GEO卫星热控能源优化设计方法研究及实践

为减少热控制分系统的能源需求,减轻整星的能源负担,分别从精准热补偿、错峰热补偿、精细化热设计、整星资源统筹等几个角度提出了热控能源优化设计方案。提出了一种预埋式管路辐射器,并将其上的低温补偿加热器实施在管路上后进行一体预埋,形成一体化辐射器。采用光照阴影分时段的差别式阈值控制,利用整星热容降低阴影期补偿功耗需求等方法。经仿真分析及试验验证,以上几种方式均能够有效减少热控制系统的热补偿功耗需求。     

GEO卫星太阳电池阵输出电流拟合算法研究

通过对在轨GEO卫星大量遥测数据的分析,综合分析太阳电池阵输出电流与太阳入射光强等主要影响因素之间的量化关系,得到的太阳电池阵输出电流拟合公式适用于太阳电池阵的异常检测,且其相对误差较小(约为3%)。该拟合方法可用于GEO卫星的在轨管理工作,并为太阳电池阵异常检测及预警提供参考。     

基于用户星地固系位置速度数据的GEO终端天线指向算法

文章通过用户星地固系位置、速度数据和GEO卫星6根轨道参数,在星载控制器上计算用户星GEO终端天线的指向角度。该算法已在星上成功应用,指向精度和运算速度满足星上使用要求。     

应用网络时间协议的卫星综合测试时间同步系统

针对广域网环境下卫星综合测试系统存在的测试设备之间时间不同步问题,提出应用网络时间协议(NTP)构建卫星综合测试时间同步系统。该系统以NTP作为时间同步协议,以GPS或"北斗"导航设备终端作为高精度时间源,以用户数据包协议(UDP)组播形式实现同网段内各测试设备之间的时间同步,以uDP客户机/服务器形式实现跨网段测试设备之间的时间同步。文章提出的时间同步系统,可解决广域网卫星综合测试系统时间不同步问题,也能满足综合测试系统对时间精度的要求。     

上电时间对卫星单机设计的影响分析

卫星整星测试时系统接口多,供电环境复杂,工作时需要严格按照时序进行开关机控制。文章结合典型故障案例进行了上电时间对单机设计、工作的影响分析,发现2类常见的异常现象:1)上电欠压引起的状态不可确定问题;2)上电时序不合理造成的单机数据异常问题。最后给出实用的排查方法供工程设计人员参考。     

基于推演式聚类学习算法的卫星健康状态监视系统

提出一种基于推演式聚类学习算法的卫星通用健康状态监视系统,应用卫星运行数据构建多维空间向量集,通过聚类生成健康状态知识库,可以实时监视卫星遥测状态。使用某卫星热控分系统的测试数据对该系统的有效性进行了验证,结果表明:该系统具有较好的卫星异常健康状态识别与评估的能力和准确度,可为卫星健康状态监视手段的选择提供参考。     

卫星钟差预报的Kalman算法及其性能分析

钟差预报是卫星导航系统应用中的一项关键技术。Kalman算法作为一种最优预测算法,在原子钟时间尺度、GPS钟差预报中得到了广泛的使用。但是,GPS钟差预报的Kalman模型中通常只考虑了钟差的确定性部分,将随机性部分简单作为白噪声处理。对随机性部分采用幂律谱模型,分析了Kalman算法用于卫星导航系统钟差预报的性能和适用条件。论文首次详细讨论了钟差变化中的确定性部分和随机性部分对钟差预报误差的影响;文中还完善了前人文献中利用阿伦方差计算Kalman预报噪声方差阵的推导;最后利用IGS数据,比较和分析了四种情况下Kalman预报、递推最小二乘和灰色系统GM(1,1)预报精度。结果表明在数据充足的情况下,对于一天内的短期预报,Kalman算法精度最高,预报结果与IGS事后精密钟差的标准差小于10ps。
     

一种卫星导航时间同步完好性监测算法研究

为更好地对卫星导航系统时间同步进行监测,基于Shewhart算法和CUSUM算法的特点,提出了一种Shewhart-CUSUM组合算法。改变状态转移概率,获得小于CUSUM算法的平均运行长度（ARL）。三种算法的关键性能指标ARL比较和实测数据的验证结果表明：在选择合适的参数后,组合算法能有效检测时间同步数据异常。     

对地观测卫星访问区域目标时间窗口快速算法

为减少对地观测卫星访问区域目标时间窗口的计算,根据建立的卫星对区域目标的观测模型,提出了卫星观测区域目标时间窗口的大圆近似快速算法,给出了算法具体步骤。仿真算例结果表明:时间窗口起点误差小于0.5 s,时间窗口长度误差小于0.723%,计算时间减少了99.87%.     

