基于高分五号DPC 氧气A 吸收波段的云顶压强反演

云顶压强可用于估计云高, 对气象观测和云特性研究等具有重要的作用。基于高分五号卫星搭载的多角度偏 振探测仪 (DPC) 在氧气 A 吸收带设置的 763 nm 和 765 nm 两个波段进行了云顶压强反演方法的研究。首先, 通过辐 射传输模拟和多项式拟合得到了大气压强的计算公式, 并对拟合公式进行了误差分析和校正。然后, 分析了气溶胶、 大气廓线等因素对云顶压强反演结果的影响, 并进一步利用晴空地表对反演方法进行了稳定性测试和原理性验证。 测试结果表明氧气 A 带方法稳定性较好, 可以适用于不同天气状况和观测角度; 验证结果表明 DPC 反演压强与 DEM 估算压强有很好的一致性, 地表压强的平均偏差约为 47.6 hPa。最后, 将 DPC 反演的云顶压强与 MODIS 云顶压强产 品 (MYD06) 进行了对比, 结果表明两颗卫星的云顶压强观测结果具有较好的空间一致性。     

基于测角测距信息火星环绕器导航方法

针对传统的基于天文角度信息的导航方法用于火星环绕器导航应用中存在导航源可见弧段连续性差,导航精度较低等问题,提出了一种适用于火星环绕器组合导航的联邦自适应UKF改进算法。通过引入新的测距导航源,充分利用测角敏感器获得的火卫一和火卫二相对于环绕器的视线矢量信息以及测距敏感器获得的环绕器相对于其它火星在轨航天器的距离信息,运用UKF对环绕器状态进行估计,引入Sage-Husa噪声估计器,抑制非高斯噪声对导航精度的影响,达到提高导航精度的目的。仿真结果表明了所提出的适用于火星环绕器组合导航的联邦自适应UKF改进算法的有效性,火星环绕段导航位置估计精度优于0.4km,速度估计精度优于0.5m/s,相对于传统的天文测角导航,性能提升50%。     

微小卫星集群协同观测构形调整规划

以微小卫星集群实现小行星探测为背景,研究局部信息交互的空间目标观测任务构形调整.针对难以直接求取集群构形调整的全局最优解问题,利用通信协调图,将全局协调决策分解成多个局部求解问题,并引入强化学习机制实现求解.针对集群全局协调决策问题,通过设计基于Max-plus算法的全局协调决策算法来实现全局协作;针对单星局部优化问题,设计基于神经网络的局部Q学习算法来实现单星动作调整规划.仿真结果表明,本文所提的协作规划算法能自主有效地将集群调整至期望构形,实现协同观测任务.     

基于VP技术的星载智能计算机虚拟原型机的构建

作为新技术和新生产力水平基础上涌现出来的产物,以全新设计理念研制的现代小卫星相较于传统大卫星在功能密度上有了显著提升,得到了广泛的应用。针对目前现代小卫星技术面临的设计复杂度提高和研发周期缩短的双重压力,提出了一种基于虚拟原型（Virtual Platform, VP）技术来构建星载智能计算机的虚拟原型机的设计,利用SystemVerilog的直接编程接口（Direct Programming Interface, DPI）技术在仿真验证平台上对C语言的调用,实现不同硬件平台间的通信,模拟星载计算机在轨运行的数据流向。该设计能缩短卫星的研发周期,降低卫星研制的成本。通过工程实例中虚拟原型机中的构建流程展示,结果证明,基于VP技术构建的虚拟原型机能够模拟星载计算机的部分工作流程,实现星载计算机的功能仿真,满足了商业小卫星快速迭代的研发需求,为小卫星的研制提供新的思路。     

低轨道小卫星通信中谐振式四臂螺旋天线的应用研究

谐振式四臂螺旋天线由于不需要参考地、能产生赋形方向图且重量轻、尺寸小,在空间通信中得到广泛的应用.本文从低轨道小卫星通信系统的要求出发,设计了两种实际的谐振式四臂螺旋天线,天线采用了新颖的90°自相移结构及平衡馈电结构.最后采用有限元方法对其辐射特性进行分析,计算结果与测试数据的一致性好.     

