补偿卫星轨道运动和热变形对成像的影响

研究了星地一体化补偿卫星轨道运动和结构热变形对载荷成像的影响。首先,根据图像配准的目标,定义了扫描角、步进角和固定网格。然后,根据卫星轨道运动和结构热变形对扫描镜成像影响的特点,设计了运动补偿方案和模型。最后,基于所设计的补偿模型进行了数学仿真,仿真结果表明,星地一体化补偿卫星轨道运动和结构热变形对扫描镜成像的方案可行,能够提高有效载荷的成像质量,满足图像配准指标要求。     

基于图像运动补偿轨道运动和热变形对载荷成像的影响分析

研究了三轴稳定静止轨道气象卫星图像运动补偿轨道运动和热变形对扫描镜成像的影响.根据图像运动补偿目标,定义了扫描角、步进角和固定网格,基于有关轨道运动和结构热变形对成像的影响,设计了图像运动补偿模型,并给出了算法流程.仿真结果表明:图像运动补偿能有效减小轨道运动和热变形对扫描镜成像的影响,提高有效载荷的成像质量,满足图像配准要求.     

FY-2C星云图成像技术

介绍了风云二号(FY-2)气象卫星星上成像系统的主要功能和技术指标、云图的生成与传输,以及数传与转发技术.阐述了以太阳为基准采用星上预同步、地面同步/数据缓冲器(S/DB)进行精同步的同步成像技术的卫星成像系统设计原理.分析了卫星姿态动力学对自旋轴定向稳定的影响、扫描辐射计扫描机构步进对自旋周期稳定度的影响、卫星摇摆运动造成的云图几何畸变等产生成像误差的因素,以及采取的补偿修正方案.飞行试验结果表明,C星的云图网格配准精度优于1个可见像素,章动角和摇摆角也符合设计要求.     

基于变结构控制减小扫描镜运动对卫星姿态的影响分析

基于解耦变结构控制对静止轨道气象卫星扫描镜运动对卫星姿态的影响进行了研究,根据星上有效载荷的扫描镜与星体耦合特性,设计了一种解耦变结构控制律,控制律直接对4个四元数设计滑动模态方程以避免奇异问题。数学仿真结果表明：该变结构控制率能减小扫描镜运动对卫星姿态的影响,提高卫星平台的稳定度,进而提高有效载荷的成像质量。     

步进电机在海洋一号卫星上COCTS中的应用

水色水温扫描仪(COCTS)是中国海洋一号卫星上主要的遥感器之一,其步进电机子系统以一种全新的在轨扫描方式成功实现了星载成像遥感,这在国内外尚属首次。为此,对COCTS采用的独特光学成像系统中的步进电机和相关技术作出重点阐述。
     

周期性变速扫描机构驱动控制方法研究

针对存在周期性变速运动的微波遥感器机械扫描驱动系统，根据其扫描运动的速度、位置控制要求，采用步进电机做为执行元件研制开发了一套驱动控制系统。该系统不仅能完成运动轨迹的控制，而且速度精度和扫描周期的误差等指标满足给定的要求。描述了该系统的组成，转速、转矩等参数的特性匹配设计过程以及控制实现方法，并对系统的速度精度、扫描周期误差等主要性能测试进行了简单介绍。     

卫星振动对HY-1卫星步进电机工作状态的影响

为分析海洋一号(HY-1)卫星水色扫描仪(水色仪)在轨发生的转动机构与卫星间耦合振动对步进电机工作状态的影响,根据建立的步进电机 角速度振动环境、步进电机 卫星 太阳帆板两种不同模式的电机运动状态模型,在不同设计参数条件下进行了仿真.结果表明:步进电机会因与卫星耦合振动造成工作状态变差,影响步进电机在轨工作状态的主要因素是卫星结构基频.     

