并且采用擴(kuò)展Kalman濾波算法實(shí)時(shí)遞推解算衛(wèi)星的相對(duì)位置與速度，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)相對(duì)導(dǎo)航精度優(yōu)于1mm。文獻(xiàn)13研究了GPS實(shí)時(shí)定軌誤差對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)確定的影響，認(rèn)為速度矢量主要引起偏航角誤差，位置矢量主要引起俯仰和滾動(dòng)軸姿態(tài)角誤差，GPS定軌誤差引起的姿態(tài)角確定誤差小于0.001°。此外 ，文獻(xiàn)14利用星載GNSS接收機(jī)測(cè)量GNSS衛(wèi)星散射信號(hào)時(shí)延與頻移，實(shí)現(xiàn)海浪遙感與監(jiān)測(cè)；文獻(xiàn)15～文獻(xiàn)16利用星載GNSS接收機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，測(cè)量大氣閃爍、研究赤道區(qū)域電離與溫度異常。以上工作對(duì)于更好發(fā)揮星載GNSS接收機(jī)的作用、進(jìn)一步挖掘 GNSS信號(hào)價(jià)值與潛力都有著積極作用；但是，對(duì)于星載GNSS接收機(jī)在軌操控與維護(hù)工作關(guān)注相對(duì)較少。

在復(fù)雜空間環(huán)境影響下[17]，器件逐漸老化，性能可能會(huì)逐步下降。特別是對(duì)于超期服役衛(wèi)星，可能出現(xiàn)多個(gè)器件性能下降甚至相互影響、制約的復(fù)雜局面。對(duì)于在軌衛(wèi)星長(zhǎng)期管理與操控而言，超期服役衛(wèi)星延壽工作一直是測(cè)控工程師重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容之一。這里以某衛(wèi)星的星載GPS接收機(jī)SEL異常處理為例，分析異常對(duì)衛(wèi)星應(yīng)答機(jī)的影響，給出星載GPS接收機(jī)降級(jí)應(yīng)用的操控方案，應(yīng)用于在軌衛(wèi)星健康狀態(tài)檢查與評(píng)估[18]、上行遙控注入保障等方面。

1 星載GPS接收機(jī)SEL事件

某近圓、太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星運(yùn)行的軌道高度約640km，降交點(diǎn)地方時(shí)在10:00 AM附近，設(shè)計(jì)壽命為3年，目前已超期服役近7年（截止2018年7月），姿態(tài)控制為偏置動(dòng)量輪控制方式。

圖1 軌道漂移

衛(wèi)星入軌以來(lái)的軌道高度、傾角、降交點(diǎn)地方時(shí)（Local Time of Descending Node，LTDN）、光照角（地日矢量與太陽(yáng)電池陣法線的夾角）變化如圖1所示。

顯然，從軌道高度和傾角變化可以看出，衛(wèi)星在軌期間主要進(jìn)行過(guò)三次軌道控制，其中第一次和第三次軌道控制主要是進(jìn)行半長(zhǎng)軸控制，目的在于調(diào)整衛(wèi)星的軌道高度和相位；第二次主要是進(jìn)行傾角控制，用于調(diào)整降交點(diǎn)地方時(shí)和軌道光照角度。而從傾角控制效果來(lái)看，傾角控制同時(shí)對(duì)半長(zhǎng)軸產(chǎn)生影響：軌道高度明顯增加。因此，傾角控制效率還需進(jìn)一步改進(jìn)、提高。傾角控制后，光照角逐年減小，軌道光照條件得到一定改善，太陽(yáng)電池陣的輸入光能相對(duì)于控制前有增加；降交點(diǎn)地方時(shí)則在傾角控制后逐年增大，數(shù)值保持在10:00AM左右，這也有利于星下點(diǎn)附近目標(biāo)的光照一致性保持。

隨著衛(wèi)星在軌服役超期，衛(wèi)星應(yīng)答機(jī)因老化出現(xiàn)一定程度的性能下降，在軌期間AGC（Auto Gain Control，自動(dòng)增益控制）變化如圖2所示。

