民用航天十三五预研第二批项目指引表

'附件1：民用航天“十三五”预研第二批项目指南表序号项目名称应用背景和研究目标主要技术指标成果形式项目类别方向一(B01)：先进基础技术研究1.项目编号：B0101航天电子产品寿命量化控制技术面向航天电子产品需准确控制其可靠工作寿命的研制要求，研究航天电子产品寿命量化设计和控制的模型，提出研制全过程的量化检测和控制电子产品可靠工作寿命的技术方法和流程，研究电子产品寿命特征识别技术，建立关键特性参数与产品寿命关系模型，开发电子产品寿命特征监测系统和寿命检测软硬件工具，编制配套技术规范；结合典型航天电子产品开展工程应用验证。1）技术方法适应航天电子产品研制流程和特点；2）工具100%覆盖产品设计和生产过程寿命特征参数检测需求；3）工程应用对象的寿命控制值与最终产品寿命试验结果的误差不超过20%。软硬件工具、研究报告、技术规范、论文及专利一般类项目2.项目编号：B0102多应力条件下加速寿命试验技术面向卫星产品多应力条件下寿命验证需求，提出包含多种应力的加速寿命模型，研究多应力条件下的失效边界域技术，提出多应力试验设计及实施方法，研究多参数寿命量化分析与评价技术，形成配套技术规范和工具平台并结合典型星上长寿命产品进行工程应用验证。1）加速寿命模型应包含多种应力类型；2）加速寿命试验获得的寿命评估结果与在轨或1：1试验结果误差不大于20%。软件工具、研究报告、技术规范、论文及专利一般类项目10 1.项目编号：B0103基于多源数据的星上产品智能在轨运行故障诊断技术面向星上产品快速、准确实施在轨故障诊断的要求，充分利用产品在轨和地面等各类数据，研究基于性能-故障网络模型和多源数据融合的智能故障诊断技术，结合可靠性数据和性能数据，提出基于数据融合的产品不合格筛选、薄弱环节识别、优化设计改进和在轨剩余寿命预测方法，形成配套技术规范和工具平台，结合典型星上产品开展工程应用验证。1）故障实时诊断模型和在轨剩余寿命预测模型，应能够包含2类地面试验数据、3类在轨数据；2）可实现融合2种以上耦合故障、3种以上耦合参量的关联分析与挖掘；3）典型故障预测准确率大于80%。软件工具、研究报告、技术规范、论文及专利一般类项目2.项目编号：B0104超高温环境下金属材料失效特征在线监测及诊断技术研究新型耐高温传感技术，研究传感器超高温检测技术，开发新型耐高温传感器，研究超高温环境下材料性能退化机理与失效模式，确定超高温环境下金属材料失效特征监测、诊断和寿命预测方法，形成超高温环境下材料特性及失效特征检测方法。1）传感器可实现优于1200℃的材料特性与失效监测，并实现金属材料特性超高温环境下连续监测；2）超高温环境下金属材料壁厚变化检测精度优于毫米级;3）超高温环境下能检出金属材料中深度小于毫米级的裂纹伤损。原理样机、研究报告、论文及专利重点类项目10 1.项目编号：B0105与5G融合的新型卫星移动通信技术以未来增强移动宽带通信和海量大连接为应用背景，开展与地面5G融合的新一代卫星移动通信关键技术研究，实现频谱资源感知、灵活利用及干扰避免，满足大动态传输场景要求，支持海量物联网终端接入，有效降低业务接入时延，研制地面仿真验证系统。1）支持多频段，单用户传输速率：低频段不低于1.5Mbps，高频段不低于36Mbps；2）支持频谱感知利用和干扰协调，空间频谱利用效率提升30%以上；3）支持大动态场景频偏范围-750KHz-+750KHz，频偏变化率范围-7.5KHz/s-+7.5KHz/s，传输速率波动小于5%；4）相同带宽条件下，较目前正交多址通信系统，多终端接入能力提升100%以上；5）用户接入处理时延较目前典型的卫星通信系统减少50%以上。