Resourcesat-1 卫星星跟踪器安装精度的确定

Resourcesat-1卫星安装了两台完全相同的星跟踪器，为用于航天器指向与控制的姿态和轨道控制系统（AOCS）提供恒星矢量观测量和姿态四元数。最亮的5颗恒星的恒星矢量观测量和姿态四元数由遥测送回地面。最初，由地面向星上发送发射前测量的安装角装调精度。以前并没有考虑星跟踪器光轴和光学基准之间的内部安装误差，导致两台星跟踪器测量的姿态之间有微小差异。由于两台星跟踪器中仅有一台用于闭环姿态控制，因此安装误差就反映了有效载荷图像的定位误差。     

SOLAR-B的超高指向精度姿态控制系统

宇宙科学研究所(ISAS)计划于2005年夏用M-V火箭发射SOLAR-B，它是1991年8月30日发射的太阳观测卫星“阳光号”的后继星，重900kg，采用三轴控制。卫星在距地面600km的太阳同步轨道上运行，利用星上所搭载的3台仪器——可见光磁场望远镜(SOT)、X射线望远镜(XRT)和极紫外分光摄像装置(EIS)，完成太阳表面磁场结构的微细观测、速度场连续测量、高分辨率X射线、紫外日冕观测     

ASTRO-C卫星的CCD星跟踪器

1.前言近年来以天文观测为目的的科学卫星为进行姿态确定和控制,要求高精度的姿态敏感器。卫星姿态敏感器主要有地磁敏感器,太阳敏感器,地球敏感器等。星敏感器(星扫描器,星跟踪器)可作为高精度姿态敏感器。有代表性的实用星敏感器有以下两种:自     

中国成功发射可持续发展科学卫星1号

2021年11月5日,我国在太原卫星发射中心用长征六号运载火箭将可持续发展科学卫星1号(SDGSAT-1)发射升空.卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功. SDGSAT-1卫星为太阳同步轨道设计,搭载了高分辨率宽幅热红外、微光及多谱段成像仪3种载荷,设计有"热红外+多谱段""热红外+微光"以及单载荷观测等普查观测模式,可实现全天时、多载荷协同观测.同时,拥有月球定标、黑体变温定标、LED灯定标、一字飞行定标等星上和场地定标模式,保证了精确定量探测的需求.     

基于矩阵星图识别算法的卫星三轴姿态确定方法研究

针对基于星敏感器的三轴稳定卫星姿态确定系统,总结比较了目前用于姿态确定的常用姿态敏感器的性能,引出了星敏感器的核心-星图识别算法,进而分析比较了当前星敏感器星图识别相关的几种算法的优缺点,重点研究了栅格算法;并在此基础上,提出用矩阵星图识别算法,建立了基于矩阵星图识别算法进行卫星三轴姿态确定的数学模型,从而简便、快捷地求出卫星任意时刻的三轴姿态参数;最后利用Matlab分别实现了用栅格算法和矩阵法进行星图识别的仿真,验证了矩阵识别算法的优点,对于研究卫星姿态确定和提高星图识别算法的效率和精度有一定的参考价值.     

面向皮纳卫星姿态确定的MEMS陀螺磁强计组合滤波系统

针对难以配置高精度部件的皮纳卫星姿态测量系统,当卫星处于阴影区或任何太阳敏感器不可用的状态下,MEMS陀螺与磁强计的组合便成为卫星在轨姿态测量精度的重要保障.本文基于MEMS陀螺与磁强计的低功耗、全轨、全天时、最小姿态敏感组合,提出一种适用于皮纳卫星在轨运行的滤波系统方案.该方案通过滑窗ARMA建模降低陀螺随机噪声的影响,并由姿态滤波器估计所得的零偏在线去除陀螺常值分量,以保证其建模的长期有效性.本文以浙江大学皮星二号卫星搭载的敏感部件以及姿态测量算法为研究基础,结合在轨实测数据,仿真对比表明,该系统方案有效降低了陀螺随机噪声,抑制比达50％以上;陀螺零偏估计精度提高310％,可达到0.001°/s;姿态确定精度提升190％,可达1.2127°.该系统方案是对皮纳卫星姿态确定最小系统精度提升及实用方案设计的有益探索.     

