萤火一号火星探测器电子分析器设计和试验

对萤火一号(YH-1)火星探测器电子分析器设计和试验进行了研究.电子分析器采用带偏转板的同轴圆柱形静电分析器,设计方案在满足性能指标的同时实现了小型化.用Ni63放射源对其进行能量扫描、角度扫描、能量和角度均扫描等能量高端的性能试验,结果表明:电子分析器的能量扫描、角度扫描、能量和角度均扫描功能正确.通过试验还获得了电子分析器在2.47～10.04 keV的相对探测效率,该结果可作为电子分析器在轨数据处理的依据.     

一种利用面质比调整提高编队构形稳定性的方法

分布式卫星编队构形受大气摄动的影响会产生沿航迹方向的相对漂移。通过合理的面质比调整,可以降低漂移,提高构形稳定性。基于包含周日效应的大气密度模型,研究了编队卫星轨道能量耗散的差异,进而指出大气摄动引起的构形漂移与构形初始相位、以及轨道面和太阳密度周日峰方向夹角之间存在的关系。给出解析形式和数值方式2种面质比调整方法,并对后一种方法进行了仿真。仿真结果显示,利用文中给出的面质比调整方法,能够大大提高构形的稳定性。     

地磁扰动期间低轨目标轨道预报的误差修正

针对地磁扰动期间大气密度变化造成的低轨目标较大的轨道预报误差,提出一种根据POES卫星观测的极光能量注入数据改进短期轨道预报的方法。分析表明CHAMP卫星的沿迹大气密度及轨道衰减与极光能量注入具有较好的相关性。通过线性回归方法,建立轨道半长轴衰减及阻力调制系数的修正公式,并使用修正后的阻力调制系数取代两行元(TLE)中的该系数带入SGP4模型进行位置预报。该方案考虑了外推过程中地磁扰动引起的大气密度响应,能更准确地反映外推过程中大气阻力对轨道的影响。将其应用到2008年CHAMP卫星和国际空间站的轨道预报中,结果表明,半长轴和位置的预报误差可分别降低50%和30%左右。进一步对不同年份、不同轨道高度的目标进行了预报误差修正的分析,验证了该方法的普适性。     

实践四号卫星静电分析器和电位差计探测结果分析

统计、分析了实践四号卫星静电分析器及电位差计的探测数据,并对1994年2月14日的一次充电电位达-2000V的典型充电事件进行了分析、解释。探测结果对进一步认识空间环境及卫星表面充电有一定意义。     

萤火一号火星探测器离子分析器设计和仿真技术

对萤火一号(YH-1)火星探测器离子分析器设计和仿真技术进行了研究.离子分析器采用球带形静电分析器配合“喇叭口”式入射偏转系统的方案.建立了仿真模型并仿真计算了静电分析器因子、能量分辨率和探测视场等参数.仿真结果表明:离子分析器的性能指标优于探测指标,具有2π的探测视场.     

倾斜轨道卫星能量平衡优化分析方法

倾斜轨道卫星的光照条件和外热流变化规律复杂,使得卫星负载功率和输入功率处于复杂动态变化之中,这给卫星能量平衡准确分析带来很大的困难。文章提出一种基于卫星能量动态关联模型的能量平衡优化分析方法,通过合理选择电源工作模式和准确定位卫星最恶劣能量平衡情况,实现电源系统合理配置,优化能量平衡分析流程。以某倾斜轨道卫星的能量平衡优化分析实践为例,应用该方法建立的能源动态关联模型,可以准确确定太阳电池阵输出能力和储能设备容量,减小电源系统质量和尺寸,由此表明该分析合理、可行。     

基于大气阻力的卫星编队沿航迹方向的变结构控制

分析了大气阻力对近地轨道卫星轨道参数的影响,用变结构控制设计了基于大气阻力的编队构型沿航迹方向的控制。将中心的漂移距离和编队卫星的面质比之差作为输入量,设计滑模面进行编队控制,用极限环方式消除了在滑膜面附近的频繁切换。仿真结果验证了该控制律的正确性。     

基于大气阻力实时辨识的Drag-free卫星最优控制研究

研究了基于大气阻力实时辨识的Drag-free卫星最优控制。将Drag-free卫星和其内部的验证质量等效为两颗内、外编队卫星并建立动力学方程,推导了基于卫星和验证质量的相对运动状态观测值反演大气阻力的算法。建立了状态最优调节器模型,采用动态规划求解经典的二次型最优控制。对低轨圆轨道Drag-free卫星的仿真计算结果表明方法的求解精度较高,计算消耗较小。     

