卫星低可探测性技术发展浅析

卫星运行在固定的轨道上,所处的深冷背景、携带的机动能源有限等特点使得其低可探测性技术研究相对航空器而言较为困难。从卫星低可探测技术的特点出发,在研究了国外空间目标的探测能力的基础上,研究了目前国外卫星低可探测性技术发展情况,并从微波、光学、无线电探测三个方面对卫星低可探测性技术进行了初步分析。     

下一代卫星导航系统运行控制系统网电安全构想

基于下一代卫星导航系统卫星智能化、链路网络化、天地一体化、对抗实战化等发展趋势,文章构想和设计了下一代卫星导航系统运行控制系统网电安全体系。首先,论证了下一代导航系统运行控制系统的天地一体化特征及其网电安全的内涵;然后,从链路、网络、信息等方面进行运行控制系统网电安全威胁分析,论证了集检测、防护、评估和升级于一体的网电安全分层防护需求;最后,基于安全防护需求,构建了由技术层、基础层、流程层和目标层组成的网电安全体系架构,重点明确了网电安全技术措施及其防护作用。此外,对干扰自动探测防护微波空间链路、空间网络安全协议、卫星在轨自主安全运行等重点技术进行了分析和展望。     

适用于微纳卫星的微型电离层光学探测器

文章介绍了质量小、体积小的微型电离层光学探测器技术,给出了探测器的探测原理和设计方案,通过探测原子氧远紫外夜气辉(136.5 nm)辐射强度,反演电离层总电子含量(TEC)。采用轻量化铝反射镜、抗干扰电荷前放设计,实现反射镜、工业级远紫外探测器、电子学的一体化和小型化,研制出适用于微纳卫星的1 kg量级微型空间电离层光学探测器。该型探测器能够利用微纳星群多种轨道搭载,可获得丰富数据的优势,获取全球电离层高时空分辨率总电子含量分布,为未来实现卫星编队探测提供载荷研制基础。     

海洋目标探测卫星的通用效能模型初探

为有效构建海洋目标探测卫星体系，建立一套能对各类卫星的海洋目标探测效果进行分析与评估的通用效能模型非常重要。初步建立了以目标探测概率为度量的海洋目标探测卫星通用效能模型，可用于光学成像、雷达成像和电子侦察卫星等。模型考虑了影响目标探测概率的三类主要因素即观测区域与目标特性、卫星平台参数和卫星有效载荷特性，分析了卫星技术性能指标和作战性能指标的相互关系，可作为海洋目标探测卫星体系需求分析、顶层设计以及效能评估的依据。并以大型舰船为探测目标用仿真结果说明了模型的适用性。     

空间碎片目标在轨实时监测处理方法

针对现有地基空间碎片目标监测的实时性、有效性以及弱小目标探测能力等性能指标较低等问题,文章提出了一种空间碎片目标在轨实时监测处理方法。它是基于空间目标光学成像特性和高速信息处理技术为基础的碎片目标检测算法,建立计算精度误差模型,能有效降低硬件资源的同时,保障了空间碎片目标在轨检测和定位的实时性。在专用高速信息处理板上经卫星光学载荷数据验证了方法的可行性和有效性。该方法能够通过处理卫星载荷数据完成空间碎片目标的实时检测和定位,可为天基空间目标观测系统设计提供参考。     

我国商业卫星遥感产业的现状及发展对策

遥感科学与技术是在测绘、空间、电子、地球信息和计算机等多学科多专业交叉渗透、相互融合的基础上发展起来的一门新兴边缘学科和技术。它通过探测物体辐射或反射的电磁波强度及其在空间和时间上的分布以获取大气、陆地和海洋等各个层面的信息，在军事、国土资源、林业、农业、渔业、矿产、防震减灾和地理信息等多行业、多领域具有重要的应用价值和市场前景。但卫星遥感应用作为卫星应用领域的三驾马车之一，其商业化步伐与卫星移动通信、卫星导航服务的快速发展相比，处于明显滞后的状态。     

国外空间环境试验与探测技术现状与发展趋势

文章分析了与航天器飞行有关的4类空间环境的特点;介绍了国外空间环境试验技术的现状与发展概况。文章还重点分析了未来空间环境探测的发展趋势:加强了对空间环境动态变化的探测;将星座探测摆在重要地位;以地球轨道卫星为发展的主流;利用卫星加大对空间环境探测的力度;加强国际合作。国外空间环境探测的经验表明,我国应重视发展地球轨道探测卫星,尽快提高卫星有效载荷的水平。     

