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Chapter 3 · DFH-1

换向位置与传感器候选

从稳定参考、慢变量和动态输入出发,给每个位置提出器件候选,再用跨帧变化检查这张换向表。

按论文恢复的换向表

刘承熙等人的论文第 3 页给出了 32 路主开关和五路参考。下面按从 1 开始的主路号列出标定结果,再比较传感器和副开关候选。早期零起始分析位置与旧 Ch 表保留在后面,避免把不同编号混在一起。

用星上的参考读回电压

每帧分别取主路 1、2 的平均频率为 f₃,主路 3、5 的平均为 f₀,按 V = 3(f − f₀)/(f₃ − f₀) 换算。主路 4 的 1.5 V 没有参与拟合,留作中点检验。这里恢复的是遥测输入端的等效电压,传感器前面的分压、放大和转换关系还要另外求。

0 V / Hz3 V / Hz增益 / Hz/V独立读回 1.5 V
A / L1924.151383.66153.171.499 V
B / L2925.731383.50152.591.491 V
C / L3919.931373.72151.261.510 V

最初用已有平台表标定,中点读回 1.498、1.491、1.510 V。现在解码器从 MP3 自动定位并统一取平台中央一半,得到上表,偏差约 −1、−9、+10 mV,支持在这一范围内先采用线性标定。它不是整帧的精度保证,参考之后仍可能有链路漂移和跟踪误差;表中小数只用于比较。

第 6–22 路的完整平台表

主开关路号A / VB / VC / V解释方向
62.9892.9923.020接近满量程,在五路同步头之外
70.2621.9171.205明显变化,副换向候选
82.2972.2942.302稳定平台
92.4882.4812.486与第 8 路分开
101.9761.1150.286近等差下降,兼比较副换向
111.6691.6581.670稳定平台
120.001−0.017−0.019长录音中接近零端
132.0061.8361.472明显变化,副换向候选
14−0.016−0.018−0.028接近零端
150.1950.2000.196与第 14 路分开
161.7641.7621.770稳定平台
17−0.006−0.017−0.010长录音中接近零端
181.2531.2471.287小幅变化
190.6740.6890.728小幅上升
201.1811.1781.206没有旧表所写的大幅 B 段升高
212.2352.2272.244稳定平台
221.1971.1811.204动态区之前的最后一个清晰平台

下载三帧前 22 个主位置的电压表。密集段没有压成平台数值放进这张表,应按并联窗口解调完整波形,再分别提取幅度和脉宽。如果副开关每个节目循环只前进一步,就会出现四帧轮换;论文没有交代这里的推进相位,长录音也只有三个完整遥测段,暂不能验证这个轮换周期。

新的三帧 96 个主位置汇总附有连续鉴频有效比例和位置内部变化范围;第 23–32 路的中位数只是窗口统计,实际数据保存在连续波形表。零端附近的小负数没有截成零,便于看出参考之后的偏移和测量误差,不表示传感器必然输出负电压。

第 7、10、13 路的跨帧变化远大于其余平台,而且恰好间隔三路,可以优先试作副换向入口。如果这个间隔规律继续,第 16 路是第四个入口候选;但它目前三次都约 1.76 V,只有“不同支路恰好接近”这一相容解释,没有独立证据确认。副开关也可能放在其他位置。原来的慢变量和磁场投影模型继续保留;把三个帧值都当成同一传感器,已不再是唯一的默认解释。

温度和压力是论文点名的慢参数,第 8、9、11、15、16、21 等稳定平台可逐个试相应调理模型。要换成摄氏度或压力单位,还需要传感器类型及输入端的转换关系。短录音的27 个幸存位置先保留 Hz;完整同步头不在录音中,模板对齐所用的仿射关系不能替代星上参考。

