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%.     

卫星图像采集任务调度系统的设计与实现

随着卫星遥感技术的高速发展 ,卫星图像在众多领域有了广泛的应用。文章给出了一个卫星图像采集任务调度系统的总体结构及其功能 ,讨论了该系统实现过程中的卫星资源描述、卫星图像采集任务描述、调度引擎、卫星时间窗口的仿真计算、调度结果的可视化展现等关键技术 ,归纳了系统的特点 ,并总结了今后系统的研究方向     

北斗和CAPS系统中采用高程作为虚拟星座对授时精度的影响分析

在北斗和CAPS导航系统中利用高程作为虚拟星座可显著提高无源定位的精度。在授时应用中无源定位的结果用来计算卫星与用户的距离从而得到信号传输延迟。本文分析了高程误差对授时精度的影响。设定了高程误差,列出了定位方程;采用牛顿迭代法对方程进行了求解。方程的解表明高程误差主要影响定位结果的Z坐标值,而对授时敏感的距离值影响较小。因此高程误差导致的授时误差要小于定位误差。对5个中国城市的仿真结果表明在这些区域100m高程误差引起的授时误差要小于1μs。因此可以采用概略高程取代需要昂贵测试设备的精确高程。概略高程可以满足μs级授时精度的需求,从而满足电力和电信系统大部分场合对时间同步的需求。     

卫星图像采集任务调度系统的设计与实现

随着卫星遥感技术的高速发展，卫星图像在众多领域有了广泛的应用。文章给出了一个卫星图像采集任务调度系统的总体结构及其功能，讨论了该系统实现过程中的卫星资源描述、卫星图像采集任务描述、调度引擎、卫星时间窗口的仿真计算、调度结果的可视化展现等关键技术，归纳了系统的特点，并总结了今后系统的研究方向。     

太阳翼不同转角的卫星在轨模态频率计算方法

卫星挠性振动频率会随着太阳翼的转动发生变化,在卫星动力学频率规划设计时尤其需要考虑到,以避免发生耦合振动。文章针对具有太阳翼的卫星,研究了太阳翼转动时由于星体构型变化对卫星模态频率产生的影响。通过建立卫星动力学混合坐标方程,推演出卫星结构动力学特征方程,在太阳翼转到不同角度时对卫星系统模态进行解算,从而获得一种具有太阳翼的遥感卫星系统模态计算方法。以某遥感卫星为背景进行了在轨模态计算,并与该卫星陀螺姿态角速度遥测数据对比,误差小于10%,验证了在轨模态计算方法的准确性。     

基于TDRSS的低轨卫星定轨方法研究

利用跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)组成天基测控系统对低轨卫星进行轨道确定,并讨论了低轨卫星在TDRSS系统覆盖区域的时间段,以改进的Gauss-Newton算法为基础,设计了非线性迭代的微分轨道改进算法,有效抑制了算法截断误差.仿真实验证明基于TDRSS的测控技术可显著提高测控覆盖率,减少地面测控站压力,有效确定低轨卫星轨道,定轨位置误差小于20 m,速度误差小于0.01 m/s,能满足一般低轨卫星的定轨精度要求.     

基于TDRSS的低轨卫星定轨方法研究

利用跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）组成天基测控系统对低轨卫星进行轨道确定，并讨论了低轨卫星在TDRSS系统覆盖区域的时间段，以改进的Gauss-Newton算法为基础，设计了非线性迭代的微分轨道改进算法，有效抑制了算法截断误差。仿真实验证明基于TDRSS的测控技术可显著提高测控覆盖率，减少地面测控站压力，有效确定低轨卫星轨道，定轨位置误差小于20m，速度误差小于0．01m／s，能满足一般低轨卫星的定轨精度要求。     

电推进系统工质氙气充装特性试验研究

文章介绍了卫星电推进系统工质氙气充装特性试验系统及测试方法,开展了氙气充装饱和蒸气压,气相及超临界状态PVT充装特性试验研究,建立了新的氙气饱和蒸气压方程,拟合得到了氙气的临界压力,并与其他研究机构的试验数据进行了比较分析。氙气饱和蒸气压试验结果与NIST方程计算值的相对偏差小于0.2%,发现并验证了NIST方程计算值在近临界区的偏差最高达到6 kPa。试验数据为建立氙气充装加注预估模型奠定基础,为卫星电推进系统充装加注及在轨应用提供重要的参考。     

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。     

卡尔曼滤波在卫星姿控系统测试中的应用

为解决卫星姿控系统测试中地面运动模拟器速度稳定度不能满足测试要求的问题,根据卫星姿控系统的测量值和卫星动力学方程输出的姿态参数,用非线性卡尔曼滤波估计和修正测试设备的误差,以减少测试系统误差。仿真结果表明,该法可有效减小由测试设备引入的误差,其姿态稳定度约为0.000 5(°)/s,可满足高稳定度姿控系统测试要求。     

星地动态双向时间同步与测距算法

针对卫星运动对星地距离和钟差测量的不利影响,提出一种基于最小二乘拟合的星地动态双向时间同步与测距算法。在建立星地可视模型基础上,仿真了MEO运动卫星与地面时间同步站之间星地距离的变化规律,分析了卫星运动对星地双向时间同步与测距的主要不利影响。该算法首先利用星地双向时间同步数据分别生成星地距离和钟差拟合多项式,然后联合求解出运动卫星误差最小的星地距离与钟差。实验结果表明了该算法的合理性和科学性,在包含仿真误差的条件下,其时间同步精度优于3ns,测距精度优于3m。将其应用到各种空天应用系统的星地时间同步与测距中,可以消除卫星运动对双向时间同步与测距的不利影响,提高时间同步与测距精度。     