一种GEO卫星星敏感器热控设计

为解决目前地球静止轨道(GEO)卫星星敏感器热控设计复杂、实施难度大的问题,提出了一种辐射小舱式星敏感器热控设计方案。以东方红-4(DFH-4)平台GEO卫星星敏感器采用辐射小舱式热控设计方案为实例,利用热分析软件TMG建模进行了热分析验证,并根据分析结果对其布局进行了优化。优化结果表明:采用辐射小舱式热控设计方案时,星敏感器的在轨预示温度范围在-26.2～+22.2℃,能很好地满足其温度指标要求,设计方案合理可行,可为GEO卫星上同类设备的热控设计提供参考。     

基于GNSS的通信星座系统的时间同步研究

为近地通信卫星星座系统提出一个将星座各星上时钟同步到地面系统时钟的新技术方案,以GNSS导航系统时钟作为高精度、高稳定的时间基准,利用地面站和星座星上的GNSS接收机基于定位原理测得各自时钟相对于GNSS系统时钟的时差量（秒脉冲相位差）,进一步得出各星时钟相对于地面系统时钟的时差观测量。每个星上时间管理单元利用一个Kalman滤波器估计星地时差模型参数,周期性更新星上时差预报,并据此估计秒脉冲调相时机,以及按照最小调相残差原则估算的调相幅值,并令PPS发生器完成相关调相操作。还设计了上述时统方案在一个典型Walker（24/3/1）星座中的应用研究,并开展了数学仿真和半物理仿真。文章还设计了一个半实物仿真方案,通过数学仿真和半物理仿真,表明该时统方法可将星地秒脉冲相位差自动控制在指定误差范围内,证实其在近地通信卫星星座系统全网时间同步任务中应用的可能性和有效性。     

热控涂层红外发射率对GEO卫星蓄电池温度波动的影响

在东方红一3卫星平台的基础上,将合理简化后的南蓄电池舱作为热分析模型。根据影响蓄电池温度波动的机理,提出服务舱舱板内表面常用热控涂层（白漆、镀铝膜、碳蒙皮）的5种组合方案,并量化分析了热控涂层红外发射率对蓄电池温度波动的影响。分析结果表明：降低蓄电池舱舱板内表面热控涂层红外发射率,尤其是降低蓄电池安装舱板表面的热控涂层红外发射率,可有效减小蓄电池温度波动幅度。与基准方案相比,最优组合方案能使蓄电池温度波动幅度降低50％。     

三轴稳定地球同步卫星动量轮转速变化研究

对三轴稳定地球同步卫星中用于姿态控制的偏置动量轮转速变化问题进行研究。通过分析动量轮转速实际测量数据,得出太阳辐射压力影响转速变化的规律,并利用理论分析进行验证。在分析转速变化规律的基础上提出动量轮转速控制指导方案,并将其应用在实际三轴稳定地球同步卫星长期管理中,取得良好的控制效果。     

天基支援下反导预警时间窗口仿真分析

根据预警时间窗口概念,给出天基支援下预警时间窗口的数学描述,建立了反导预警过程中攻防双方的数学模型。仿真计算和分析了反导预警时间窗口,讨论了天基预警卫星对反导预警时间窗口的扩展作用。     

国外SAR卫星电源系统分析与启示

介绍了国外合成孔径雷达(SAR)卫星电源系统的特点,从SAR卫星成像模式多、峰值功率大、较大的载荷平台功率比以及脉冲功率工作等方面分析了其对电源系统设计的需求;介绍了欧洲和加拿大研制的Cosmo-Skymed卫星、TerraSAR-X卫星、Radarsat-2卫星、Sentinel-1卫星、EarthCARE卫星等的电源系统设计概况,对其电源系统拓扑、母线体制、太阳电池阵功率调节方式、锂离子蓄电池组配置等技术方案的特点进行了归纳总结,在此基础上提出了我国SAR卫星电源系统技术发展的建议。     

电源卫星在卫星体系中应用的初步研究

介绍了电源卫星的概念及其国内外研究现状。设想了电源卫星在卫星体系中作为卫星编队电源、地球卫星公共电源设施,以及深空探测和行星际旅行的"铺路"卫星等应用。讨论了空间发电、无线电传输(WPT)等技术,电源卫星工作效率和初步设计与可行性分析。     

小卫星星务系统的遥测技术研究

阐述了小卫星采用的“可控式遥测”和“统一遥测”两种实现技术,即通过遥控、程控和自主控制实施对遥测的状态设置,控制遥测处理流向,改变遥测内容,构成智能化遥测,以增强遥测能力和灵活性。首次提出“二维帧”概念,将卫星的两种遥测标准：PCM遥测和分包遥测统一,实现两者的兼容和平滑过渡,有可能形成新的统一遥测系统标准。在设备级上,统一遥测与PCM遥测一致。在功能层面上,它与分包遥测一致。文章还提出“软件遥测”概念,企望于提升遥测性能。     

卫星电源系统在轨故障分析及对策

卫星电源系统的在轨高可靠、安全运行已经成为当前卫星研制中关注的重点。文章针对国外卫星电源系统在轨故障案例进行收集和整理,并对故障机理及对策进行了总结,以有助于指导电源系统设计,提高我国卫星电源系统在轨运行的可靠性和安全性。