大气环境监测卫星激光雷达技术

星载激光雷达是高精度测量全球大气CO2柱浓度和气溶胶垂直廓线的重要手段，大气环境监测卫星大气探测激光雷达(ACDL)在一套激光雷达中集成了2种探测体制，采用1 572 nm积分路径激光差分吸收方法测量全球CO2柱浓度，采用532 nm高光谱探测(HSRL)方法测量气溶胶和云的垂直廓线，均为国际首次在星载平台成功验证，是国际首个星载CO2探测激光雷达和国际首个高光谱气溶胶探测激光雷达。在国际已发射的星载激光雷达中，ACDL激光雷达是探测体制最全、波长最多、能量最高、频率最稳和精度最准的激光雷达，实现了创新跨越。大气探测激光雷达在轨连续工作，首次获得了全天时精度优于1 ppm的全球CO2柱浓度、精度优于20%的气溶胶廓线等遥感数据。本文介绍了ACDL激光雷达的工作原理、系统参数以及相关的定标测试结果。     

大气环境监测卫星星载激光雷达二氧化碳遥感反演方法及精度验证

目前卫星被动遥感二氧化碳存在空间覆盖不足、时空分辨率不够、地球两极和夜间缺少数据等问题，对二氧化碳的源汇研究带来很大的不确定度，同时也制约着利用卫星遥感温室气体探究全球变化。2022年4月我国发射了全球首颗搭载主动激光雷达探测二氧化碳的卫星-大气环境卫星。其上搭载了的气溶胶和碳探测激光雷达(ACDL)，利用1 572 nm的两束激光，可以反演干空气中加权平均的二氧化碳柱浓度。初步与香河站(全球碳柱总量观测网)站点比对的平均偏差为0.48 ppm，Sodankyla(全球碳柱总量观测网)站点的比对的平均偏差为0.8 ppm，精度超过被动遥感卫星。     

大气探测激光雷达校飞样机研制与飞行验证

星载激光雷达是高精度测量全球温室气体和气溶胶垂直廓线的重要手段，大气环境监测卫星大气探测激光雷达(ACDL)在国际首次采用激光积分路径差分吸收技术测量全球CO2柱浓度，采用532 nm高光谱探测技术测量气溶胶和云的廓线。星载激光雷达载荷研制期间，同步研制一套主要功能一致的机载大气探测激光雷达校飞样机，并开展机载飞行试验，获取了大量飞行试验及其对比数据，提供了机载平台真实的数据源，对于优化ACDL激光雷达系统参数和研究星载数据反演算法至关重要。最后在机载飞行平台下，验证了优于1 ppm的CO2柱浓度测量精度和优于15%的气溶胶测量精度。未来利用该机载样机可以进一步开展星地对比验证。     

星载激光雷达高精高稳探测卫星系统保证技术

激光雷达探测精度高,具备全天时工作和垂直探测能力,在大气环境天基遥感领域应用广泛。基于CO_2柱线浓度激光遥感探测原理,分析了积分路径差分吸收星载激光雷达测量系统的激光波长、能量精度和稳定性及光轴指向精度等关键指标要求和功能模块配置,重点开展了星载激光雷达光机头部稳定安装、良好机热环境保障及星敏载荷一体化布局等整星层面系统设计保证,仿真结果初步表明设计方案可行。同时,提出了激光雷达波长、能量精度及稳定性实时监测、卫星对地光轴指向高精度测定和星地载荷光轴指向测量误差标定的地面试验验证要求,以确保系统设计的有效性,为激光雷达遥感卫星的研制提供了技术参考。     

大气环境监测卫星方案设计与技术特点

大气环境监测卫星(DQ-1)是国家民用空间基础设施中长期发展规划中的科研卫星，其运行于705 km高度的太阳同步轨道，装载大气探测激光雷达(ACDL)、高精度偏振扫描仪(POSP)、多角度偏振成像仪(DPC)、紫外高光谱大气成分探测仪(EMI)及宽幅成像光谱仪(WSI)等5台遥感仪器，通过主动激光与被动高光谱、多光谱、多角度、偏振等手段结合，实现对大气CO2、细颗粒物、污染气体、云和气溶胶等要素，以及对大气环境、水环境和生态环境等进行大范围、连续、动态、全天时的综合监测;卫星CO2柱浓度探测精度优于1 ppm，为国际最高。卫星入轨后各分系统工作正常，在轨测试结果均满足要求，能够进一步提升我国大气环境综合监测、全球气候变化和农作物估产、农业灾害等应对能力，推动生态环境、气象、农业农村等领域遥感应用。本文概述了DQ-1卫星的总体设计方案，总结了卫星的主要技术特点及创新点，介绍了卫星系统在轨测试情况，并对卫星的应用前景进行了展望。     