把器件接进模型

全文第 1 页明确说遥测传送工程和高空物理探测参数,并点名舱内温度、压力、红外地平仪、太阳角计和自旋测量。科研用途有直接记载;这篇系统论文没有列出其余所有输入的传感器清单。第 3 页的四个副开关还给跨帧差异增加了一个具体解释:不同帧可能读的是同一主位置下的不同支路。

太阳角计和红外地平仪都有具体的飞行记载。潘厚任在《翻开尘封的档案》中说,太阳角计原本配合 X 射线探测器使用,后来被保留下来,并在前两颗卫星上飞行;匡定波的回忆则记载了东方红一号的红外地平仪探头及发射后收到的扫描信号。这两种输入可以直接进入下一轮仿真。

候选输入接入模拟遥测后的预测用录音怎么检验
固定参考电压指定位置反复出现稳定高低电平,并共同跟随链路漂移用多个稳定位置估计每帧公共偏移和增益,检查其余位置是否仍然变化
太阳角计光敏面的投影、遮挡和自旋产生周期变化;选通或保持电路决定它表现为曲线还是平台先用动态窗口约束周期,再预测各平台的采样相位;不能只用三个平台点拟合周期
红外地平仪地球与深空交替进入视场,响应时间会把边沿变成斜坡;选通可能截断扫描脉冲比较连续曲线、脉宽和重复边沿,检查基频与谐波是否给出相同时间结构
电源、温度等工程参数同一选通窗口内近似恒定,跨帧缓变;不同量程可使用不同调理增益先用同帧参考读回输入电压,再比较慢变量、标定斜坡与副换向;摄氏度等物理单位还需传感器转换关系
磁场、太阳辐射、粒子测量分别比较自旋投影、受光遮挡、计数积分及其调理电路;原有公式继续作为候选模型需要同时匹配飞行配置和时间结构,不能仅凭频率形状相似指定仪器

最后一组存在具体的史料冲突。潘厚任记载,原计划中的太阳软 X 射线、辐射带粒子和地磁场三项仪器在方案审查后暂不上第一颗卫星,装有科学仪器的备份星后来成为实践一号。这使原文的三种科学仪器分配需要保留为另一种配置假说,而不能与有直接飞行记载的太阳角计、地平仪同等排序。若找到对应东方红一号实物配置的仪器清单或遥测分配表,就可以重新比较。科研任务还包括利用跟踪数据研究大气密度,并不要求每个研究项目都对应一个星上音频通道。

当前先拟合共同参考和换向顺序,再用太阳角计、地平仪及工程慢变量解释剩余轨迹。磁强计和粒子模型仍在后续章节中,保留它们的预测,也保留与飞行记载不合的地方。

先分出参考、慢变量和动态输入

刘承熙等人的工程论文第 1–3 页给出了 PAM–FM–AM、32 路主开关、快慢参数及副时分开关。因此,下面从遥测输入出发匹配器件:先看飞行记载,再看输入经过选通、调频和接收后,能否产生录音中的平台或曲线。

固定顺序里反复出现的稳定高低电平,优先考虑同步或参考;同一位置跨段大幅变化的频率,优先考虑传感器或状态输入。这样可以先恢复换向表的大致用途,再逐路匹配器件。

位置 9 从 1226.8 降到 1095.8,再降到 963.1 Hz,三个读数接近等差,值得继续比较标定斜坡与慢变量两种模型。斜坡应在更多周期里保持步进或出现回绕;电池、温度则应随负载或热状态变化。现有三帧还看不到这一分歧。C 段多个共同平台整体低了数 Hz,比较小变化前应先扣除公共频率偏移。

这次先重测了长录音,随后把短录音也按相同主开关格式对齐,见完整解调。短录音开头已经缺失同步参考,因此跨录音比较先用路序和波形,不把未经标定的频率差直接当成物理量变化。

早期零起始位置表与被合并的平台

被合并的相邻平台

旧分段把约 1276/1305 Hz、924/955 Hz 的相邻平台合并了;B 段的固定时间起点还可能错开约 150 ms,相当于半个平台。这会制造虚假的跨帧变化,也会改变所谓“通道”的编号。