在圖2中，衛(wèi)星應(yīng)答機(jī)在2013年以前一直都工作正常，載波鎖定期間的AGC數(shù)值基本在3V以上，最大值接近3.6V。

因?yàn)槔匣蛩赜绊?，?yīng)答機(jī)性能在2014年出現(xiàn)較大程度下降。經(jīng)過(guò)多次測(cè)試后，確定應(yīng)答機(jī)降級(jí)應(yīng)用方案：上行功率800W，天線直徑不小于10m，最高仰角大于80°。圖2中的（b）圖即為該約束下載波鎖定期間的 AGC曲線：幅度衰減較大，數(shù)值不足1V，且載波鎖定時(shí)長(zhǎng)也明顯變短。

圖2 應(yīng)答機(jī)AGC變化

雖然載波鎖定時(shí)長(zhǎng)變短，但在降級(jí)應(yīng)用前提下，鎖定時(shí)長(zhǎng)保持在150s以上，能夠滿足日常上行遙控注入、在軌例行維護(hù)等工作對(duì)載波鎖定時(shí)長(zhǎng)的要求。

衛(wèi)星后續(xù)在軌運(yùn)行中，GPS接收機(jī)出現(xiàn)死機(jī)，在故障處理期間的GPS接收機(jī)與應(yīng)答機(jī)溫度、應(yīng)答機(jī)載波鎖定與AGC參數(shù)變化如圖2所示。

從圖2可以看出，GPS接收機(jī)死機(jī)后，其溫度出現(xiàn)明顯抬升，且可分為前后兩個(gè)時(shí)期：前期，溫度均值約為21°C，經(jīng)歷約1個(gè)軌道周期之后，溫度迅速上升至26°C附近；后期，溫度繼續(xù)緩慢上升，在又經(jīng)歷約7個(gè)軌道周期之后，溫度均值大致穩(wěn)定在29°C左右。在GPS接收機(jī)升溫影響下，應(yīng)答機(jī)溫度也出現(xiàn)了緩慢抬升：均值溫度由26.2°C上升至27°C附近，整體升高約0.8°C。

關(guān)于GPS接收機(jī)溫度上升的原因，工程師分析認(rèn)為極有可能為單粒子閂鎖（Single Event Latch-up，SEL）效應(yīng)所致：在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）集成電路中，由襯底和阱之間天然存在的兩個(gè)寄生雙極型晶體管構(gòu)成的PNPN可控硅結(jié)構(gòu)一旦被觸發(fā)導(dǎo)通，在電源與地之間可能形成低阻抗、大電流通路，導(dǎo)致電路無(wú)法正常工作、甚至燒毀，這一現(xiàn)象稱為SEL效應(yīng)[19]。文獻(xiàn) 20對(duì)SEL效應(yīng)中的可控硅結(jié)構(gòu)與作用機(jī)理進(jìn)行了研究，認(rèn)為可控硅的正反饋特性使得流過(guò)可控硅的電流不斷增大，最終可能導(dǎo)致整塊芯片發(fā)生失效；文獻(xiàn) 21對(duì)實(shí)踐四號(hào)衛(wèi)星的SEL現(xiàn)象有過(guò)專門報(bào)道、研究，采用斷電、重啟措施恢復(fù)設(shè)備與儀器工作；文獻(xiàn) 22對(duì)三星公司的 K6R4016V1D型靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（Static Random Access Memory，SRAM）在地面進(jìn)行了SEL效應(yīng)試驗(yàn)研究，認(rèn)為SEL大電流造成器件局部溫度升高，甚至?xí)?dǎo)致器件燒毀；文獻(xiàn) 23對(duì)專用集成電路VA140的抗單粒子閂鎖特性進(jìn)行了測(cè)試，其結(jié)果為中國(guó)暗物質(zhì)衛(wèi)星有效載荷的抗單粒子設(shè)計(jì)提供依據(jù)；文獻(xiàn)18針對(duì)SEL發(fā)生后器件的溫度和電流參數(shù)變化，利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和邊際譜分析方法分別從參數(shù)中提取典型特征并進(jìn)行二值模糊綜合判斷，由此確定故障發(fā)生概率的大小，為遙測(cè)診斷系統(tǒng)在異常初期自動(dòng)報(bào)警提供技術(shù)支持。