低成本姿态控制敏感器的新家族

本文介绍满足人造卫星姿态测量要求的新一代光学敏感器的发展状况。这些敏感器包括：一种新型两轴全静态红外地球敏感器(现已通过鉴定)。它用来测量三轴稳定卫星相对于地平线的俯仰与滚动姿态；一种新型多功能、全自动、低成本的星跟踪器。这种星跟踪器(现已通过鉴定)为姿态控制分系统提供三轴姿态和卫星角速度信息；一种用来测量卫星俯仰与滚动姿态角的新型太阳敏感器。它质量很轻，价格很便宜。     

ASTRO-C星载惯性基准装置

1.前言科学卫星 ASTRO-C 为完成其科学观测任务,需要高精度和高稳定的姿态控制。为满足这样的姿态控制要求,必然要用高精度的姿态敏感器。因此,为 ASTRO-C 开发了使用 CCD器件的高精度星敏感器和太阳敏感器,也开发了使用高精度积分陀螺的惯性基准装置 IRU。本文介绍该 IRU 的概况和试制结果。     

GRACE：轨道上的毫米和微米级测量

GRACE卫星已于2002年3月17发射入轨。CRACE任务的实验目的旨在改进地球重力场模型的精度。CRACE任务由两颗几乎完全一样的孪生卫星来执行，两颗GRACE卫星运行在约500km高度的同一个准极轨道平面内，相距约200km。每颗卫星携带四种仪器：一台GPS接收机，一个K／Ka波段微波测距系统，一台星像机(这三种仪器均与一个公用处理器组装为一体)，一个精密加速度计。GPS接收机能够跟踪最多14颗GPS卫星，可获得的双频数据精度与精密测地型地面接收机相当。K／Ka波段微波测距系统能实现μm级的测距精度(有一个常值偏差)。加速度计的测量精度高达1mm／s^2。而星跟踪器的姿态测量精度为10″。GPS数据经处理后可用于：(1)复原地球的长波引力场；(2)消除星上振荡器长期漂移引起的误差；(3)使2个GRACE卫星的K／Ka波段测量的定时精度校准到优于0．1ns。加速度计的标度因子和偏值参数是综合利用GPS数据和加速度计误差模型确定的。本文着重介绍利用GPS实现的这些定时扣标定功能，而不讨论地球重力场的恢复问题。当然，GPS的定时功能与精确定轨(POD)密切相关。三轴的定轨精度均优于2cm。本文发表了GRACE的验证结果，包括GPS残差，轨道重叠，K／Ka波段测距以及卫星激光测距(SLR)的结果。为确定轨道参数和时钟参数，所有GPS数据的处理都是利用一个数据驱动的自动化系统完成的，该处理系统是专门为装备GPS接收机的卫星星座设计的。     

地面星模拟器设计与实现

为了满足在地面对星敏感器进行误差标定及功能测试时的实时性要求,及避免因导航星漏选现象引起的检测误差,提出了一种改进的全天球分区动态星图仿真算法。它可以实现飞行器任意时刻发射、任意姿态下的在轨星图仿真。算法中充分考虑了天球上赤经弧长随纬度增加而逐渐缩短的情况,对传统的赤经赤纬划分天球的方法进行了改进,提出了一种新的天区划分,采用新的分区检索方法搜索导航星,既避免了导航星的漏选也提高了星图更新频率。分析了星点光斑的数学模型,使得星图仿真更加真实。对星图因动态产生的扫尾现象进行了仿真,可以很好地仿真飞行器在轨高动态情况下星敏感器的实际工作情况。     

组合大视场星敏感器自主定轨方法

在卫星自主轨道确定中,敏感仪器和其使用方法是很关键的问题。如何利用低成本的设备实现高精度自主定轨,足一个值得研究的重要课题。该文提出了一种组合大视场星敏感器自主定轨方法,在该方法中,整个地球在敏感仪器视场范围内,且每个星敏感器能至少观测到星光穿过地球边缘周围附近的一颗恒星。这样既可利用星敏感器的高精度,又可得到观测整个地球边缘附近恒星所需要的大视场;叙述了利用组合大视场星敏感器确定地心的方法;最后运用广义号尔曼滤波算法进行了仿真。考虑到星表、敏感仪器和仪器标定精度,星光大气折射改正以及地球非球形几何改正,其定轨精度估计可达100m～150m．     

基于STK的卫星星敏感器视场仿真研究

研究卫星无陀螺姿态稳定性优化控制问题,针对在轨星敏感器可能会受到太阳光、月光、地气光等杂散光的干扰,从而降低星敏感器姿态测量精度以及有效姿态率等.首先建立了星敏感器视场遇杂散光的数学模型.为解决上述问题,提出用Satellite Tool Kit(STK)仿真软件进行了杂散光进入星敏感器视场的仿真,并给出了星敏感器遇杂散光的时间段、持续时长等信息.研究方法和仿真结果适用于对任意轨道卫星的星敏感器视场进行杂散光研究,并可用来优化星敏感器在星上的安装方位,对星敏感器的工程设计提供科学指导作用.     