静止轨道闪电探测性能实验室验证技术研究

在空间遥感领域,闪电是具有代表性的瞬态点源随机多目标,闪电与雷暴等强对流气象现象有着密切的联系,通过对闪电的观测可获取雷暴雨等强对流天气的分布、变化、定位、预报。作为有代表性的瞬态点源目标,通过对特定区域的闪电进行连续观察,可以统计出该区域闪电发生的频次和闪电发生周期等特征信息,从而为闪电的预报提供科学依据。由于缺少云顶闪电辐射、闪电分布、闪电瞬态特性等参数,地面模拟缓变的云层、陆地与海洋等背景和云顶闪电存在较大的困难,静止轨道闪电探测类相机的探测率(Lightning Detection Efficiency,LDE)、虚警率(False Alarm Rate,FAR)等探测性能验证由于目标特性的不确定性也变得更加困难。基于闪电信号及云背景的光学辐射特性参数,文章对闪电目标及云背景进行了模拟,实现了实验室闪电场景模拟系统。文章论述了在实验室中利用静止轨道闪电探测相机对模拟的云顶闪电和背景进行成像与探测的试验,通过对探测结果进行综合统计、比对与分析,验证静止轨道瞬态随机点源目标探测类相机的探测性能,为相机的交付和在轨运行提供有力的保障。     

国防科技工业局发布绕月探测工程全月球影像图

绕月探测工程嫦娥一号卫星自2007年10月24日发射至今，已完成一年的在轨运行和探测任务，共获取了1．37TB科学探测数据，顺利完成月球表面三维影像探测、月表化学元素与物质探测、月壤厚度探测和地月空间环境探测等4项科学任务。科研人员利用星载CCD立体相机获取的探测数据，制作完成了我国首幅全月球影像图（封底）。     

嫦娥一号月球探测卫星技术特点分析

嫦娥一号卫星是我国的第一个月球探测卫星,将飞行至距地球380000km的月球,实现环绕月球对其遥感探测。由于任务目标不同,嫦娥一号卫星将遇到比近地轨道卫星更复杂的空间环境和飞行控制过程,所以必须解决面临的所有新技术问题。文章介绍了嫦娥一号卫星在轨道设计、月食、热设计、制导导航、测控、数传等方面的技术特点及研制验证方法。     

区域覆盖混合星座设计

针对我国邻海海上运动目标探测的需求,提出一种由多种类型卫星构成的区域覆盖混合星座系统方案。选择了合适的轨道类型,利用轨道动力学特性保持不同高度卫星构成的星座的构形;提出了星座配置方案,确定了不同类型卫星的协同工作方式和顺序等;在此基础上给出了轨道设计方法。最后设计了一个由海洋监视卫星簇、光学成像卫星和SAR卫星组成的星座。仿真表明,该星座能够实现预定的设计目标,保持一定的空间和时间关系对给定地区进行一定时间间隔的重访。     

小卫星随机振动特性分析与试验验证方法探讨

通过试验数据分析了小卫星随机振动响应特性,探讨了组件质量与小卫星随机响应的变化关系,并提出了地面随机振动响应与板面密度关系的一个经验公式。针对某小卫星发射过程中测量得到的主动段振动数据,分析总结了小卫星的主动段振动特性,着重探讨了小卫星主动段振动特性与地面试验的振动特性差异,给出了修正地面试验验证的一些建议。     

电子侦察卫星反电子干扰措施分析

由于电子侦察卫星侦察的特殊性,针对其侦察特点,衍生了很多以削弱电子侦察卫星侦察效能为目的的卫星电子干扰。文章针对卫星电子侦察存在的弱点,分析了提高卫星侦察截获辐射源信号的功率措施,星载设备完全截获辐射源信号的测量条件措施,卫星完全截获到辐射源信号后的分析,以及对可能受到的反电子假目标干扰而提出的对抗措施,最终目的就是为了有效提高卫星侦察效能。     

现代小卫星的发展及轨道垃圾问题

文章首先综述半个多世纪以来传统和现代小卫星的技术发展,特别是现代小卫星在对地观测、通信导航、空间技术实验与演示、深空探测、军事等方面的应用取得很多成就,尤其是对地观测高分辨率成像系统取得了突破性技术成就;其次讨论小卫星所产生的轨道垃圾及其影响和处理;最后提出未来小卫星技术发展十个原则,对未来小卫星的应用作了展望。     

我国极轨气象卫星的发展

介绍了我国极轨气象卫星的现况。提出了由风云三号(FY-3)上午星、下午星和降水测量卫星组成的我国极轨气象卫星对地观测网构想,给出了三种卫星的主要仪器性能指标。讨论了多载荷综合观测,利用微波波段实现全天候探测,提高光谱分辨率,提高空间分辨率,提高仪器的灵敏度、定标精度,发展无线电(GPS)掩星探测,以及发展主动遥感等极轨气象卫星发展趋势。对我国极轨气象卫星的发展给出了气象卫星向对地综合观测发展、遥感探测技术向"四高两全一多"发展、探测方式向主动与被动结合方向发展、遥感应用向高精度定量化发展、发展专用卫星或小卫星阵列等建议。分析了转动部件与太阳阵耦合抑制、高指向精度高稳定度姿态控制、高数据率数据传输、颤振对高光谱成像质量的影响分析及减振、主动微波及可见、红外、紫外谱段高精度地面及在轨定标等实现我国极轨气象卫星发展的关键技术。     