因?yàn)镚PS的軌道板中有SRAM芯片，再結(jié)合這些SEL相關(guān)文獻(xiàn)可以看出：GPS死機(jī)、溫度上升等現(xiàn)象與SEL效應(yīng)下的特征基本符合。

與文獻(xiàn) 21的應(yīng)對(duì)方法類似，這里采用斷電方法進(jìn)行SEL故障處理：但是斷電處理的前提是遙控信道必須暢通，載波必須鎖定才行。

從圖3可知，在斷電發(fā)令處理過(guò)程中，載波鎖定時(shí)長(zhǎng)明顯著縮短：由日常降級(jí)應(yīng)用下的150s減小至不足 60s。在如此短的鎖定時(shí)間內(nèi)，由操控人員進(jìn)行載波鎖定判斷、其它遙測(cè)信息識(shí)讀、上行指令發(fā)送與執(zhí)行確認(rèn)等工作，壓力相當(dāng)大。

圖3 故障處理前后參數(shù)變化

另外，圖3中對(duì)于載波鎖定為0的部分曲線并未畫(huà)出；該值為0時(shí)，載波失鎖（未鎖定）。

SEL故障處理的內(nèi)容實(shí)際上是 GPS接收機(jī)斷電與加電，兩者之間相差約20s。從圖3可以知道，處理結(jié)束后，GPS接收機(jī)溫度在經(jīng)歷約1個(gè)軌道周期之后即回落至 20°C水平，而應(yīng)答機(jī)溫度則在大約4個(gè)軌道周期后恢復(fù)至正常水平；在降級(jí)應(yīng)用條件下，應(yīng)答機(jī)載波鎖定時(shí)長(zhǎng)同樣恢復(fù)至150s以上，而AGC電壓還是不足1V（當(dāng)然，這并不影響鎖定期間的遙控發(fā)令與數(shù)據(jù)注入）。

2 星載GPS接收機(jī)降級(jí)應(yīng)用

從GPS接收機(jī)的SEL故障處理過(guò)程中可以看出，衛(wèi)星應(yīng)答機(jī)的載波鎖定與溫度之間存在一定關(guān)聯(lián)：溫度高，鎖定時(shí)長(zhǎng)相對(duì)較短；溫度低，鎖定時(shí)長(zhǎng)相對(duì)增加。這里以應(yīng)答機(jī) AGC和溫度為對(duì)象，分析溫度對(duì)應(yīng)答機(jī)的影響。在非測(cè)控時(shí)段，應(yīng)答機(jī)AGC與溫度參數(shù)如圖4所示。

圖4 應(yīng)答機(jī)溫度與AGC

圖4表明，應(yīng)答機(jī)AGC與溫度大致呈同步變化：溫度高，則AGC大；溫度低，則AGC小。對(duì)于其中溫度的變化規(guī)律，解釋如下：衛(wèi)星進(jìn)入地影區(qū)后，蓄電池放電，同時(shí)產(chǎn)生大量熱能，星內(nèi)部分器件溫度升高，在地影中間位置附近，溫度接近最高；星上主動(dòng)熱控系統(tǒng)隨之開(kāi)始響應(yīng)，控制蓄電池溫度下降，經(jīng)歷約半個(gè)軌道周期（多數(shù)熱控系統(tǒng)的階躍響應(yīng)時(shí)間即為此值）后，溫度接近最低，此時(shí)衛(wèi)星位置處于陽(yáng)照區(qū)，其星下點(diǎn)大致與太陽(yáng)星下點(diǎn)在同一緯度。另外，全年溫度數(shù)據(jù)變化表明，冬至期間應(yīng)答機(jī)溫度為全年最高水平，夏至期間則為最低水平。