两维程控太阳跟踪器控制系统的研制

通过对太阳运行轨迹理论的分析和研究,确定了太阳跟踪器的运动数学模型,并就其不同的天文算法公式进行了比较和选择,以保证系统的跟踪精度。在此基础上针对太阳跟踪器的控制原理,提出了系统的技术方案,详细阐述了控制系统的软件平台和硬件电路的设计。试验结果表明:两维程控太阳跟踪器的性能指标完全满足应用要求,运行稳定可靠,能适应各种复杂环境条件,这将在气象观测、高精度太阳跟踪测量以及太阳能源利用等领域有重要和广泛的应用。     

新型红外地平仪在轨试验成功，首张地球13.5μm-16.25μm波段红外辐射图像出炉

由上海技术物理研究所研制的新型静态地平仪是目前搭载在试验三号卫星的主要新技术试验项目之一,近日已通过有关方面组织的地面评估,该地平仪在轨姿态测量精度优于现有的扫描式地平仪,达到国际先进水平。     

实践十号返回卫星时间同步系统设计与验证

根据返回式卫星的特点,卫星在轨飞行包括两个阶段的时间同步工作模式:1)“返回舱和仪器舱在轨段组合体”时间模式;2)两舱分离后,“仪器舱留轨段”时间模式;因此,如何设计返回式卫星的时间系统,并进行优化使其在不同阶段完成不同任务,是返回式卫星时间系统设计的关键点;返回式卫星时间包括时间产生、时间维护、时间发布及时间传输;返回式卫星时间系统设计就是为了满足时间用户对时间同步精度的需求,通过特定方法和必要手段对星上时间产生、维护和发布机制进行相应的系统设计;针对实践十号返回式科学实验卫星时间同步需求、时间管理模型、时间系统架构以及时间系统的设计进行了说明,并对卫星在整星电测以及在轨运行的验证情况进行说明。     

JAWSAT卫星采用的GPS综合姿态确定系统

本文讨论ＪＡＷＳＡＴ卫星上应用的一种兼用ＧＰＳ，光纤陀螺和太阳敏感器的星上姿态确定系统的研制细节。ＪＡＷＳＡＴ卫星是一顶三轴稳定的小卫星，拟于１９９６年发射入轨。该星目前正由美国空军学院和Ｗｅｂｅｒ州立大学的学生和教师设计制造，主要用于满足教学的需要。本文首先综述该卫星的设计和技术验证实验，然后着重介绍兼用ＧＰＳ和ＦＯＧ定姿的综合姿态确定系统。     

SELENE姿态轨道控制系统的设计

宇宙开发事业团(NASDA)和宇宙科学研究所(ISAS)正在研制月球和工程探测卫星(SELENE)，计划于2003年用H-ⅡA火箭发射入轨。星上安装有惯性基准单元(IMU)和星敏感器(ST)，用来确定姿态；还装有推力器用于飞轮卸载。本文介绍SELENE姿态轨道控制系统(AOCS)的初样设计结果。     

高性能姿态控制系统的研究

尽快研制出高性能的姿态控制系统是当前最紧急的一项研究课题，只有开发出高性能的姿态控制系统，才能满足包括未来高精度的地球观测等在内的各项飞行任务的需求，才能适应当今全球领域对卫星尺寸小、功能强、寿命长等发展趋势的要求。宇宙开发事业团(NASDA)为适应这一发展趋势，于2001年启动了“高性能姿态控制系统”研究课题。启动这一课题的目的是通过开发下一代星敏感器(星跟踪器)、高精度光纤陀螺、小型、高性能的GPS接收机等并使之有效地组合获得高精度、轻小型、高可靠性、高性能的姿态控制系统。该报告描述了这种高性能姿态控制系统的概要、各种组成部件的性能(目标值)和开发程序。     

纳星一号卫星在轨运行一个月顺利完成各项试验任务

截止到5月1 8日,于4月1 8日晚1 1点5 9分成功发射的纳星一号卫星在轨运行一个月,顺利完成了预定的各项试验任务。至此,根据“纳星一号”成功判据,该卫星的发射和运行圆满成功。“纳星一号”是我国微小卫星研制进程中一个里程碑,是我国研制的第一颗2 5kg以下的纳型卫星,纳卫星质量轻、其一体化设计和集成度高,高新技术密集、创新性强。是当前国际上航天技术发展的重要方向之一,体现了航天器微小化的发展趋势。目前世界上只有俄罗斯、美国、英国等国家相继成功发射了纳型卫星。“纳星一号”的成功发射及正常运行,标志着我国成为成功进入这一领…     

紫丁香2号卫星无线电技术探秘

<正>紫丁香2号卫星是哈尔滨工业大学学生团队研制的一颗技术试验纳卫星,质量12.5kg,搭载了FPGA飞行软件试验平台、宽频接收模块、多模式业余无线电转发器、长波红外相机四个试验载荷,计划2015年9月搭载我国新型运载火箭一箭多星发射,进入524km高度的太阳同步轨道。业余无线电技术试验与转发通信是紫丁香2号卫星的重要任