应用变速控制力矩陀螺的航天器姿态自适应控制

为提高敏捷挠性航天器在轨连续机动的快速性和高稳定性,应用变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyroscopes, VSCMGs)作为姿态控制执行机构,提出了一种将观测器与自适应控制结合的姿态控制律与VSCMGs复合操纵律。考虑到机动过程中挠性模态及精确惯量不可知,采用模态观测器和转动惯量估计器对不可测的状态或参数进行辨识,辨识结果用于精确估计前馈补偿力矩,利用Lyapunov分析方法证明了闭环控制系统的稳定性。鉴于VSCMGs实际使用的力矩分配能力、避奇异能力、轮速平衡能力与末态框架角定位能力,分别设计了加权伪逆操纵律与3种对应的零运动。基于雅可比矩阵条件数提出了末态框架角的优选方法,给出了VSCMGs零运动在机动过程不同阶段的部署方案。结果表明：通过连续姿态机动数值仿真验证了所提算法的有效性;VSCMGs在连续机动过程中平滑切换模式,在不同的机动阶段实现了相应功能。模态观测值和惯量估计值在多次机动后收敛至真值附近,经过参数辨识后的控制器使航天器在机动末端更快更稳地达到指向精度要求。     

俯仰向DBF SAR系统通道相位偏差估计算法

由于俯仰向多通道合成孔径雷达系统通道之间存在相位偏差,因此降低了数字波束形成后雷达图像的性能．为解决上述问题,提出了一种俯仰向通道相位偏差估计算法．该算法首先对相邻通道间的数据进行干涉处理,获得相邻通道之间的复干涉相位图; 然后,对复干涉相位进行干涉处理,获得邻近通道干涉相位的差分相位;最后,通过优化图像的最大对比度估计俯仰向通道间的相位偏差．利用车载俯仰向多通道雷达系统获取的数据验证了这种算法的有效性．     

空间流体回路的动态特性建模与闭环控制仿真

某航天器在轨运行面临外热流的频繁波动和载荷热耗的时变性扰动,热控分系统需要利用流体回路的自适应调节能力,维持被控对象在稳定的温度范围内。首先通过Sinda/Fluint模型对流体回路的动态特性进行了分析,验证了集总参数法的可行性,为Matlab的建模提供了依据,并对Sinda/Fluint模型的PI控温算法进行了初步探索,阐述了Matlab深入细化建模的必要性。最后基于理论分析,对流体回路系统的传热和流动过程进行了分析和简化,搭建了Matlab的动态特性仿真平台。结果表明,模型和算法满足系统控温需求。     

高误码率星地链路上DWT类压缩图像的传输策略

星上图像压缩的方法越来越广泛地被数据量巨大的卫星型号所采用,而DWT类图像压缩方法以其更高的压缩比、独特的码流结构及良好的抗误码性能成为星上图像压缩的主要方法。针对高误码率星地链路上DWT类压缩图像的误码扩散问题,提出了一种截断压缩码流并对保留码流加强信道编码保护的策略。分析和仿真结果表明,该策略重建图像的效果相比现有的传输模式有大幅提高,甚至能够优于直接下传模式。     

总体方案阶段星载天线电磁兼容的仿真

为适应卫星总体方案阶段对星载天线电磁兼容的快速预测需求,提出了Antenna Magus和FEKO软件相结合的快速仿真方法。首先利用Antenna Magus建立天线的初级模型,再无缝导入FEKO软件并优化得到分析所需天线模型,最后进行天线对之间的隔离度仿真。并对某型号卫星总体方案阶段论证中增加S中继终端分系统带来的天线电磁兼容问题进行了仿真,仿真结果与实际测量结果一致,表明仿真方法可有效应用于卫星工程实践。