文獻(xiàn)24認(rèn)為AGC是通過(guò)電路增益隨信號(hào)強(qiáng)度變化來(lái)保證輸出信號(hào)強(qiáng)度穩(wěn)定的一個(gè)自動(dòng)幅度調(diào)節(jié)負(fù)反饋系統(tǒng)：當(dāng)輸入信號(hào)很弱時(shí)，接收機(jī)增益大，AGC電路不起作用；當(dāng)輸入信號(hào)很強(qiáng)時(shí)，AGC電路進(jìn)行控制，使接收機(jī)增益減小。在非測(cè)控期間，應(yīng)答機(jī)并沒(méi)有收到地面信號(hào)，因此圖4中的 AGC實(shí)際上是噪聲功率的反映，而噪聲顯然直接與器件溫度相關(guān)。

再進(jìn)一步綜合圖2與圖3中的載波鎖定相關(guān)數(shù)據(jù)，可以確認(rèn)：當(dāng)AGC電平低于0.82V時(shí)，載波環(huán)路才有可能實(shí)現(xiàn)鎖定，此時(shí)應(yīng)答機(jī)對(duì)應(yīng)的溫度約為26.2°C。這一溫度可以作為應(yīng)答機(jī)載波鎖定工作的最高上限。

至此可以看出，應(yīng)答機(jī)溫度對(duì)于載波鎖定有重要影響：溫度越低，載波鎖定越容易；溫度越高，載波鎖定越困難甚至不可能。

文獻(xiàn)25對(duì)軌道高度850km、降交點(diǎn)地方時(shí)為10:30AM 的太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星的星內(nèi)熱功耗進(jìn)行了仿真，認(rèn)為衛(wèi)星在壽命初期處于低溫工況，而壽命末期處于高溫工況。文獻(xiàn) 26對(duì)兩顆通信衛(wèi)星熱控系統(tǒng)長(zhǎng)期在軌性能進(jìn)行了評(píng)述，認(rèn)為在空間環(huán)境影響下，熱控涂層材料性能逐漸退化，材料的太陽(yáng)吸收率會(huì)有所增加，進(jìn)而導(dǎo)致衛(wèi)星在軌期間呈現(xiàn)溫度逐漸升高趨勢(shì)。文獻(xiàn) 27探討了一種通過(guò)衛(wèi)星在軌溫度數(shù)據(jù)反演計(jì)算熱控涂層在軌性能退化情況的方法，亦認(rèn)為熱控涂層性能發(fā)生退化導(dǎo)致衛(wèi)星溫度升高。這里，衛(wèi)星在軌運(yùn)行近 10年，已經(jīng)進(jìn)入高溫工況期。應(yīng)答機(jī)冬至期間的工作溫度的長(zhǎng)期變化如圖5所示。

圖5 應(yīng)答機(jī)冬至溫度

從圖5可知，應(yīng)答機(jī)溫度確實(shí)存在長(zhǎng)期緩慢升高現(xiàn)象。結(jié)合圖1中的傾角與光照角變化可知：后期，隨著光照角進(jìn)一步改善，衛(wèi)星軌道熱流可能進(jìn)一步增加，整星溫度水平還可能繼續(xù)升高，應(yīng)答機(jī)溫度還可能繼續(xù)上升。另外，冬至期間的日地距離最小，太陽(yáng)對(duì)于衛(wèi)星的影響可能加劇，應(yīng)答機(jī)在冬至前后的載波鎖定可能更加困難。

文獻(xiàn) 28認(rèn)為，良好的熱管理對(duì)于提高小衛(wèi)星的可靠性至關(guān)重要。以上數(shù)據(jù)與分析也表明，后續(xù)整星溫度可能繼續(xù)升高，可能會(huì)對(duì)載波鎖定帶來(lái)嚴(yán)重影響：一旦應(yīng)答機(jī)最低溫度超過(guò)26.2°C，已經(jīng)處于降級(jí)應(yīng)用的應(yīng)答機(jī)可能難以實(shí)現(xiàn)載波鎖定，上行遙控通道可能無(wú)法保障。因此，需要盡力降低、減緩整星溫度升高帶來(lái)的不利影響。