分布式卫星轨道构形的大气摄动分析及修正方法

在低轨道运行的分布式卫星受大气摄动的影响,其轨道构形很快遭到破坏,环绕卫星的相对运动轨迹中心不断发生漂移。本研究的目的在于建立一种降低大气摄动对分布式卫星轨道构形影响的补偿方法,以使分布式卫星的轨道构形能够更好地自然维持。研究基于考虑高度变化和太阳周日变化的大气密度模型,得出分布式卫星不同初始相位环绕卫星的长半轴摄动方程。并提出一种补偿大气摄动影响的长半轴修正方法。仿真结果显示,采用此大气摄动补偿方法能够在给定时间内大大降低大气摄动的影响,从而显著提高分布式卫星轨道构形的自然维持能力。     

星载二氧化碳探测研究进展

二氧化碳(CO2)是大气中最典型的温室气体，大气中CO2浓度持续增加是全球气温升高的主要原因。温度升高导致自然环境恶劣，各类自然灾害频发，极端天气数量增加，对人类生活环境造成巨大的影响，因此推动绿色低碳发展势在必行。准确监测CO2的排放，了解CO2源和汇的分布，是遏制大气CO2浓度升高、减缓全球变暖的前提条件。因此，准确获取全球范围内高精度时空分辨率的CO2观测数据十分必要。卫星遥感可以有效观测CO2的全球分布，获取大范围高精度数据。本文旨在对目前用于大气CO2探测的卫星载荷发展状况进行综述，包括基于被动遥感CO2的卫星现状和数据产品、基于主动遥感CO2的卫星的研制情况和目前的主要工作进展。     

大气阻力摄动对卫星编队飞行队形的影响分析

为了分析大气阻力摄动对卫星编队队形的影响,利用相对轨道根数法推导了包含大气阻力摄动的卫星编队相对运动的状态转移方程。仿真结果表明当几何形状和质量不同的两颗卫星在低轨道做编队飞行时,大气阻力摄动对编队队形的影响很大而不能忽略;当主卫星的半长轴相等时,主卫星轨道的偏心率越大编队飞行受大气阻力摄动的影响也越大;大气阻力摄动主要影响编队飞行迹向相对距离。     

大气折射对光学卫星图像定位影响分析

研究了大气折射对光学卫星图像定位的影响。基于水平均匀球面分层模型,建立了定位误差与视线偏离角的关系,以SCIATRAN模型大气垂直廓线作为输入,计算了大气顶到目标大气各层的折射率,仿真模拟了不同卫星高度和不同位置目标的定位误差,以及光线波长、目标高度、折射率日变化等对定位误差的影响,研究结果可用于光学遥感卫星的图像定位与配准技术设计。     

光学遥感卫星平面定位精度误差分析

高分辨率光学遥感敏捷成像卫星,在无地面控制点条件下,要达到米级的平面定位精度,需进行卫星系统全链路的误差分析,对系统误差进行高精度标定,对随机误差进行有效抑制。通常光学遥感卫星的几何定位分为物理几何模型和通用几何模型,物理几何模型基于共线方程,使用光学遥感器内方位元素和卫星平台姿轨外方位元素共同建立遥感图像的精确几何定位模型,其中光程差和大气折射等环境影响要素不可忽略,需要通过建模消除其偏移量。文章通过物理几何模型和通用几何模型的转换,利用WorldView-2卫星数据和参数进行了精度交叉验证,结果表明经过光程差和大气折射偏移校正之后,计算分析得到的平面精度与公布的无控制点精度优于5m(90%概率圆误差)的结果基本一致,说明了误差分析方法的正确性。     

利用大气阻力对卫星星座的控制

大气阻力对卫星轨道的影响通常被看作是一种扰动因素,是人们所不期望并需要加以克服的,对于近地轨道的长寿命应用卫星尤其如此。近来,随着小卫星星座的各种应用系统的研究和发展,人们已经发现可以将这种影响变害为利,将其用来实现对卫星星座的控制。本文用分析方法讨论了这个问题,首先对单颗卫星的轨道在大气阻力影响下的变化特性进行了较详细的分析,给出了相应的关系式,然后将这些基本的关系式用于两星的场合,设计了控制策略并导出了基于这种策略的一个非常有用的公式,它给出了实现所需控制的时间间隔与两星的分离量、卫星轨道高度、大气密度、卫星面积质量比的关系,根据这个关系可以定量地分析出采用这种控制方法所能达到的效果以及所需的条件。本文通过一个具体的卫星实倒来说明方法的应用。     

