日本ETS—7自主交会对接的实验结果

日本宇宙开发事业团（NASDA）在1997年11月28日发射了工程试验卫星-7（ETS-7）。ETS-7的任务目标是在轨验证自主交会对接（RVD）和空间机器人技术。为实现自主RVD,RVD部件技术、RVD制导/导航和控制（GND）技术以及飞行管理技术都是必需的。1998年7月7日,ETS-7经在轨功能检测后成功地进行了首次自主RVD实验（飞行路径1（FP-1））,在这次实验飞行中,验证了对接/接受阶段（0～2m）的自主RVD技术。1998年8月7日进行了第2次RVD实验（飞行路径2（FP-2））。在这次实验中发生了姿态异常。追踪星与目标星相距0～12km时不仅使用了交会激光雷达导航,而且还使用了GPS相对导航,最后,在8月27日追踪星终于和目标星成功会合,在轨验证了最后接近阶段（0～500m)和相对接近阶段（500m～9km)的自主RVD技术。通过这些在轨实验,在轨验证了从相对接近阶段到对接阶段的自主RVD技术都是可行的。     

一种通信卫星在轨测试中群时延特性测量方法及工程实现

讨论了群时延的概念及群时延的测试原理和方法,并在通信卫星在轨测试的工程实现中,针对卫星转发器频段多及Ka频段转发器频率较高的特点,重点描述了综合群时延测试的方案设计及实现。经工程验证,该方法提高了在轨测试的效率和群时延测试精度。     

基于结构光的星箭对接环相对位姿测量方法

空间非合作目标位姿测量是空间在轨维护的前提。面向空间机械手对空间载体自动抓捕的应用需求，提出了基于结构光的空间非合作目标视觉测量方法。该方法以双套双线结构光测量装置作为测量传感器，以空间载体上普遍存在的星箭对接环作为抓捕目标。根据对接环的共同特点，选择直线特征和点特征相结合作为相对位姿的求解特征；基于直线特征求解圆环平面法向量，基于点特征求解圆环圆心坐标，进而得到机械手工具坐标系与对接环坐标系间的相对位姿关系；基于多重几何约束实现了不同光照条件下图像上目标直线的鲁棒识别。建立了演示验证实验系统，在大量演示实验的基础上，进行了实验结果分析。     

利用高级在轨系统实现实时/非实时数据混合传输

星载系统产生的数据分为实时数据和非实时数据,可利用空间数据系统咨询委员会（Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS）制定的高级在轨系统（Advanced Orbiting Systems,AOS）链路协议进行传输。本文重新定义了AOS虚拟信道数据单元（Virtual Channel Data Unit,VCDU）的回放标志位（Replay Flag）,并进一步利用信号域（Signaling Field）的保留位对数据进行优先级划分,最后提出了一种基于数据优先级的虚拟信道调度算法。     

一种面向空间通信的图像复合加密算法

空间通信中计算资源和功率有限,星载设备存储容量和处理能力受限.为适应各种空间环境的限制,本文根据空间数据系统咨询委员会(the consultative committee for space data systems,CCSDS)图像数据压缩标准,对图像直流系数采用分组密码加密,对交流系数采用序列密码加密,提出了一种面向空间通信的图像复合加密算法.实验结果表明,该算法具有良好的安全性能和实时加密能力,可适用于空间图像数据的安全传输.     

空间用镉镍蓄电池组在轨性能评估技术研究

镉镍蓄电池组是我国小卫星的主要储能装置,合理准确的蓄电池组在轨性能评估技术可以有效地预计电池组运行状态。介绍了在轨评估对象的选取方法,研究了电压评估、电量评估技术,通过在轨实际数据对上述方法进行了验证。该评估技术为空间用镉镍蓄电池组在轨性能评估技术提供了新的思路,可作为制定在轨管理策略、采取在轨操作的参考。     

面向在轨服务的舱段间机电连接接口研究

针对在轨服务任务中的在轨舱段对接与更换任务,介绍了采用模块化设计理念的一种合作卫星舱段间新型机电连接接口方案设计,用Adams软件对接口容差进行动力学仿真分析.结果表明:该新型机电连接接口具有一定捕获及容差能力,能够达到位置容差±50 mm、角度容差±7°的容差范围,满足了容差指标要求.     

在轨服务航天器对失控目标的姿态同步控制

研究在轨服务航天器逼近与捕获失控目标过程中姿态同步的控制问题,设计了一种基于姿态四元数的姿态跟踪控制算法.通过建立服务航天器相对失控目标的姿态运动学与动力学,将服务航天器跟踪失控目标航天器姿态的控制问题转化为相对姿态的控制问题.考虑未知干扰和控制力矩受限的因素,并以相对姿态四元数的二阶形式描述相对姿态动力学,利用反馈线性化原理和自适应算法的思想,设计姿态同步的非线性反馈控制律.数学仿真的结果表明,设计的控制算法是有效的,具有较好的跟踪性能.     

空间在轨服务保障问题研究

空间在轨服务是随着空间技术的发展而诞生的一种空间活动,其保障活动也具有特殊的要求。在分析空间在轨服务任务和活动的基础上,研究了空间在轨服务保障的特点,提出了加强空间在轨服务保障的具体措施。     

在轨超高分辨率傅里叶光谱仪仪器线型函数更新方法研究

仪器线型函数是傅里叶光谱仪重要的物理表征参数之一,影响仪器测量光谱的精度.随着空间测量和大气探测等遥感应用在高精度上的需求,如何实时在轨测量并更新星载光谱仪的仪器线型函数,成为当前提高在轨超高分辨率光谱仪测量精度的重要手段.以傅里叶型光谱仪为例,根据仪器线型函数的原理,利用在轨超高分辨率光谱仪实测太阳光谱定标数据不受大气气溶胶影响且具有独立太阳弗朗和费线的特征,来对在轨超高分辨率光谱仪的仪器线型函数进行监督和更新.实验以Kurucz太阳光谱模型作为参考光谱,在对应波段范围内分别选取多条实测太阳定标光谱和参考光谱的特征峰,通过调整光谱仪的狭缝模型,对特征峰残差进行迭代对比,演算出仪器ILS参数变化.最后,用更新的仪器线型函数与临边理论光谱卷积,与实测临边定标光谱比较验证,误差范围在-6%~8%.结果表明,该方法可为在轨超高分辨率光谱仪仪器线型函数的监督更新提供参考依据.