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。     

空间飞行器红外光学信号的模拟

卫星等空间飞行器的红外信号由对外部光源的反射和自身的红外辐射构成。在按照基本的物理原理进行建模的过程中,首先通过求解卫星的运动方程得到卫星的空间位置和速度矢量,进行卫星、太阳和地球的位置关系判断,计算到达卫星表面上的外部辐射热流。然后,进行卫星的热分析计算得到卫星表面的温度分布。接着,利用双向反射分布函数（BRDF）模型对卫星的反射和辐射特性进行建模,得到在红外波段下卫星的光学信号。最后,通过对仿真结果的分析,讨论了卫星红外光学信号的变化规律。



     

32颗GPS卫星星座空间覆盖特性建模与仿真

GPS卫星要准确完成定位功能可见卫星数应不少于4颗.通过建立针对低轨、中高轨和大椭圆轨道目标卫星的GPS信号空间几何覆盖模型,利用Matlab计算针对低轨、中高轨和大椭圆轨道的可见卫星数,对目前美国32颗GPS卫星星座的空间覆盖特性进行仿真.仿真结果显示,32颗GPS卫星星座不仅可以对低轨目标实现全轨道覆盖,而且对中高轨和大椭圆轨道也有所覆盖,大大扩展了24颗GPS卫星星座的空间应用.     

基于区域网格化的空间目标光学特性计算方法

为了精确计算空间目标光学特性,基于区域分解和网格划分的方法建立了空间目标光学特性计算模型。首先把目标表面分解为若干材料属性单一且易于数学描述的区域;对划分后的区域进行网格划分;对划分后的网格面元进行遮挡与掩蔽分析,给出有效面元的判断准则;最后结合表面材料的双向反射分布函数建立了目标的光学特性计算模型。为了验证计算模型的精确性,搭建了空间目标缩比模型测量平台。当入射天顶角为10°、20°和30°时,缩比模型理论计算结果与实验测量数据的相对均方根误差分别为8.89%、9.39%和8.00%,均小于10%,验证了所建目标光学特性计算模型的准确性。     

空间卫星红外辐射灵敏度分析

考虑卫星本体表面包覆绝热材料的实际物理状态,根据数值传热学和有限容积法建立了目标表面温度场和红外辐射计算模型.建立卫星结构模型,基于热控涂层性能退化,提出红外辐射灵敏度概念,并建立了卫星红外辐射灵敏度计算模型.对在轨飞行卫星的瞬态温度场进行数值模拟,与遥测数据对比分析.最后,分析了空间卫星的红外辐射和红外辐射灵敏度.结...     

空间太阳望远镜的热设计和热光学分析

将卫星热控制技术与光学波像差理论相结合,以空间太阳望远镜（SST）为例,对空间光学系统的热设计和热光学分析进行了研究,以光学指标作为热设计的最终评价标准,为高分辨率空间光学系统的热设计找到了一套行之有效的方法。     

利用姿态调整规避地气光的GSO空间碎片观测方法

针对空间碎片天基光学观测时的地气光规避问题,提出一种利用卫星姿态调整的观测方法。首先,建立地气光对卫星遥感器观测效能影响的数学模型,计算地气光影响卫星弧段。其次,建立空间碎片观测数学模型,对观测方法进行设计。最后,基于STK和MATLAB软件联合仿真,对观测效能进行仿真分析,迭代优化观测方法。以500km太阳同步轨道卫星对地球同步轨道(GSO)空间碎片观测为例,仿真分析其地气光影响弧段及观测效能。仿真结果表明:文章提出的方法可有效克服地气光影响,且观测效能高。     

空间目标的光散射研究

从太阳辐射理论出发，介绍了漫反射目标的地面光照度计算公式。在高斯随机面元统计散射模型的基础上，提出了目标表面为随机粗糙平板面的空间目标散射太阳光产生地面光照度的散射计算模型。利用该模型计算了风云一号卫星的地面光照度，并与把卫星表面看作朗伯表面计算得到的地面光照度进行了比较。结果表明，把卫星表面看作漫散射体得到的地面照度值要比把卫星表面看作随机粗糙表面得到的地面照度值大。     

视觉测量误差对空间机械臂捕获目标卫星控制精度的影响分析

空间机械臂通过视觉伺服测量其末端与目标卫星之间的相对位置和姿态信息,以此规划和控制关节运动轨迹,完成捕获操作。文章分析了视觉测量误差对空间机械臂捕获目标卫星控制精度的影响。首先,建立视觉伺服系统的测量误差模型。然后,根据目标卫星捕获控制算法推导了测量误差到单步和最终控制误差的传递模型。最后,通过工程算例仿真,计算分析了不同测量误差对应的相对位置、姿态、线速度和角速度的控制精度,给出了指定控制精度所允许的最大测量误差范围。文章研究结果可为空间机械臂的测量和控制精度指标设计提供参考。     

空间望远镜的热设计和热光学分析综述

文章对国内外典型空间望远镜的热设计进行综述 ,并详细介绍了空间望远镜热光学分析的概念 ,讨论了热设计和热光学分析的关系 ,提出了将卫星热控制技术与光学波像差理论相结合 ,以光学指标作为热设计的最终评价标准 ,并应用于我国空间太阳望远镜(SST)的热设计和热光学分析之中     

