微小卫星技术与应用的发展

介绍了微小卫星的概念和技术发展状况，并分析了微小卫星的应用前景。重点介绍了国际上几家主要的小卫星制造商和微小卫星应用实例以及编队飞行情况。     

ST-5 微小卫星及其空间飞行验证——为未来微小卫星的空间应用展现广阔前景

美国NASA于2006年3月22日成功发射三颗ST-5微小卫星,并组成星座,用于空间地磁观测.经过90天飞行演示,于6月20日顺利结束.演示验证很成功.卫星重25kg,功率24W具有通常卫星全部功能.卫星多项先进技术在演示中得到肯定,空间观测获得史无前例的数据.为此,文章特地介绍了ST-5微小卫星,它的先进技术和设计经验值得借鉴.ST-5将为今后微小卫星空间应用展现广阔前景.     

微小卫星综合电子系统综述

微小卫星由于其质量轻、体积小、发射周期短等方面的诸多优点,在军用领域和民用领域得到了广泛应用。随着微小卫星功能密度的增加和性能的提升,微小卫星综合电子系统的复杂度也在日益增加,选择高性能的处理器、总线标准和处理器架构对微小卫星的发展有着重要意义。本文首先对近几年微小卫星的发展进行了梳理;然后列举了微小卫星综合电子系统的基本组成,对不同模块的功能进行了简单介绍;其次通过对比不同微小卫星综合电子系统中处理器、总线和操作系统的应用情况,针对不同软硬件的优缺点进行了对比分析,总结出了适合微小卫星综合电子系统的最优选择;最后对影响微小卫星的发展的关键技术进行了分析,并在此基础上对微小卫星综合电子系统的发展进行了展望。     

微小卫星热控关键技术研究

介绍了国内外微小卫星的现状与发展趋势。针对微小卫星高功率密度和低热惯性给热控设计带来的新问题,讨论了微小卫星的热控制技术,提出了新的设计理念和方法。文章认为,必需尽快研发微机电技术,如何小型化、轻量化、智能化解决散热问题是微小卫星热控制的关键所在。     

微小卫星星务计算机系统的容错控制策略研究

微小卫星系统是一个可靠性要求很高的系统,需要由具有容错能力的星载计算机来控制。针对微小卫星重量、体积、功耗的限制,提出了一种微小卫星的星务计算机系统的可靠性设计方案,设计中采用双模冗余方案搭建系统的容错结构,并根据卫星的运行要求提出了适用于微小卫星的温备份方式容错控制策略,介绍了一些用于支持温备份方式容错控制策略的关键技术。通过分析在微小卫星设计中的适用情况,温备份策略从硬件开销和时间开销两个方面都有利于卫星的设计。在立体测绘微小卫星“试验卫星一号”的星务计算机系统中的应用表明,提出的可靠性设计方案能够提高小卫星的可靠性、安全性以及实时性。     

我国小卫星、微小卫星有效载荷的发展

文章简要介绍了国内外小卫星、微小卫星的发展历史,分析了适用于小卫星、微小卫星的有效载荷的发展趋势,简单介绍了我国光学有效载荷的研究现状,通过归纳分析,就有效栽荷实现体积小型化、功能单一化、接口标准化提出了解决方法。     

微小卫星平台公共总线技术——CAN网络应用

对局域控制网络(CAN)协议在“清华一号”微小卫星平台上的应用作了描述。提出了微小卫星对平台公共总线的要求,介绍了CAN网络的特点,阐述了CAN协议的帧结构,并在此基础上提出了针对卫星子系统数据通讯所作的改进协议。还给出了微小卫星星载计算机子系统的CAN节点硬件设计结构和软件控制流程。     

我国小卫星,微小卫星有效载荷的发展

文章简要介绍了国内外小卫星、微小卫星的发展历史，分析了适用于小卫星、微小卫星的有效载荷的发展趋势，简单介绍了我国光学有效载荷的研究现状，通过归纳分析，就有效勒荷实现体积小型化，功能单一化、接口标准化提出了解决方法。     

ST-5微小卫星与星座及其空间飞行验证——为未来微小卫星的空间应用展现广阔前景

美国NASA于2006年3月22日成功发射三颗ST-5微小卫星,并组成星座,用于空间地磁观测。经过90天飞行演示,于6月20日顺利结束。演示验证很成功。卫星重25kg,功率24W具有通常卫星全部功能。卫星多项先进技术在演示中得到肯定,空间观测获得史无前例的数据。为此,文章介绍了ST-5微小卫星的先进技术和设计经验。ST-5将为今后微小卫星空间应用展现广阔前景。     

微小卫星结构材料选取初探

概述了微小卫星及其结构材料,对比了国内外在微小卫星结构材料上的选取的异同。从卫星结构本身的性能和设计制造特点出发,结合研制“清华一号”微型卫星和“清华纳型卫星”的设计实践,提出了我国目前发展微小卫星在结构材料方面使用LC4超硬铝合金的见解,并对微小卫星结构在复合材料方向等的发展趋势做了展望。     

