连续小推力拦截卫星攻击轨道的优化

针对空间攻防中目标卫星周围由若干小卫星以编队形式绕飞的情况,研究了拦截卫星的轨道规划问题。以配备电推进的连续推力拦截卫星为对象,提出了基于遗传算法的拦截卫星攻击轨道寻优方法。以编队小卫星的动态防御模型作为环境模型,根据进攻轨道安全性和节省燃料的要求建立综合适应度函数,并对算法的编码方式、选择算子、交叉算子和变异算子进行了设计。基于MATLAB平台进行了仿真试验,结果表明,拦截卫星于650s时击中目标卫星,总开机时间为410s。提出的算法能够寻找到最优攻击路径,并且算法收敛性速度快,稳定性高。与同类的研究方法相比,该算法能够有效减少火箭开机时间,进而减轻了卫星在轨道机动过程中姿态调整的任务负荷。     

高精度Ka频段测控天线卫星跟踪预报方法研究

卫星地面站一般采用两行轨道根数(TLE)格式的SGP4/SDP4模型计算卫星轨道预报进行引导,但是随着Ka频段通信卫星天线应用不断拓展,使用该模型进行轨道预报不能满足Ka频段天线高精度测控要求,特别是低仰角的高轨卫星。提出了基于轨道根数的Ka频段测控天线卫星跟踪预报方法,分析了不同精度要求下卫星摄动模型对轨道预报的影响,考虑了电波折射对跟踪角度的误差修正,设计了轨道预报计算流程,在保证轨道预报精度的同时,简化了轨道计算模型;通过对两个低仰角的高轨卫星实验数据分析,其跟踪引导精度优于0. 005°,能够满足Ka频段测控天线高精度稳定连续跟踪的要求,可大大提高通信卫星在恶劣天气、设备故障等应急状态下的高速数据传输能力和可用度指标。     

我国成功发射高分二号卫星

<正>【本刊讯】2014年8月19日11时15分,我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射高分二号卫星,卫星顺利进入预定轨道。此次任务还搭载发射了一颗波兰小卫星。高分二号卫星是高分辨率对地观测系统重大专项首批启动立项的重要项目之一,是目前我国分辨率最高的光学对地观测卫星,具有米级空间分辨率、高辐射精度、高定位精度和快速姿态机动能力,主要用户为国土资源部、住房和城乡建设部、交通运输     

法国发射一颗测地卫星

1974年12月11日法国CNES中心发射一颗测地卫星,其特点在于内芯为铀238,使其质量高,尺寸小,并且在外球表面上装置有60个激光反射镜。高质量的目的是为了降低卫星的地心吸引力和延长其轨道寿命。卫星外球表面上的激光反射镜的直径为240毫米(9.45时)重为106.5磅。因为铀238的密度高。     

中低轨卫星高仰角时刻的轨道预测

使用改进的拉普拉斯算法对人造卫星进行轨道预测时,在卫星仰角过高及卫星过顶点时刻其外推精度都较低,无法满足轨道预测的精度要求。本文基于对外推数据和实测数据的分析,提出了基于时间校正的轨道预测方法。该方法首先对外推数据和实测数据进行坐标旋转,然后用实测数据对外推数据进行时间校正,从而获得高精度的卫星轨道预测数据。利用水平式光电设备对卫星进行了跟踪实验。实验中使用了大于60s时长的高精度自动跟踪数据,先进行运动方程的拟合,然后进行时间校正,外推出了超过20s时长的高精度预测数据,且在卫星过顶点时刻,预测偏差可以保持在3″左右。实验结果表明,该方法有效地提高了卫星在高仰角时刻的轨道预测精度和保精度跟踪时间。     