研究报告、地面仿真验证系统、论文及专利重点类项目2.项目编号：B0106超大容量宽带卫星通信技术为满足未来静止轨道通信卫星实现1Tbps通信容量的目标，开展Q/V频段星地传输信道特征分析与建模研究，极窄波束高增益低旁瓣多波束星载天线技术研究，支持宽带灵活载荷的星上数字透明处理、波束形成技术研究，支持海量终端的星地传输、系统管理和资源调配技术研究，研制卫星通信演示验证系统。1）工作频段：Ka，Q/V；2）通信容量：优于1Tbps，支持百万量级终端用户接入管理；3）星载天线波束宽度优于0.4o，波束增益大于48dBi,C/I优于15dB；4）支持自适应高阶编码调制、可变载波速率、功率控制与动态调配、跳波束等方式；研究报告、原理样机、演示验证系统、论文及专利重点类项目10 1.项目编号：B0107行星保护技术面向我国未来深空探测任务，在符合国际空间研究委员会（COSPAR）国际行星保护分级和基本要求的前提下，提出飞行轨道撞击概率、探测器表面生物总量、返回器或样品容器密封漏率和回收后处置流程、地外太空动植物生长等技术要求；明确我国总装、集成、测试（AIT）阶段、发射场条件下可耐受极端环境的特定微生物种类及可用的快速高精度检测方法，开展对航天器功能和性能无损的微生物消杀、高等生物圈构建等技术研究，为后续型号研制所需的行星保护提供可行的解决方案，提出符合我国国情的深空探测行星保护规范、政策和发展路线图建议。1）提出深空探测任务行星保护技术指标体系及要求；2）发展我国AIT和发射场特有的嗜极微生物检测方法，检出低限为30个/100cm2；3）发展两种对深空探测器功能性能无损的嗜极微生物消杀方法，可实现探测器表面微生物数量下降4个数量级；生物种类不低于4种。研究报告、原理样机、论文及专利重点类项目2.项目编号：B0108地外原位水资源提取与氢氧光化学合成技术面向未来月球、行星、小行星探测与资源开发等任务，以地外原位土壤中微量水资源利用为重点，研究地外土壤原位资源低功耗输运处理、地外水资源光热提取及地外氢氧光化学合成技术，通过原位资源利用的方式在地外天体实现水、氧、燃料等基本物资的原位补给。1）完成适用于月球、行星、小行星的地外原位水资源提取与氢氧光化学合成系统方案；2）研制原理样机，利用模拟月球极区含水月壤完成地面试验，实现土壤输运速率>500g/h，水资源光热提取速率>20g/h，氢氧光化学合成产率>10g/h。研究报告、原理样机、论文及专利重点类项目10 1.项目编号：B0109大型航天铝合金回转体构件整体成形组织性能精确调控技术面向未来运载火箭、空间站等大型化、整体化、精确化制造需求，研究大尺寸铝合金铸锭组织均匀化控制、材料热塑性成形组织性能动态调控、热振复合应力均化时效技术、大型铝合金环件变截面精确碾压成形、大型环件整体冷变形及大型铝合金环件形性协同精确调控等关键技术，完成技术验证，具备支撑大尺寸铝合金环件制造能力。1）铝合金环件试件外径尺寸不小于9.5m；2）铸锭晶粒度优于4级；3）环件力学性能指标：切向Rm≥410MPa、Rp0.2≥310MPa、A≥8%，轴向Rm≥410MPa、Rp0.2≥300MPa、A≥5%，径向Rm≥390MPa、Rp0.2≥290MPa、A≥5%；4）环件圆度小于外径的3‰。研究报告、试验件、工艺装备、工艺规程、论文及专利重点类项目2.