大气环境监测卫星紫外高光谱大气成分探测仪技术发展及应用

大气环境监测卫星是我国民用空间基础设施中长期发展规划中的科研卫星。本文介绍了搭载于该卫星的新一代紫外高光谱大气成分探测仪，通过发展紫外高光谱大幅宽高分辨超光谱成像技术，使紫外谱段高光谱大气观测空间分辨率提升一倍，大幅提升气态污染物监测能力，取得良好的应用效果。     

SMILE卫星低能离子分析仪的设计与仿真

针对SMILE卫星的大通量动态范围、大视场范围（FOV）、高分辨率等离子体探测需求，以带顶盖半球形静电分析器为基础设计了低能离子分析仪（LIA）。仪器利用顶盖电压控制方式实现可变几何因子，通过高聚焦特性离子光学系统和视场偏转系统设计实现高分辨和大视场探测。利用SIMION有限元仿真软件对仪器的性能参数和几何因子变化规律进行研究，并优化了离子光学系统设计。通过仿真可以获得仪器的主要技术指标参数：能量范围0.05 keV~20 keV，能量分辨率0.0791，方位角视场360°，俯仰角视场范围可达±45°。     

大气对遥感卫星图像品质的影响分析

影响遥感卫星图像品质的因素很多,其中包括成像条件中的大气辐射.文章根据遥感成像理论分析了大气辐射对遥感卫星图像品质的影响,计算了大气背景及大气对图像层次和图像对比度的影响.最后,结合遥感相机的特点,给出了减少大气影响、提高图像品质的建议.     

基于地标的静止轨道遥感卫星测定轨技术研究

在考虑地面站资源受限的基础上,提出了基于地标信息对静止轨道遥感卫星进行测定轨的基本原理,给出了根据地标图像和地面站测距结果进行定轨的计算模型。分析了卫星姿态确定误差、卫星及相机结构变形误差、相机空间分辨率、大气折射、地面站测距误差对该方法测定轨精度的影响。对地标和地面站个数多种组合以及无地面站情况进行了定轨仿真,并与自主轨道递推结果比较,结果表明:用基于地标的测定轨方法对静止轨道遥感卫星的定轨精度可达400m,并不受地面站资源限制和时间约束,多天自主定轨精度高于星上自主轨道模型递推结果。     

电动绳系在低极轨卫星中的应用研究

低极轨卫星具有轨道周期短、对地观测分辨率高等优点,但由于所在轨道大气阻力大,其使用寿命受到较大限制。文章提出采用水平结构电动绳系抵消低极轨卫星大气阻力的方法,通过系绳电流与地球磁场相互作用产生洛仑兹力进行推进,进而在无燃料消耗的情况下实现对低极轨卫星轨道高度的维持。初步分析了该方法在低极轨不同尺寸卫星中的应用潜力,计算了160 、400 和800 km 典型高度低极轨卫星所经历的地球磁场、电离层和高层大气环境相关参数变化,比较了不同条件下电动绳系推力与大气阻力大小随轨道位置的变化。分析结果表明,该方法适用于400 km 轨道高度以上大卫星;在满足一定系绳长度和轨道高度的条件下,电动绳系可以有效延长低极轨卫星的轨道寿命。     

中国典型气溶胶模型光学特性分析及在大气校正中的应用

针对中国区域内卫星影像大气校正中气溶胶模型的适用性问题，基于Lorenz-MIE理论，结合多角度偏振相机(DPC)的3个观测通道，分析了中国典型气溶胶模型的光学特性，并将其出现频率较高(>5%)的模型组合用于可见短波红外高光谱相机(AHSI)观测仿真数据的大气校正中。通过对比校正结果，得到如下结论:在大气较为清洁的情况下，适合应用城市污染型与夏季粉煤灰型的模型组合或二次污染型与夏季粉煤灰型的模型组合，对中国区域内卫星影像进行大气校正;在气溶胶光学厚度较大(或能见度较低)时，华北、华南和西北区域内卫星影像大气校正中二次污染型与夏季粉煤灰型的模型组合更为适用，华东区域则是城市污染型与夏季粉煤灰型的模型组合更适合。