敏捷小卫星姿态机动切换算法研究

随着空间技术的发展,要求小卫星具备更多的功能,对小卫星的敏捷性也相应提出了越来越高的要求。因此研制高精度、高稳定度的快速机动小卫星是当前一个重要的研究方向之一。纵观国外卫星的发展,大型卫星控制系统通常采用的执行机构是单框架控制力矩陀螺(SGCMG)。单框架控制力矩陀螺 （SGCMG）系统从性能上优于传统的飞轮系统,是敏捷小卫星首选的执行机构,但存在奇异问题,尤其是小卫星上应用,奇异问题更加突出。因此单框架控制力矩陀螺系统理论研究工作主要集中在如何避免奇异的研究上。针对控制力矩陀螺在小卫星应用开展研究,为控制力矩陀螺工程应用提供依据。利用刚体小卫星作为研究对象,提出了切换控制算法对小卫星机动进行控制,并对控制力矩陀螺的力矩进行合理调节,避免饱和奇异。利用添加零运动的伪逆操纵律对SGCMGs进行操控。仿真结果表明,小卫星俯仰轴14s内机动45°,平均速度达到3.2°/s。证明这种切换算法满足小卫星敏捷性需要。     

基于轨道根数的低轨卫星轨道预测算法

光电设备因太阳夹角变化、轨道遮挡等原因无法对卫星进行自动跟踪时,需要对卫星轨道进行预测。本文针对利用卫星轨道根数进行轨道预报时难以同时满足实时性和精度要求的问题,提出了一种新的基于轨道根数的卫星轨道预测方法。分析了卫星轨道的运行规律,根据低轨卫星的运行特点,利用椭圆曲线对卫星轨道进行预测,并对卫星轨道的轨道方程进行了近似处理。通过引入一些冗余变量简化了卫星轨道解算模型,在保证计算实时性的前提下,大大提高了轨道预测精度。实验显示:采用线性外推方法对卫星轨道进行预测时,预测5s后,轨道预测的偏差会增大到10″,而采用本文提出的基于轨道根数的卫星轨道预测算法,预测50s后的最大预测偏差均不超过2″,极大地提高了卫星轨道预测精度,实现了光电设备在无法对卫星进行自动跟踪时,能够对卫星进行"盲跟踪"。     

SGP4/SDP4模型应用于水平式光电跟踪设备的卫星轨道预报

针对以往水平式光电跟踪设备卫星轨道预报算法在卫星过天顶时由于方位角速度很快,导致的轨道预报精度差的问题,本文提出了一种基于SGP4/SDP4模型计算水平式卫星预报数据的算法,该算法直接计算卫星相对于水平式测量设备的轨道预报数据,相对于传统的先计算地平式设备的测站坐标,再进行坐标变换的算法,可有效地消除天顶引导误差.经过实验数据分析,其引导精度及稳定性可由4.5′提高到2.89″量级.可见,本文算法可有效地解决了卫星过天顶盲区的稳定跟踪问题,对高仰角卫星轨道预报具有更高的引导精度.     

快速机动小卫星执行机构研究

近年来,随着空间技术的发展,航天任务对小卫星的机动能力提出了越来越高的要求,目前研制具备高机动能力的小卫星已成为各国的研究重点。采用控制力矩陀螺作为小卫星的姿态控制执行部件,凭借其输出力矩大、精度高等特点,可以使小卫星的机动能力得到大幅度提升。成功研制出利用控制力矩陀螺控制的小卫星将对我国进行外层空间探索有着重要的国防和军事上的意义。本文阐述了控制力矩陀螺的工作原理,设计了控制力矩陀螺原理样机,并利用单轴气浮转台进行了控制力矩陀螺半物理仿真实验,实验结果表明控制力矩陀螺作为小卫星执行机构,可在短时间内完成大角度机动,为控制力矩陀螺在我国小卫星上的实际工程应用提供依据。     

敏捷小卫星对地凝视姿态跟踪控制

研究了基于双框架控制力矩陀螺(DGCMG)的敏捷小卫星对地凝视成像过程中的姿态跟踪控制.首先,根据敏捷小卫星的特点和凝视成像任务需求设计执行机构配置方案.然后,根据轨道信息计算地面凝视目标的相对姿态和角速度;为避免控制力矩陀螺(CMG)奇异性的影响,同时设计了适当的控制律和操纵律.最后,通过在“试验三号卫星”的姿态轨道控制系统仿真平台上增加凝视成像任务需求并调整执行机构配置,建立敏捷小卫星姿态控制系统,对文中设计的方案和控制方法进行了数学仿真验证.仿真结果表明,该算法简单有效,能够实现敏捷小卫星对地凝视姿态跟踪,同时给出了DGCMG能够输出的最小框架角速率指标决定了姿态跟踪精度的结论.     