小型SAR卫星用双高特性锂离子电池技术

小型合成孔径雷达(SAR)卫星对储能电池系统提出了轻量化、大功率的要求,现有的SAR卫星用电池难以满足需求,急需开发高能量高功率的锂离子电池。采用兼具容量和功率性能的镍钴铝酸锂(LiNixCoyMnzO2, NCA)作为正极活性材料,高容量中间相炭微球(MCMB)作为负极活性材料,显著提升了电池体系的容量和比能量。通过设计极片的活性物质载量和电解液用量,保证了电池功率性能(≥10 C)的发挥;通过加大电极片面积和极柱尺寸,控制了大倍率放电时电池温升。研制了兼顾高比能和高功率的锂离子电池单体,额定容量20 Ah,1 C放电比能量达到180 Wh.kg^-1,且10 C放电容量相较1 C保持率96.24%,15 C下持续放电比功率超过2 000 W.kg^-1,可以满足下一代轻小型SAR卫星能源供电需求。     

珠海一号高光谱卫星辐射精度真实性检验研究

“珠海一号（OHS）”高光谱商业遥感卫星数据在国民经济建设中发挥着越来越重要的作用。当前，针对商业遥感卫星数据质量精度的验证和评价研究成果较少。本文基于地面实测数据，对OHS卫星高光谱数据的辐射精度进行了真实性检验和定量分析。结果表明：OHS卫星表观辐亮度与实测结果具有较好的线性相关关系，相关系数R²大于0.7。与实测结果相比，OHS卫星各通道表观辐亮度值整体偏低，但两者光谱曲线形态基本一致。随着时间的推移，OHS传感器性能可能存在衰减，不同通道的衰减程度不一；在31个通道中，与实测值之间的相对差异在20%以内的通道数为9个；在20%~30%之间为14个，30%~40%为8个。     

星载大气探测激光雷达技术与应用

本文对国内外星载大气探测激光雷达的原理、技术和应用等情况进行了分析和归纳。星载大气探测激光雷达的发展，是科学需求、探测理论、硬件技术、应用能力波浪式推动和迭代的过程，具有弱周期性。在云和气溶胶方面，多波长、高光谱分辨结合偏振的综合探测将为科学研究提供更精细的微观信息，而小型化微脉冲激光雷达则为星座探测提供了技术基础。在大气成分方面，积分路径差分吸收技术将能提供更精确的数据。激光雷达是对其他遥感系统的有效补充，更加注重廓线探测、空间分辨和测量精度，在水平覆盖、探测效率等方面存在天然不足，激光雷达与其他遥感手段结合，才能构建更加科学的观测体系，为科学研究和遥感应用提供更有力的支撑保障。     

多GNSS掩星大气探测卫星星座设计

为减少无线电掩星(RO)大气探测星座的卫星数量并增加探测数据量,将北斗（BD）和GPS、Galileo、GLONASS共同作为探测信源,提出一种多全球导航卫星系统（GNSS）掩星大气探测星座概念和优化设计方法。融合先验大气模型和二维射线追踪算法,建立兼容多GNSS信源的掩星事件前向模拟算法,实现掩星事件快速精确仿真;给出多GNSS掩星大气探测星座参数对探测性能的影响特性,降低了星座模型的复杂度;并利用改进的蚁群算法实现星座参数寻优。设计结果与COSMICII星座相比,卫星数量减少2颗,探测数据量增加了40%,探测均匀性提高了67%。     

旋转森林算法在GF-2卫星影像土地利用分类中的应用

"高分二号"(GF-2)卫星影像中精细的空间信息可用于高精度的土地利用分类研究。为了获取基于GF-2卫星影像土地利用分类的最优特征空间,以及将旋转森林算法应用于提高遥感影像分类精度中,文章利用GF-2卫星影像数据,基于光谱特征(4个多光谱波段和1个全色波段)、指数(植被指数、水体指数及简单比值指数)和变换成分(主成分、最小噪声分离成分与独立成分)构建特征空间,应用基于决策树的旋转森林算法构建面向对象的分类规则集,进行土地利用分类,并与最近邻和决策树算法的分类结果对比分析。结果表明,结合光谱特征、几何特征和纹理特征,采用旋转森林算法得到的分类总体精度为84.85%,Kappa系数为0.819;引入指数、变换成分后分类总体精度提高4.90%,Kappa系数提高0.058;相比于最近邻分类器和决策树分类器,结合旋转森林思想的决策树分类器总体精度分别提高11.97%和15.44%,Kappa系数分别提高0.142和0.184。研究结果可为中国高分辨率卫星影像的信息提取及基于旋转森林算法的土地利用分类研究提供参考。     