地基激光测距系统观测空间碎片进展

卫星激光测距作为地基光电望远镜系统重要技术应用,可直接精确测量空间碎片距离,提升碎片目标轨道监测精度。基于上海天文台60 cm口径激光测距望远镜,应用百赫兹重复率高功率激光器、高效率激光信号探测系统等,建立了空间碎片激光测距系统,实现了对距离500~2600 km、截面积0.3~20 m2的碎片目标观测,测距精度优于1 m,具备了碎片目标常规测量与应用能力。此外,开展了空间目标白天监视技术研究,实现了亮于6星等恒星的白天观测,并进行了望远镜局部指向误差模型分析,分析结果可应用于空间碎片白天激光观测的目标监视与引导。     

应用计算几何的月面太阳辐照度仿真模型

月面太阳辐照度对月面环境分析、月面巡视器设计具有重要意义。文章提出了一种应用计算几何的月面任意位置太阳辐照度仿真模型。首先,计算太阳、地球等天体相对月面点的位置;然后,将各天体投影至以月面点为球心的天球球面,并通过裁剪运算和二维布尔运算得到太阳未被遮挡的形状;最后,利用太阳可见面积对理想太阳辐照度模型进行修正,得到通用的模型。为验证提出模型的有效性,将仿真结果与STK软件进行比较。结果表明,文章中的模型综合考虑了地球、月面等多种因素对太阳辐射的耦合影响,其与STK软件获得的结果相比,更符合真实的太阳光照状态。     

Operation of the Spektr-R orientation system

Errors in pointing and sustaining Spektr-R are estimated based on the data of star sensors and an angular velocity vector meter, and the calculated values are compared with the observed values. It has been indicated that the achieved pointing accuracy is significantly better than the required accuracy and is independent of the number of star sensors used for this purpose; finally, the stabilization parameters correspond to the anticipated parameters. The original method for processing adjustment observations of the space radio telescope in the 1.35-cm range used to find a systematic deviation of 2.5′ of the telescope real electric axis from the nominal angular position has been described.     

地面目标识别特征影响因素分析

地面目标可见光识别特征主要包括形状、颜色、亮度等。研究表明地面目标的可见光辐射主要是反射太阳辐射,目标与背景在可见光波段的亮度对比取决于目标与背景的反射率。大气气象条件是影响目标识别特征的主要因素。     

Stellar coronagraph using the principle of achromatic null-interferometer

In order to observe exoplanets we propose a space-based achromatic stellar coronagraph combined with a 0.8–1.5 m telescope. We develop an achromatic common path interferometer for observing an exoplanet (a faint off-axis source) on the background of a hoste star (bright axial source). An image of the star and its copy acquire an achromatic phase shift by 180° and interfere in antiphase. The achromatic phase shift is caused by geometric phase in the scheme of a three-dimensional interferometer. The interference process divides spatially the dark and light fields of the star image redirecting them to the opposite sides of a beam splitter. The interference process does not weaken the image of a planet, with equal intensities it is redirected to both sides of a beam splitter. The suggested scheme of common path interferometer ensures mechanical stability. The background signal is experimentally demonstrated to be reduced by six orders of magnitude.     

平台单星复合制导方法研究

为了提高武器命中精度,开展了平台单星复合制导方法研究。通过建立星敏感器观测量、平台失调角与落点偏差之间的联系,构建星光修正模型;同时利用数值寻优方法确定最佳星方位。仿真证实,平台单星制导方法能够有效降低制导工具误差,是提高导弹命中精度的有效手段。     

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.     

空间特定目标表面的双波段红外辐射特性调控方法

红外诱饵等空间特定目标是对抗红外探测的主要手段之一。随着双色制导技术的发展,红外探测灵敏度不断提升,目标识别能力不断增强,这对空间特定目标表面的双波段红外辐射的逼真性提出了要求。通过改变空间特定目标表面发射率控制其红外辐射强度的大小,使用数值仿真的方法进行计算,从而提出了对空间特定目标表面红外辐射特性的调控方法。此外根据所确定的表面发射率、可见光吸收及红外发射比例以及内热源功率,选择合适的表面材料以及热功率施加方法,在保证空间特定目标表面机械性能的同时,使空间特定目标满足光照及阴影区的双波段红外辐射特性要求,并进行模型的制作以及热真空实验,证明了理论计算的准确性。     

近地轨道飞行器的光辐射背景环境

文章简要介绍了在可见光和红外波段深空和地球高层大气的光辐射源和辐射特性,包括辐射机制和强度、辐射的各向异性等,通过比较表明空间红外波段的背景辐射明显高出可见光波段近1个数量级;分析了在地球大气外进行对地观测时大气辉光辐射的角分布,指出了辐射的临边增亮特性。以上研究对于研制和开发新型航天器、利用太空资源以及未来的深空探测都具有实用价值。     

一种新的基于从明暗恢复形状的月球表面三维形状恢复算法

提出了一种新的基于从明暗恢复形状的月球表面三维形状恢复算法。首先 ,分析了在太阳光照条件下月球表面的成像模型,建立了基于Lunar\|Lambert反射模型的 图像辐照度方程。然后由图像辐照度方程建立相应的静态Hamilton\|Jacobi方程,使用
Lax\|Friedrichs sweeping方法逼近其粘性解,得到表面三维高度。最后通过对合成图像和 实际月球图像进行三维形状恢复,实验结果表明提出的新算法可以有效地应用于月球表面的 三维形状恢复。