高精度低连接刚度大惯量扫描镜控制系统设计

针对三轴稳定卫星内低连接刚度条件下的大惯量扫描镜负载在低速摆动时易出现机械谐振的问题，基于电流-速度-位置三闭环控制结构，研究并提出一种有效的易于工程实现的优化控制方法，抑制机械谐振同时提高扫描镜系统的控制性能。首先，根据动力学关系对低刚度连接的电机与扫描镜控制对象建立理论的简化控制模型。然后，分析加速度反馈抑制谐振、提高系统控制性能的原因，并借助电流和位置反馈信号建立加速度观测器获取电机加速度并反馈，仿真分析该方法的优化效果。最后，在实际系统上进行实验检验，对比系统控制误差的变化。结果表明：提出的优化控制方法能够有效地抑制机械谐振，提高系统的控制带宽和动态精度。     

高分三号卫星太阳电池阵设计与验证

通过分析高分三号(GF-3)卫星合成孔径雷达(SAR)载荷多模式的成像任务规划、大型展开式桁架构型设计、高低压双母线电源设计等特点,识别出LEO轨道静电放电对高压太阳电池阵设计的影响,卫星左侧视成像和右侧视成像下大型SAR天线遮挡及卫星8年长寿命期间电缆频繁扭转对传输性能的影响,提出了一种适用于复杂遮挡情况下高低压双母线电源系统的太阳电池阵设计思路,完成了太阳电池阵设计、遮挡仿真分析、静电放电试验、电缆扭转试验和在轨数据分析,验证了太阳电池阵设计的正确性,可以为中国后续大功率SAR卫星太阳电池阵设计提供参考。     

视频卫星对地凝视成像姿态调整技术研究

针对视频卫星成像时视轴对地面目标的指向保持问题、面阵传感器与目标区域之间的相对运动导致的成像质量问题,进行视频卫星对地凝视成像姿态调整技术的研究。首先建立使用面阵传感器的视频卫星对地凝视成像姿态运动学模型,分析卫星与地面目标之间的相对运动过程。然后,以成像质量为基本约束条件,提出一种对地面区域目标凝视成像的三轴姿态机动规划方法。最后,对姿态机动规划方法进行数值仿真和验证,依据仿真结果,提出面阵凝视成像对卫星姿态控制精度的需求。数值仿真分析结果表明,文章提出的面阵凝视成像姿态机动规划方法是合理可行的,所需的姿态指向稳定度为0.003(°)/s,偏航轴姿态稳定度为0.069(°)/s,姿态指向精度为0.01°。     

GEO-SAR快视成像系统设计与实现

文章设计并实现了基于高性能通用化集群架构的GEO SAR快视成像系统，对相应的软硬件系统结构和组成进行了阐述。基于3×3点阵回波数据，文章通过采用后向投影算法（BPA）的仿真实验，验证了该快视成像系统的有效性。成像结果表明，该GEO SAR快视成像系统可以满足SAR图像反演的系统指标和效能要求。     

中国无地面控制点摄影测量卫星追述（二）--1∶1万传输型摄影测量卫星技术思考

以1∶1万传输型摄影测量卫星工程有效载荷配置为基础,分析了传输型测绘卫星中影响定位精度的误差源,提出了激光测距数据辅助两线阵卫星影像处理的若干思路,并进行了模拟仿真试验。试验结果表明：利用激光测距数据参与两线阵影像光束法平差,能有效改善航线模型系统变形,并保持较小的上下视差,可满足卫星影像无地面控制点条件下1∶1万高精度定位要求。     

系统试验用红外地球敏感器电信号源的实现

介绍一种摆动扫描式红外地球敏感器电信号源的设计方法,满足卫星控制系统试验中不同轨道高度、地球敏感器不同扫描方式对地球信号激励源的需求,以辅助完成不同环境条件下的开环、闭环测试。经与光学地球模拟器对比,该电信号源能够满足红外地球敏感器在卫星控制系统地面测试时的使用精度需求。     

光学卫星等比降地速的地影区主动推扫姿态规划

针对光学推扫卫星在地影区进行夜间推扫成像时,卫星相机成像区域地速过快导致传感器积分时间不足而难以获取高质量夜间影像的情况,设计了一种卫星等比降地速主动推扫的姿态规划方法。首先,根据卫星推扫成像任务的机动时间、成像起始时刻与降速比例等参数计算出卫星等比降地速成像时的等效轨道初始位置;其次,根据卫星等效轨道初始位置与卫星侧摆角,通过轨道递推计算出卫星光轴实时指向的地面目标点坐标;然后,根据卫星实际的轨道位置与姿态解算出卫星指向地面目标点的实时期望姿态;最后,基于吉林一号高分04A卫星的参数对所设计方法进行数值仿真与在轨试验,结果表明了所提出的方法具有可行性与有效性。     