项目编号：B0110深空通信与信息公共服务体系研究面向地月空间、火星及小行星等太阳系探测任务，开展行星际超远距离测控通信系统、深空-近地中继通信与信息公共服务技术体系研究，突破双频高增益大天线、极弱信号捕获与跟踪、高灵敏度极地码率接收与解调、具有显验知识的数据信息智能提取、接入管理与服务管理、深空通信与信息服务技术体系等关键技术，并实现标准协议的构建与开发，开展方案设计、原理样机研制及技术验证试验。为形成我国未来的深空-地面互联网-用户的通信与信息公共服务能力，建设深空通信与信息服务公共设施奠定技术基础。1)工作频段：微波通信（X、Ka）、光通信。信号捕获灵敏度：大于-157dBm2)双频天线增益：大于49dBm（X波段）、大于61dB（Ka波段）3)协议具备开放性和可扩展性、支持多方接入、可管控、中继数据地面送到用户端的稳定通信能力,可推动形成CCSDS标准建议。研究报告、协议集、技术规范、原理样机重点类项目10 1.项目编号：B0111天空地频率轨道资源高效利用关键技术面向空间高低轨通信/遥感卫星所依赖的空间频段资源日益稀缺，天空地无线系统频段交叠，互相干扰频现，用频矛盾突显，频率轨道兼容技术等问题，研究高低轨卫星、HAPS、5G系统空间频率动态共用技术，探索频率共用支撑信息融合获取策略，构建新型精细化高效动态用频机制；面向L频段多系统兼容共存技术开发演示验证系统，拓展高频段（Q/V）应用研究，引导对更高频段的规划利用和关键技术攻关；研究X频段的兼容共用策略，研发集总仿真分析工具和协调方法，解决国内遥感数传X频段协调无序，集总干扰方法缺失的问题；研究全球非静止轨道卫星系统发展情况，及我国通信类卫星星座的市场应用、频率资源、系统方案及实施办法，分析全球非静止轨道卫星系统发展情况及热点问题，开展频率干扰分析计算仿真，提出多边协调策略及方法，提出体系架构建议。1）卫星、HAPS平台、5G系统间频率动态共用研究：共用模式：不少于2种；动态共用响应时间：分钟级；频率共用支撑信息类型：不少于3类；2）L频段兼容性研究：具备处理不少于三个不同频点导航信号，不少于四种导航终端；3）Q/V频段信道模拟器的技术指标：输入幅度范围：-40dBm~-10dBm；通道数：2通道；信号带宽：下行≥1GHz，上行≥1GHz；4）遥感X频段频段数传兼容性平台研究规模：覆盖空基项目主要遥感卫星，以及考虑到周期商业卫星公司预计发射的遥感卫星规模，具备处理50份卫星网络资料，60~70个轨道面，80颗卫星以上的能力，且具备扩展空间。研究报告、信道模拟器、演示验证原型系统、实际测量系统、仿真平台验证软件、卫星系统实施方案、频率动态共用技术专利重点类项目10 1.项目编号：B0112宇航用千兆数据电缆技术面向空间平台用高速数据网络应用，开展电缆结构设计、电缆工艺、耐高剂量辐照、高速率电缆、高耐辐照等技术研究，研制电缆产品。1）特性阻抗：100±10Ω；2）衰减：在1.25GHz条件下，≤1.10dB/m；3）延时差：≤10ps/m；4）延时：≤4.2ns/m；5）耐温等级：-55~+180℃；6）耐辐照：100MRad；7）热真空释气：TML≤1%，CVCM≤0.1%。研究报告、原理样机、论文及专利重点类项目方向二(B02)：国产宇航核心元器件和软件应用2.项目编号：B0201支撑星载人工智能应用的核心硬件与基础软件技术面向人工智能技术的在轨应用发展趋势，开展核心硬件和基础软件研究，研究用于神经网络前向推理的硬件加速器设计技术、极小精度损失情况下的网络压缩与剪枝优化技术、面向加速硬件架构优化的网络编译与部署技术、计算任务虚拟化与动态分配技术、系统架构级容错技术，研制原理样机，为空间人工智能应用提供支撑。