TUGSAT-1/BRITE-Austria—The first Austrian nanosatellite

A nanosatellite to investigate the brightness oscillations of massive luminous stars by differential photometry is currently developed by a Canadian/Austrian team within the BRITE (Bright Target Explorer) project. The first Austrian satellite funded by the Austrian Space Program, called TUGSAT-1/BRITE-Austria, builds on the space heritage of the most successful Canadian CanX-2 and MOST missions. The satellite makes use of recent advances in miniaturized attitude determination and control systems. Precision three-axis stabilization by small reaction wheels and a star tracker provides the necessary accuracy for the photometer telescope to the arcminute level. This will provide to the astronomers photometric data of the most massive stars with unprecedented precision; data which cannot be obtained from the ground due to limitations imposed by the terrestrial atmosphere.The paper describes the spacecraft characteristics and the ground infrastructure being established in support of the BRITE mission which will consist of a constellation of up to four nearly identical satellites allowing to carry out long-term observation of stars (magnitude +3.5) not only with respect to brightness variations, but also in different spectrum ranges.     

基于直升机平台SAR的方位重影抑制方法

直升机合成孔径雷达(SAR)已成为遥感领域的重要探测工具。针对平台微小高频振动导致方位重影,造成图像质量降低的问题,提出了一种振动相位补偿算法。首先利用回波录取的几何构型,推导基于直升机振动平台的SAR回波表达式,并引入雅可比-安格尔恒等式,对回波完成一阶贝塞尔级数展开,获得高频振动误差与方位向重影的关系式。然后,从直升机SAR实测数据入手,对方位相位进行差分、提取和快速傅里叶变换,得到振动频点信息,并对频点信息进行反演,得到高频误差相位。最后,利用高频误差相位对原始回波进行补偿,抑制成对回波模糊现象,从而消除方位重影。基于实测数据的成像处理结果验证了所提方法的有效性。     

Parameters design of vibration isolation platform for control moment gyroscopes

Vibration isolation is a direct and effective approach to improve the ultra-precise pointing capability of a high resolution remote sensing satellite. In this paper, a passive multi-strut vibration isolation platform for the control moment gyroscopes in a pyramid configuration on a satellite is adopted and the parameter design of this platform is discussed. The first step constructs a whole satellite dynamic model including the control moment gyroscopes and the vibration isolation platform with Newton–Euler method, while the analytical control moment gyroscopes disturbance model is derived. The transmissibility matrix of the vibration isolation platform is then obtained, and the frequency domain characteristics of the platform are described, with its influence on the attitude control system analyzed. The third part presents the parameter design method of the vibration isolation platform based on the frequency domain characteristics mentioned above. The stiffness and damping coefficients of this platform are subsequently selected with the above mentioned method. Finally, using these parameters, the performance of the vibration isolation platform on the satellite is testified by integrated simulations. The study shows that parameters of this platform selected based on this method not only satisfy the requirement of vibration isolation but also guarantee that the closed-loop attitude control system remains sufficiently stable.     

基于实测数据的卫星公路运输动力学特性仿真分析方法

为解决卫星运输跑车试验耗时耗力的问题,采用仿真方法研究了卫星在公路运输过程中的动力学特性。先基于大量实测数据,建立仿真分析输入谱;再通过Patran/Nastran有限元软件建立包装箱–卫星的联合仿真模型,对经过组合体模态试验修正后的模型进行了模态分析和随机振动响应分析,得到了模型的前6阶模态振型以及关键部位的加速度和应力响应RMS值。结果表明:联合仿真模型各部位的应力RMS值远低于材料屈服极限,卫星结构具有足够的安全裕度。该仿真分析方法可以准确有效地分析卫星在运输过程中经受的力学环境,为卫星结构及包装箱设计提供依据。     

国外卫星推进技术发展现状与未来20年发展趋势

新形势下航天技术的发展对推进技术提出了更高的要求,无论在技术的广度和深度上都是前所未有的,如15年以上静止轨道卫星和8年以上低轨道卫星对高性能长寿命推进系统的要求、电推进技术的应用、微小卫星轨道保持的应用和深空探测对先进推进技术的依赖等。本文从先进化学推进技术、电推进技术、微推进技术和新概念推进技术4个方面分析了国外卫星推进技术的发展状况,总结了未来20年卫星推进技术的发展趋势,给出了对我国今后技术发展的启示。