從GPS接收機(jī)SEL故障處理來(lái)看，發(fā)生SEL事件后的升溫確實(shí)對(duì)載波鎖定造成明顯影響。如果后期再次發(fā)生SEL事件，考慮到整星溫度升高趨勢(shì)，屆時(shí)載波很可能難以鎖定，繼而出現(xiàn)死循環(huán)：載波無(wú)法鎖定，上行無(wú)法遙控發(fā)令，GPS接收機(jī)無(wú)法斷電，SEL事件無(wú)法處理，高溫狀態(tài)繼續(xù)保持，載波仍然無(wú)法鎖定。

可見(jiàn)，圖3中的SEL事件已經(jīng)為應(yīng)答機(jī)載波鎖定困難敲響警鐘。有鑒于此，這里給出GPS接收機(jī)的降級(jí)應(yīng)用方案：關(guān)閉軌道板。這樣既可以降低SEL事件發(fā)生概率，還可減小星內(nèi)功耗（當(dāng)然，這一功耗很小）。

文獻(xiàn)29研究了Swarm衛(wèi)星天線相位中心偏差對(duì)于星載GPS數(shù)據(jù)下的精密定軌的影響，給出了一種相位中心變化（Phase Center Variation，PCV）遞推處理方法，提高衛(wèi)星定軌精度；文獻(xiàn) 30利用國(guó)產(chǎn)星載雙頻 GPS接收機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估與精密定軌，認(rèn)為Tianhui-1C衛(wèi)星定軌精度相對(duì)于前期的A星和B星有兩個(gè)數(shù)量級(jí)提高；文獻(xiàn)[10-11]也展示了星載GNSS數(shù)據(jù)在軌道確定方面的應(yīng)用。這些情況表明，星載GPS接收機(jī)數(shù)據(jù)在衛(wèi)星軌道確定中發(fā)揮著重要作用。在這里，關(guān)閉軌道板主要對(duì)實(shí)時(shí)軌道解算造成影響，對(duì)于偏置動(dòng)量輪控制衛(wèi)星而言，實(shí)時(shí)定軌的價(jià)值并不大；畢竟，軌道確定的目的更多在于高精度姿態(tài)測(cè)量、確定與控制等方面的應(yīng)用，而偏置動(dòng)量輪控制衛(wèi)星的姿態(tài)精度并不高。

在衛(wèi)星超壽命運(yùn)行條件下，考慮GPS接收機(jī)發(fā)生 SEL事件后對(duì)溫度敏感應(yīng)答機(jī)造成載波鎖定困難的風(fēng)險(xiǎn)，最終確定關(guān)閉GPS接收機(jī)軌道板。

3 結(jié)果與討論

星載GPS接收機(jī)斷電后，通過(guò)遙測(cè)下傳的定位數(shù)據(jù)以及其它連續(xù)時(shí)間（Time In Continuity，TIC）、溫度數(shù)據(jù)如圖6所示。

圖6 GPS接收機(jī)參數(shù)

可以看出，GPS接收機(jī)的定位數(shù)據(jù)輸出正常，對(duì)應(yīng)的極半徑數(shù)據(jù)也正常（極半徑ρ與定位數(shù)據(jù)X、Y、Z之間的關(guān)系為：ρ2=X2+Y2+Z2）。

TIC數(shù)值較大，表明GPS接收機(jī)在關(guān)閉軌道板之后，發(fā)生復(fù)位或者死機(jī)的次數(shù)很少，連續(xù)工作時(shí)間較長(zhǎng)。

值得注意的是溫度參數(shù)變化情況：與圖3中處理SEL故障后的溫度相比，圖6中的溫度明顯偏高。這也再次表明，在器件老化加劇以及空間環(huán)境影響下，整星溫度水平一直在緩慢升高。但目前溫度水平還在20.5°C之下，而應(yīng)答機(jī)的溫度水平在25°C之上（參見(jiàn)圖3、圖4）。這樣，GPS接收機(jī)溫度在降級(jí)應(yīng)用后雖然在上升，但是低于應(yīng)答機(jī)工作溫度，不會(huì)對(duì)應(yīng)答機(jī)載波鎖定造成影響。后期應(yīng)持續(xù)關(guān)注星內(nèi)各器件溫度變化情況。