现代卫星通信现状及其发展趋势

卫星移动通信的发展水平是一个国家卫星技术的重要标志，卫星通信网是陆地网的重要补充。全球卫星通信网的重点是面向低轨道(LEO)卫星应用，点波束/频率复用，星间链路、星上处理、大于ISDN速率的宽带通信和扩展到毫米波频段的应用，同时GEO卫星系统仍将平行地发展。分析了国内外卫星通信发展的现状和问题，并对卫星通信的发展提出展望。     

风云四号地球静止轨道卫星测距系统误差标校 及其定轨影响分析

测距系统误差是影响地球静止轨道(GEO)卫星定轨精度的主要误差因素,GEO卫星的静地特性使得测距数据系统误差特别是测站系统差和卫星轨道存在较强相关性,必须通过其他独立手段解决。首先利用仿真数据分析了地面系统误差和星上系统误差对轨道的影响特性,随后以风云四号B星(FY-4B)测距系统为例分析了测距实测数据,分析结果表明风云四号B星测距系统中存在异常的系统误差,为确定该系统误差的来源,设计了一系列试验方案进行分析,通过试验排除地面设备系统误差,确定了风云四号B星测距系统误差来自于研制厂家提供的错误星上转发器时延值,利用定轨估计解算星上系统误差对其进行标校,以及利用标校后的观测数据重新定轨,各站残差由15 m降至2 m,定轨精度由800 m提高到20 m,分析表明,通过定轨估计解算对星上系统误差进行标校的方法是切实有效的。     

卫星激光测距中白天测距的分析与实现

卫星激光测距是一项重要而实用的技术,由于白天背景噪声大约是夜间的100万倍,国际上大多数观测台站的卫星激光测距工作都是在夜间进行的。成功实现对激光测距卫星的白天测距,将有助于卫星精密定轨和地球动力学等相关领域的研究,是一项非常重要和有意义的工作。在研制某卫星激光测距项目中,为了完成对MEO(middle earth orbit)、GEO(geostationaryearth orbit)和IGSO(inclined geosynchronous satellite orbit)的白天测距,针对大口径接收望远系统设计和白天背景噪声抑制两大技术难点,进行了详细的分析和论述,提出了采用18点轴向支撑和柔性径向支撑方案解决了大口径主镜的支撑问题,采用空间滤波、光谱滤波和时间滤波技术解决了白天背景噪声大的问题。实践证明,该套系统成功地实现了对GEO卫星的白天测距,白天测距成功率达到了77.5%,测距精度达到了2.6 cm,系统的白天测距能力达到了国际领先水平。     

便携式甚小口径地球站快速寻星技术研究

针对便携式甚小口径终端（PVSAT）应用中的快速寻星问题,在GEO通信卫星系统平台下,对AEP型天线座架的寻星原理进行了深入研究,分析了PVSAT站寻星的数学本质.基于低成本的MEMS三轴加速度计和三轴磁场计,搭建了替代调平机构的数字捷联平台,并推导了适用于AEP型天线座架快速寻星的轴角计算算法.测试及研究结果表明,基于数字捷联平台的寻星方法简化了PVSAT站寻星操作步骤,大大提高了其寻星速度,可以将寻星时间缩短为2 min以内;并且该方法省去了调平机构,有效改善了PVSAT站的便携性能.     

Determination of Lead-207 by Nuclear Magnetic Resonance

SUMMARY

To investigate an alternative to the method of determining the relative abundance of isotopes by mass spectroscopy or X-rays, use of the structure of satellites accompanying the proton magnetic resonance spectra of metal chelates is proposed. In particular, the relative abundance of the lead-207 isotope was determined by the NMR method. The proton NMR spectrum of aqueous solutions of lead-EDTA chelate presents two signals corresponding to ethylenic and acetate protons. Each of these is accompanied by a pair of symmetric satellites, due to the coupling of these protons with lead-207. Since other lead isotopes—204, 206, and 208—have zero spin quantum numbers, they give a single line at the center of the satellites. The isotopic abundance of lead-207 can be determined by a comparison of the relative intensities of the satellites and the central line. A detailed examination of the experimental conditions was performed to find the most suitable conditions for measurements.     