1）神经网络推理硬件前向推导算力不小于200GOPS，神经网络相关硬件模块功耗不高于1W；2）硬件集成IPS（图像处理单元）及视频编码器算法功能；3）软件可支持深度神经网络优化编译与部署，实现从神经网络到加速算法执行指令的完整编译工具链；4）支持训练后深度神经网络的压缩与优化，压缩比例不小于20倍，精度损失不超过1%。研究报告、算法软件、原理样机、论文及专利重点类项目10 1.项目编号：B0202基于新型功率器件的抗辐射通用数字电源技术面向航天电源小型化和高效率的发展趋势，研究高可靠新型增强型GaN抗辐射数字电源技术，促进航天电源控制器的技术升级。开展基于GaN功率器件的通用数字化电源控制系统架构、GaN功率器件的高频抗扰驱动以及GaN功率器件辐射加固及数字电源的抗单粒子能力等关键技术攻关，形成基于GaN功率半导体器件的数字电源控制器原理样机。1）输入电压：18~50V，输出电压：0~5V，重量<100g；2）支持6路隔离驱动，驱动频率>3MHz，延时时间<40ns；3）支持4路电压模拟量信号（0~3VDC~2MHz)隔离传输；4）抗总剂量能力：100KRad(Si)；5）抗单粒子锁定能力：75MeVcm2/mg。研究报告、原理样机、论文及专利重点类项目2.项目编号：B0203空间用精密导电滑环核心器件技术面向高可靠、长寿命空间飞行器的发展趋势，开展空间用导电滑环的基础技术研究，研究导电滑环材料成型、导电滑环贵金属精密电镀、导电滑环耐磨镀层与刷丝匹配、高导热的聚酰亚胺树脂复合材料制备、导电滑环电刷接触压力精密测试等关键技术。1）静态接触电阻≤5mΩ，动态接触电阻≤20mΩ；2）额定电压≥100V，额定电流10A/环；3）工作转速≥60rpm；摩擦力矩波动≤25%；4）滑环绝缘电阻＞200MΩ/250V.DC；5）耐压测试要求：不击穿、无闪烁现象（500VAC/50Hz1min）；6）使用寿命≥108转。研究报告、试验件、工艺装备、工艺规程、论文及专利重点类项目3.项目编号：B0204面向航天嵌入式系统的软件体系架构技术与开发平台面向航天型号嵌入式软件的多样性和应用环境的复杂性，以提升航天产品（运载、卫星、深空探测器等）的软件质量和可信性，提高软件开发效率和软件产品保证能力为目标，开展高可信嵌入式软件架构技术、复杂嵌入式系统软件的故障机理和故障模型，基于大数据的软件缺陷发现技术、软件在线自主诊断和修复技术等研究。1）软件架构支持自修复和可重构，具备SEU容错能力；2）具备自主故障检测和处理能力，故障检测准确率≥90%；3）高效可行的软件故障规避准则；4）开放式的软件缺陷库；5）支持嵌入式软件类型≥3种。研究报告、软件、论文及专利一般类项目10 方向三(B03)：卫星应用技术1.项目编号：B0301国产卫星信息智能分发技术针对用户对卫星信息需求的差异化、动态化行为特征，开展国产卫星信息智能推送和“云+端”信息产品快速分发研究，突破任务触发的天地闭环协同管控、多源数据动态接入、应用需求自动推理等关键技术，研制空间信息定制云平台和终端应用软件，实现多星信息的接入管理、综合集成、关联搜索、融合展示和快速下载，开展行业应用演示验证，构建全新遥感服务模式。