重新按每段自己的节拍对齐后,清晰区可列出 22 个分析位置,开头高音约占两个位置。下表保留早期零起始编号,加 1 后对应主路号。主路可能接副开关,仍不等于唯一的传感器编号;旧 Ch 标签则来自另一套合并分段。

分析位置A / HzB / HzC / Hz能说什么
6964.31218.21102.2跨段明显变化
71275.91275.71268.2独立平台
81305.21304.41295.8不能与位置 7 合并
91226.81095.8963.1三次读数依次下降,身份未知
11924.3922.7917.1未复现旧 Ch 9 的大幅 B 段升高
121231.41205.81142.6跨段变化
13921.7923.0915.6独立平台
14954.0956.5949.5不能与位置 13 合并
早期 19 路分段、数字同步字和按此推导的旧表

论文给出 32 路主开关和五路模拟参考。以下旧表的分段与同步定义已被替代;器件候选在上文按新路序继续讨论。

分类依据

对每路通道提取三帧值 (F1/F2/F3),观察:

Abstract signal-flow diagram of a nineteen-slot analog commutator feeding a VCO and output waveform
抽象示意:19 路输入按固定时隙被换向器依次选择,送入 VCO 后变成可测的音频频率。

原分段下的通道分配假说

# 平均 f (Hz) 类型 功能身份 F1 / F2 / F3 (Hz) 置信度
01380.5同步 L3帧首 111382 / 1381 / 1379★★★
1925.7同步 L000925 / 927 / 925★★★
21152.0同步 L1011153 / 1151 / 1152★★★
3925.5同步 L000925 / 927 / 925★★★
41380.5同步 L3帧尾 11 (10-bit 同步字完)1382 / 1380 / 1380★★★
51115.0磁强计?高空磁强计 B⊥(载荷归属有源冲突965 / 1274 / 1107★★
61286.4参考 L2中高段基准1280 / 1289 / 1290★★★
71097.3标定锯齿波VCO 线性度 −2.24 Hz/s1228 / 1095 / 969★★★
81180.2温度 A外壳主动面 (中热质量)1187 / 1177 / 1177★★★
9923.3同步 L0零基准924 / 923 / 919★★★
101192.5辐射计?太阳短波辐射计 (+14.9 Hz/° 太阳角)(载荷源冲突1227 / 1203 / 1147★★
11943.3电池银锌电池电压监测939 / 953 / 938★★
121191.9温度 B主结构 (高热质量)1194 / 1191 / 1191★★★
13924.9同步 L0零基准924 / 927 / 924★★★
141102.0太阳角 ↕太阳角计 #1 (上壳)1115 / 1074 / 1117★★
151043.4太阳角 ↕太阳角计 #2 (下壳) r=−0.99 with #141029 / 1067 / 1034★★
161130.3宇宙射线宇宙强度计 计数率1105 / 1182 / 1104★★★
171264.1参考 L2中高段基准1266 / 1260 / 1266★★★
181104.7温度 C仪器舱内 (最大热质量)1107 / 1102 / 1106★★★

功能族统计

9同步 / 参考
1标定锯齿
3温度 (不同热质量)
3科学仪器
2太阳角对
1电池监测

合计 19。每个 60 秒循环里传回约 10 路有效数据(科学 + 姿态 + 温度 + 电池 + 标定) + 9 路同步参考。下面几个章节分别展开最有意思的通道。

按功能族分组的三帧对比

19 channels across 3 frames in a small-multiples grid grouped by function
19 路通道按功能族拆成 6 个独立面板,每个面板的 y 轴独立缩放——这样每条曲线的形状 (线性下降、缓慢单调、F2 偏离、反相关)才能直接读出来。一帧三个点:F1 = 44.3 s、F2 = 103.1 s、F3 = 162.2 s。