一种全复合材料卫星天线承力筒的研制

针对卫星天线承力筒轻质、高轴向模量、低轴向热膨胀的需求,文章开展了承力筒总体成型方案设计、材料基础热力学性能测试及产品试制等工作,并通过了实验考核。结果表明:对于材料的热力学性能,按经纬向比例1︰2编织的M40J炭布层压板在常温下纬向拉伸模量为118GPa,纬向拉伸强度为771MPa;在(?190~150)℃范围内,纬向热膨胀系数为(0.3~1.4)×10?6℃?1,经向热膨胀系数为(0.3~5.3)×10?6℃?1。该复合材料承力筒比铝质承力筒质量减少40%以上。复合材料承力筒经过(?170~120)℃/24h、6.5个循环的高低温循环实验考核,产品无残余变形,内部未出现开裂、分层等现象。     

现代小卫星发展概述

为了区别早期发射的小型卫星，目前的小型卫星统称为现代小卫星。这种卫星在“沙漠惊雷”，“沙漠之狐”和北约空袭南联盟的战争中起到了异乎寻常的作用。简要分析了现代小卫星的概念、发展前提，发展趋势和模式等，并对发展小卫星提出了自己的见解。     

新一代无源微波遥感器及其在地球同步卫星上的应用研究

星载无源微波遥感已发展成为观测大气与地球表面的重要手段，地球同步气象卫星上使用的微波遥感仪器必须是新一代先进的遥感器；它应兼备传统的无源微波大气探测仪及微波成像仪的双重功能。本文叙述了国际上新一代星载无源微波遥感器的研究现状和发展趋势，讨论了在地球同步气象卫星上装载无源微波遥感仪器的可行性及其关键技术，并研究了其频率的选择问题。     

FY—1C极轨气象卫星的进展

在概述美国和俄罗斯等国外极轨气象卫星发展概况的基础上，介绍了中国极轨与静止轨道两种气象卫星的业务应用卫星体系，重点介绍了“风云一号”（02星）即FY－1C极轨气象卫星的任务、总体设计、技术特点、关键技术以及所取得的进展。最后简述了新一代有轨气象卫星FY－3的发展设想。     

苏联／俄罗斯数据中继卫星系统评述

在全面收集相关资料的基础上,对苏联／俄罗斯中继卫星系统发展历史和现状给出了较为准确和明晰的描述,并从专业的角度对卫星星座、轨道位置、有效载荷及平台特性、服务范围和在轨运营等重要内容作出了技术评论。其结果对评价我国在这一领域中的成就和研发下一代卫星均具有参考价值。     

我国“风云”气象卫星及其应用的回顾与展望

气象卫星和卫星气象是气象现代化的重要标志。自1988年至今,我国已先后成功发射了4颗风云-1极轨气象卫星和4颗风云-2静止气象卫星,顺利完成了极轨和静止两个系列气象卫星从试验到业务卫星的跨越。由“风云”气象卫星获取的地球大气和地表信息已广泛应用于天气预报、气候预测、环境和自然灾害监测与分析等多个领域。文章介绍了我国“风云”系列气象卫星的发展历程、地面应用系统组成、“风云”卫星产品及应用,最后展望了“风云”系列气象卫星的发展。     

美国IKONOS和QuickBird2卫星相机的主要性能和特点分析及看法

简述美国的IKONOS和QuickBird2卫星性能 ,重点分析卫星相机的主要性能和特点 ,结合我国研制的高分辨率空间相机提出几点看法     

现代小卫星与大众化空间时代

通过论述现代小卫星技术30年的发展历程,总结其技术发展水平并举出现阶段的典型应用实例,讨论小卫星未来的发展方向,论述大众化空间与现代小卫星的关系,总结现代小卫星技术服务于大众化空间的各项特征。     

发展小型空间环境模拟设备是未来的一种趋势

大型空间环境模拟设备已成系列化,完全能满足大型航天器发展的需要。航天器小型化将是一种发展趋势,空间环境模拟设备必须适应这种发展要求。小型空间环境模拟设备除了能保证微小型航天器的试验需要外,在开展空间环境影响机理的研究、预先研究和降低试验成本上有其优势。