1）支持遥感图像、导航电文、空间信息专题图件、地理国情统计资料等多源异构国产数据的接入、内容识别、分析、理解和检索；2）支持智能化需求推测，在时间、地点、规格等空间数据语义约束下，关键词匹配意图理解和信息推荐的准确度≥80%；3）支持快速需求响应，千级并发任务需求满足响应时间≤10min，云端系统和终端移动认证通信延迟<500ms.研究报告、软件系统、原理样机重点类项目2.项目编号：B0302国产卫星应急观测与信息支持关键技术针对国家重大灾害、溢油及海上搜救、核应急救援和监管、地震应急救援及国家安全等重大应急响应需求，突破面向应急突发事件的卫星资源聚合、任务优化、应急信息提取及指挥控制信息综合管控等关键技术，建立应急空间信息虚拟接收平台、推送链路及应急综合指挥控制平台，健全应急信息传输、应急会商评估、应急决策全链条统一应急反应机制，提高国家民用卫星应急观测与服务能力。1）建立核电站、大型飞机、能源基地、交通枢纽等4种以上重点目标的全色/多光谱、SAR特征影像库，库中每种目标样本≥1000个；2）融合、镶嵌、匀色等产品的生产效率≥100景/h，分类、识别、变化检测等产品的正确率≥85%，地表形变监测误差<10mm；3）研发卫星虚拟接收及地面信息综合响应平台，支持面向应急任务需求的潜在资源群快速构建，突发事件信息提取响应时间<2h；4）支持国家重大灾害、溢油及海上搜救、核应急救援和监管、地震应急救援及国家安全等领域应急评估报告的快速生成，评估时效性<4h。研究报告、模型算法、软件系统、地面信息综合响应平台重点类项目10 1.项目编号：B0303国产卫星数据品质提升与增值技术针对国产卫星数据的信息承载能力、几何精度、定量化水平以及对地观测不确定性等数据品质相关共性问题，充分依托现有定标场网和真实性检验站网，开展适合我国陆表、大气条件的大规模高精度多星几何协同处理和高频次高精度辐射定标，研发卫星-地面资料同化产品和工具，突破低成本、高频率陆面要素反演和产品生产技术，提升国产卫星数据质量，形成国产卫星资源增值服务能力，为国产卫星数据支持空间大数据资源建设奠定技术基础。1）国产遥感数据多星综合无控几何定位平面中误差<5m，多光谱国产光学遥感数据多星综合辐射标定相对误差<5%，交叉定标频率≥6次/年；2）针对臭氧、二氧化氮两种大气成分，重点区域同化产品日覆盖率100%，大气柱浓度反演误差≤10%，同化资料涵盖2种以上国产有效载荷的数据产品和10个以上地基站点的观测数据；3）针对土壤水份、积雪深度等易变陆表要素，重点区域监测产品时间分辨率不低于3次/天，属性信息反演误差≤10%，垂直变化估算误差厘米级。研究报告、模型算法、软件系统一般类项目2.项目编号：B0304国产多源遥感数据组织与应用关键技术针对全球协同观测背景下国产卫星多源异构数据的组织、关联、规模化应用的问题，研发对地观测数据立方体格网架构，突破跨部门在线资源整合、切片编码和查询优化、信息与知识同化、多要素动态分析等关键技术，结合全球气候监测与丝路环境可持续发展需求，研制多源遥感协同观测综合应用示范平台，为气候变化和海洋经济与产业提供空间信息服务，支撑数字中国建设。1）实现多源异构国产遥感数据的统一编码和规格化，数据组织形式符合我国基本比例尺规范，支持多源多尺度影像数据的无缝漫游；2）规格化数据块直接寻址效率>1000个/s；3）建成多源遥感协同观测数据组织与信息服务平台原型系统，集成大气和海洋领域5种以上产品生产工具，支持400个以上并发访问用户和40个在线处理任务，形成每年4期的大气与海洋环境监测与可持续发展评估报告生产能力。研究报告、模型算法、软件系统一般类项目10'