一种空间光学遥感器的主镜展开机构

分块可展开光学系统的相关技术是空间光学遥感领域当前的研究热点之一。文章设计了一种环扇形剖分主镜的展开机构总体方案。为了满足主镜展开机构的高重复定位精度要求,定位装置采用了点接触的运动支承;中央子镜与旁瓣子镜之间的锁紧力通过控制步进电机转角的方法来控制,以降低系统的复杂性;为了提高机构运动可靠性并尽可能减少润滑剂对光学镜面的污染,运动副表面采用了MoS2固体润滑剂方式;经Solidworks软件仿真,该主镜展开机构无结构干涉,能够实现主镜的收拢和展开功能。     

某地球静止轨道卫星成像辐射计热控设计

对某地球静止轨道卫星成像辐射计的热控设计进行了研究。根据辐射计热特点,考虑一般温度、温度梯度和日温度变化等热控需求,给出了成像辐射计中光学基板等温化、阳光直射时扫描镜等光学部件散热,以及次镜支持材料选择等关键热控设计原则。用NEVADA、SINDNG软件对冬至、春秋分、夏至,以及阳光与卫星轨道面夹角α=-8.8°,8.8°的5种条件的初期和末期10个工况进行了仿真分析。结果表明：设计的热控方案可行,基本满足成像辐射计的使用要求。     

用于图像定位与配准的扫描辐射计扫描镜热变形模型研究

以某卫星扫描成像辐射计为研究对象,建立了扫描镜的热变形模型,并对模型进行了简化。模型应用结果表明,扫描镜镜面与扫描镜转轴需采用热特性接近的材料,通过增强仪器结构在Y向的刚度,能提高热变形模型的精度。用该模型获得的扫描镜热变形运动补偿(TMC)精度可满足卫星的使用要求。     

帆板驱动影响下的卫星姿态高精度高稳定度控制

受步进电机驱动作用,太阳帆板对日定向时卫星姿态受到影响。本文针对帆板驱动不平稳引起的同卫星姿态耦合干扰,提出了一种卫星姿态稳定和太阳帆板对日定向的复合控制方法。卫星姿态稳定采用自抗扰控制器,以估计补偿由帆板驱动和系统不确定性引起的干扰,并在此基础上,设计了步进电机自适应电流补偿驱动器,以克服帆板驱动机构摩擦力矩和谐波力矩影响。仿真结果表明,该方法能大大提高卫星姿态控制精度和稳定度,同时还改善了帆板对日定向的精度。
     

线阵CCD倾斜布置敏捷卫星辐射定标的姿态计算方法

针对搭载倾斜布置的多片线阵CCD相机的敏捷卫星上所有探测器对同一区域成像的相对辐射定标,提出了基于地面成像轨迹重合的偏航角速度计算模型与方法,充分利用敏捷卫星对偏航角速度的控制潜力。建立了地面物点到相机焦平面的空间坐标变换关系;推导了斜视成像时地心角的计算公式;给出了对同一区域成像的敏捷卫星偏航角速度计算方法。以5片线阵CCD共30 000个探测器、相邻两片倾斜0.3°的敏捷卫星作为仿真对象,给出了所有探测器在约30s的定标成像过程中的地面轨迹间隔宽度,结果表明:为了实现所有探测器对同一区域成像,需要间隔一定周期调整偏航角速度,当调整周期为0.36s时,对应的地面轨迹宽度在赤道附近优于1个像元、在纬度50°附近优于6个像元。文章对敏捷卫星基于同一区域成像的相对辐射定标可提供一定的参考价值。     

带大惯量运动部件卫星姿态高精度复合控制研究

对有大惯量运动部件的三轴稳定卫星在稳态运行期间高精度高稳定度控制方法进行了研究。提出了一种卫星姿态高精度动态补偿控制算法:先基于卫星姿态动力学模型与卫星有效载荷运动部件摆动规律,设计了姿态稳定反馈控制律和补偿摆动部件干扰力矩的前馈控制器,用前馈-反馈控制的复合控制算法,消除运动部件摆动对卫星姿态控制系统产生干扰力矩的负面影响;再用干扰观测器修正因通信延迟造成的补偿残余力矩,设计了扰动观测器对前馈补偿残余力矩进行辨识,进一步补偿修正残余力矩,以保证控制系统的性能指标。仿真结果表明:该法能有效补偿干扰力矩并提高控制精度,实现的卫星姿态控制精度优于0.005°。