北京一号小卫星及其数据应用

结合小卫星技术介绍了北京一号高性能对地观测小卫星计划和项目进展情况,综述了北京一号系统的主要组成和性能,并结合其数据特点,介绍北京一号遥感影像的示范应用和重点应用,探讨、分析了其更广泛的应用领域和良好的市场前景。     

抗辐照通用扩展SiP芯片设计

研究微小卫星综合电子系统的SiP技术实现方法。首先介绍微小卫星综合电子系统结构的组成和采用SiP技术的必要性，然后对综合电子系统进行功能模块划分，并对其通用扩展模块进行详细的SiP设计，包括抗辐照器件选型、原型验证、SiP原理图、基板管壳一体化设计、建模仿真、制造加工、实装测试验证等，通过SiP技术实现了一种星载综合电子系统中通用扩展SiP芯片产品，经过实际验证测试，在保证模块功能和性能的前提下，整体模块重量从230 g减轻到48 g，体积由180 mm?130 mm?17 mm减小到46 mm?46 mm?8 mm，很好地满足了星载功能模块小型化、轻量化设计需求。     

小卫星星载容错计算机控制系统软硬件设计

创新一号低轨存储转发通信小卫星是中国第一颗重量在100公斤以下的小卫星，介绍了其星载计算机系统的设计方案。由于卫星采用了计算机集中管理方式，为保证星载计算机的可靠性，设计中对硬件使用了双计算机热备份冗余设计，星载计算机的可靠性同时通过软件和硬件协同容错设计来实现。卫星的星务管理、遥测、遥控、姿态控制、电源管理、通信控制、轨道控制等都需要通过计算机软件完成，介绍了这些软件的主要功能和容错设计。创新一号星载计算机采用了多项新技术，并经过了一年多的飞行测试验证，达到了预定的运行目标，星载计算机圆满完成了各项设计功能，证明了卫星计算机系统的安全可靠。     

创新一号微小卫星电源分系统

介绍了我国第一颗微小卫星创新一号(CX-1)电源分系统的性能、组成、工作原理,以及太阳电池阵、镉镍电池组和电源控制器等的设计和相应参数。分析了设计中采用的三域控制统一母线调节、高效三结砷化镓太阳电池发电和充电V-T曲线智能化控制管理等关键技术。飞行试验结果表明,CX-1卫星电源分系统的性能优良、工作可靠,达到了设计要求。     

根据线性迭加理论实现微小卫星姿态磁控制

根据地磁力矩定向阻尼特性和线性迭加理论,提出仅用磁力矩器实现对地指向微小卫星三轴姿态稳定的控制律。推导了采用迭加补偿,并考虑附加磁矩影响时改进的卫星姿态动力学方程。理论分析和仿真结果表明,该控制律简单、姿态控制精度高。     

立方体纳卫星的发展及其启示

介绍了立方体纳卫星的发展概况;对“震动卫星”、Cute系列、“加拿大先进纳太空实验”卫星和Coral卫星平台等典型项目进行了分析,重点对立方体纳卫星的任务、姿态与轨道控制、电源系统、通信系统、星载综合电子和可靠性等方面进行了总结。结合立方体纳卫星快速发展的原因,提出了以下建议：结合在轨服务、深空探测和新技术空间飞行演示试验等应用需求,发展微电子技术、微机电系统技术的航天应用、微卫星平台技术和标准化辅载荷发射接口技术。     

基于磁强计的微小卫星姿态确定

针对极轨微小卫星，提出了一种基于磁强计的改进EKF算法。通过对仅利用磁强计确定卫星姿态时的误差来源进行分析，并且对磁强计量测模型做出了改进，并进行了适当的简化。在不明显影响精度的情况下，使得计算量得到了显著降低，数学仿真表明算法是收敛的、有效的。该算法具有极大的工程实用意义，对于EKF方法在低成本微小卫星的成功应用是一个有益的探索。     

三轴稳定微小卫星主动磁阻尼姿态控制

针对三轴稳定微小卫星,用四元数法建立了速率阻尼阶段的动力学和运动学模型.根据地磁场强度矢量投影到轨道坐标系的简便旋转关系,设计了采用主动磁控的拟比例微分控制器,同时分析了磁力矩器的磁偶极矩.速率阻尼仿真结果表明:该控制法有效可行,具有一定的应用价值.     

一种分布式小卫星SAR系统空/频抗干扰技术

针对分布式小卫星SAR系统抗干扰时面临的超稀疏问题，提出了一种空，频域抗干扰方法。该方法利用目标和干扰源的空间独立性，通过对编队构形优化，结合频率分集，实现了抗干扰功能，且方向分辨率提高1倍以上，栅瓣数目大为减少。仿真证明，该种方法可以实现分布式小卫星SAR系统的抗干扰，对构形和系统设计有重要意义。