星地测控对接手段探析

星地测控对接试验常用的手段有三种：真星产品对接、专用测控模拟器对接、通用测控模拟器对接。文章从静止轨道通信卫星入手,介绍星地对接项目以及这三种对接手段的组成、特点和可对接项目,并通过对这三种对接手段在成本、研制周期、对接真实性等方面的比较分析,给出这三种对接手段所适宜应用场合的结论。     

卫星地面测控站的防雷技术

雷电是大气中带有大量电荷的雷云放电的结果,落地雷强大的雷电流可达数十至数百千安培。由于卫星测控站的天线通常是附近最高的建筑物,在雷雨季节容易招引雷电。文章在对卫星地面测控站的多起雷击事故进行调研统计的基础上,分析得出测控设备遭受雷击的原因,讨论了卫星地面测控站的防雷击理论和接地技术,提出测控站防雷击措施,主要包括等电位接地、等电位连接、机房电磁屏蔽、合理布线等。     

Rapid model-based inter-disciplinary design of a CubeSat mission

With an increase in the use of small, modular, resource-limited satellites for Earth orbiting applications, the benefit to be had from a model-based architecture that rapidly searches the mission trade-space and identifies near-optimal designs is greater than ever. This work presents an architecture that identifies trends between conflicting objectives (e.g. lifecycle cost and performance) and decision variables (e.g. orbit altitude and inclination) such that informed assessment can be made as to which design/s to take on for further analysis. The models within the architecture exploit analytic methods where possible, in order avoid computationally expensive numerical propagation, and achieve rapid convergence. Two mission cases are studied; the first is an Earth observation satellite and presents a trade-off between ground sample distance and revisit time over a ground target, given altitude as the decision variable. The second is a satellite with a generic scientific payload and shows a more involved trade-off, between data return to a ground station and cost of the mission, given variations in the orbit altitude, inclination and ground station latitude. Results of each case are presented graphically and it is clear that non-intuitive results are captured that would typically be missed using traditional, point-design methods, where only discrete scenarios are examined.     

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。     

北斗双向授时技术在遥测地面站组网中的应用研究

卫星授时以其安全、可靠、稳定、精准等优势广泛应用于各领域。本文立足遥测地面站对时间的高精度、协同性、实时性、网络化的需求，在简述了几种典型授时技术应用特点的基础上，深入开展了北斗卫星授时技术研究。首先对北斗时间系统的组成，以及单向、双向授时技术优缺点等进行了论证，重点分析了RDSS（Radio Determination Satellite Service，卫星无线电测定业务）双向授时的技术实现、理论推导、误差影响和精度评估等；然后，结合遥测地面站授时现状和需求，提出了遥测地面站组网应用中时统的总体思路，通过三级控制、统一溯源、内外互联、由点到面的模式，构建了“以北斗双向授时为主，NTP（Network Time Protocol，网络时间协议）计算机网络授时为辅”的网络化授时体系，并对遥测地面站组网应用场景和入网策略进行了分析论证。本文研究具有较强的实践性和可行性，可为网络化授时应用提供参考。     

卫星混编数据地面接收快视系统的设计与实现

提出了一种针对多遥感器、多数传通道的陆地观测卫星地面接收快视系统设计的新思路,即当星上有效载荷压缩数据与未压缩数据混编下传时,在地面接收站只需从混编基带数据中提取未压缩数据,进行帧同步与去格式处理后实时快视,即可达到既能实时监测数据接收质量,又简化地面接收系统设计的目的。     

“风云二号”静止气象卫星的地面应用系统

简要介绍了“风云二号”静止气象卫星的地面应用系统、主要包括指令控制与数据接收站、数据处理中心、卫星运行控制中心三大组成部分以及三者之间的信息流程，最后介绍了由该系统输出的气象产品。     

单站多普勒跟踪定轨的优化算法

由于低轨道小卫星应用的日益广泛，在轨卫星数目的迅速膨胀，对传统的多个地面站相互协调管理卫星领域模式提出了挑战。小卫星的低成本特性必然要求存在与之相应的地面站设施降低复杂性、降低成本。本文针对当前已提出的单站多普勒定轨方案，进一步研究了多普勒定轨的有关方法，提出和建立了多普勒定轨的优化算法与模型，最后进行了仿真分析与模型的有效性验证。     

地球同步轨道星地量子信道特性研究

为了研究地球同步轨道量子密钥分发过程中星地量子信道特性，项目团队研制了搭载于实践二十卫星的极弱光偏振态分发设备，开展了地球同步轨道卫星与地面间光子偏振态的传输实验。实验时，星载偏振光分发设备根据遥控指令以50MHz频率驱动四个激光器出光，分发|0〉、|π/2〉、|π/4〉和|3π/4〉四种偏振态光子，经过长距离的空间传输后由地面站望远镜接收，最后由超导探测器探测。研究结果表明，地球同步轨道卫星到地面站的光学链路衰减约为100~110 dB，通道误码率约为2%~8%，满足量子密钥分发误码率的安全性要求。