天基红外图像的点目标检测

为了研究地球同步轨道卫星红外扫描相机图像星上处理技术,分析了美国国防支援计划(DSP)卫星Phase-Ⅱ阶段和改进后的星上信息处理机的基本处理流程,提出了一种适用于星上工作环境的红外扫描图像点目标检测双通道滤波方法。首先,采用均值滤波抑制背景,对背景去除后的残差图像进行自适应门限探测;在门限滤波的同时,采用峰值判别算法对峰值数据进行检波以降低自适应门限滤波产生的虚警;最后,采用融合算法对超过门限的图像及峰值检波图像的双通道数据进行目标确认。该算法在保证高目标检测率的同时降低了虚警率,简单可行且利于硬件实时实现。实验结果表明,当目标信噪比6时,检测概率可达99.3%(虚警率为1.3×10-3);算法实时性分析表明,处理器主频为200MHz时,算法处理能力为56.45Mb/s,满足天基信息处理要求。     

GEO碎片天基观测图像速度估计与动态规划检测

本文提出了一种基于位置预测的动态规划方法,用于快速检测GEO带天基观测图像中的暗弱碎片。首先对实测数据进行分析,得出不同GEO碎片在图像中的运动速度相似,接着,进一步对数据做拟合,得到了GEO碎片速度和观测卫星星下点纬度之间的映射模型,并提出了GEO带天基观测图像中碎片速度估计方法。最后,利用估计速度预测碎片位置,在传统动态规划递归方程中采取位置信息加权,得到了基于位置预测的目标搜索范围,从而减少了递归方程中的目标状态个数。实测数据验证了速度映射模型的拟合偏差在1pixel以内。选取一个典型观测周期的实测数据进行实验,结果表明本文方法的检测时间比传统动态规划方法减少了90%以上,虚警率降低了5.9%以上,适合于GEO带天基观测图像中暗弱碎片的检测。     

区域卫星导航星座的探讨

首先对由静止卫星和椭圆轨道卫星组合的七区域导航星座进行分析,提出了五星星座和六星星座的方案,并通过模拟仿真分析了两种星座方案的可行性,最后对五星星座和六星座的性能进行了对比,得到由静止卫星和同步卫星组成的五星的区域导航星座的设计方案.     

Space high-accuracy intelligence payload system with integrated attitude and position determination

recently,the requirements for space high resolution and high accuracy earth observation payloads are more urgent in many fields.However,traditional satellites mainly use the separation model of platform and payload.The precision of platform was unable to fulfill the requirements of high-precision imaging of payload.In addition,because traditional satellites mainly use the rigid connection between platform and payload,the precision of payload strongly depends on platform.They make satellite development and requirements increasingly difficult.To solve these disadvantages,in this paper,we introduce a Space High-accuracy integrated Intelligence Payload(SHIP) system with real-time attitude and position determination.SHIP can complete real time autonomous high accuracy attitude and position determination,high resolution remote sensing imaging,high-accuracy target position based on image,multi-mode motion imaging and target identification,tracking,self-recovery function of on orbit image,self-determination function of attitude and position,and so on.     

高精度小卫星星座激光通信仿真平台设计

针对小卫星星座中卫星间进行激光通信的要求,本文提出了一种新的高精密小卫星星座激光通信仿真平台。该仿真平台由两个模拟卫星和一个控制中心组成,模拟卫星以高精度三轴气浮转台为卫星平台,由星务计算机和各种星上姿态敏感器及姿态执行器构成,高精密气浮转台为卫星提供空间工作环境,星务计算机及姿态敏感器及执行器为卫星平台实现高精度的指向精度提供了保障。该仿真平台可根据任务需要进行双星主从控制、双星协同控制、三星主从控制、三星协同控制和单星故障控制仿真。文中还为仿真平台建立了坐标系,并提出了系统仿真的数学模型。最后经过仿真,本仿真仿真可以满足小卫星星座激光通信的要求。