另外，通過(guò)遙測(cè)下傳GPS接收機(jī)的定位數(shù)據(jù)，同樣可以在地面實(shí)現(xiàn)高精度定軌，這也是文獻(xiàn) 30精密定軌采用的方法方式。然后，在例行維護(hù)與操控中將精密軌道上注，即可滿足衛(wèi)星對(duì)精密軌道的需求（一般情況下，注入軌道數(shù)據(jù)的遙控時(shí)長(zhǎng)在10s左右）。

GPS接收機(jī)降級(jí)應(yīng)用后，應(yīng)答機(jī)的載波鎖定與AGC參數(shù)如圖7所示。

圖7 應(yīng)答機(jī)AGC與鎖定

在圖7中，載波鎖定時(shí)長(zhǎng)為413s，明顯優(yōu)于應(yīng)答機(jī)降級(jí)應(yīng)用下的150s時(shí)長(zhǎng)要求。載波鎖定時(shí)間較長(zhǎng)，原因可能在于跟蹤時(shí)的測(cè)控天線地理位置相對(duì)偏南，應(yīng)答機(jī)的溫度接近軌道周期內(nèi)的最低，有利于載波信號(hào)捕獲與鎖定。但是，載波鎖定期間的AGC電壓幅值偏低，最高不足 0.9V，稍低于圖2中的情形，這可能是器件老化、鏈路增益下降所致。此外，載波鎖定窗口中心仍然在遙測(cè)數(shù)據(jù)中心的右側(cè)，說(shuō)明星上鎖相環(huán)路在信號(hào)捕獲后的鎖定、跟蹤性能依然很好。

在減緩單粒子效應(yīng)影響方面[31]，后續(xù)還需繼續(xù)改進(jìn)應(yīng)對(duì)方法?？紤]圖3中GPS接收機(jī)升溫與應(yīng)答機(jī)升溫之間的時(shí)延關(guān)系，可將衛(wèi)星在陽(yáng)照區(qū)的跟蹤圈次安排采用間隔排列方式，例如跟蹤陽(yáng)照區(qū)的第一圈和最后一圈，而不是通常的連續(xù)某兩個(gè)圈次。這樣，即使GPS接收機(jī)再次發(fā)生SEL事件，在陽(yáng)照區(qū)發(fā)現(xiàn)該事件時(shí)，應(yīng)答機(jī)溫度的抬升幅度應(yīng)該不大，地面操控處理難度相應(yīng)會(huì)小一些。再考慮冬至前后應(yīng)答機(jī)溫度水平為全年最高，可考慮將間隔排列方案在冬至前后采用；在全年其它時(shí)段，則仍采用通常的連續(xù)跟蹤兩圈的方式，減小對(duì)測(cè)控資源調(diào)度的約束與壓力。

4 結(jié)論

關(guān)于近地衛(wèi)星GPS接收機(jī)發(fā)生SEL事件后的升溫對(duì)測(cè)控應(yīng)答機(jī)的影響，確認(rèn)應(yīng)答機(jī)的溫度敏感特性，即載波鎖定時(shí)的AGC電壓在0.82V以下，對(duì)應(yīng)溫度約為26.2°C；為減小SEL事件的風(fēng)險(xiǎn)，采用關(guān)閉GPS接收機(jī)軌道板的降級(jí)應(yīng)用方式。

軌道板斷電后，GPS接收機(jī)定位、守時(shí)工作正常，工作溫度在20.5°C以下，對(duì)測(cè)控應(yīng)答機(jī)工作溫度沒(méi)有影響；應(yīng)答機(jī)在上行功率 800W、天線直徑10m、最高仰角不低于80°的約束下，載波鎖定時(shí)長(zhǎng)優(yōu)于150s，滿足例行操控需求。