地球静止轨道自旋卫星姿态确定及控制策略

本文从工程应用的角度详尽地介绍了地球静止轨道自旋卫星姿态原理及确定方法,以我国在轨运行的风云二号卫星为例,给出了大量工程实测数据,并给出姿态控制实施策略,它们已经成功地运用到我国在轨自旋同步卫星的管理。     

急起直追的印度宇航业——印度运载火箭及卫星发展现况

1980年7月,印度首次发射自行研制的运载火箭。1994年10月,印度首次发射极轨卫星运载火箭,把重870千克遥感卫星送入高825千米的太阳同步轨道,这使印度成为第6个具有大中型卫星运载能力的航天大国。2001年4月,印度成功地将新一代火箭,即地球静止卫星运载火箭发射升空并将重达1540千克试验卫星送入对地同步轨道,此举使印度成为第6个能独立发射地球静止轨道卫星的国家     

GEO通信卫星姿态对点波束天线指向影响分析

GEO(Geostationary Earth Orbit,地球静止轨道)通信卫星的姿态变化将直接导致星载点波束天线的指向发生偏移,从而改变点波束的覆盖区域,降低用户的通信质量。为此,建立姿态偏差角度与点波束天线指向的计算关系,为量化评估卫星姿态对点波束指向影响提供理论依据;进一步通过仿真直观展示了不同姿态偏差下点波束天线指向的变化情况,定性分析了其变化趋势。仿真表明:卫星存在俯仰和滚动姿态偏差时,点波束天线指向将分别发生东西和南北方向的偏移,卫星存在偏航姿态偏差时,点波束天线指向将绕星地连线发生转动。所建立的计算关系将卫星姿态变化与点波束通信相结合,使卫星姿态控制更加及时准确,显著增强了点波束通信的可靠性。     

一种地球同步自旋卫星红外弦宽差分定姿方法

 提出了一种定点后地球同步自旋卫星姿态确定方法，推导了它的计算公式。充分利用了定点后卫星相对地球位置固定不变的特点，只利用一个参考矢量和卫星的位置信息，就可以确定卫星的姿态，完全消除了传统定姿态方法的几何条件限制。由于本方法姿态计算过程中利用的是星上红外地球敏感器测量数据的差分值，消除了测量数据中系统差对定姿精度的影响，使定姿精度提高到0.01°，实际工程应用效果进一步证明了该算法的正确性和精度。     

GEO卫星地敏自主干扰保护失效实时处置方法

地球同步轨道卫星在每年春分、秋分前后25d左右一般会出现地敏探头太阳干扰,可以采用星上自主方式进行地敏干扰保护,以防御此种干扰的影响。星上自主干扰保护失效时,需要通过地面发送卫星遥控指令处置。由于当前GEO(Geostationary Earth Orbit,地球同步轨道)卫星地球敏感器自主干扰保护失效的实时处置占用遥控平台时间过长,会严重影响卫星有效载荷应用。所以,针对此问题,在地敏确定卫星姿态原理的基础上,分析了地敏自主干扰保护失效的机理,提出了基于软件进程的地敏太阳干扰保护流程和操作计划,设计了基于遥控指令序列的卫星实时判断脚本。经验证,此方法可将遥控平台占用时间从4h缩短至30min以内,为卫星有效载荷应用留出了时间窗口。     

基于倾角、偏心率隔离的静止轨道多星共位保持策略研究

随着地球静止轨道卫星的增加,有越来越多的静止轨道卫星采用多星共位的方式运行。本文在分析基于倾角、偏心率隔离的多星共位方法的基础上,对共位卫星采用非同步联合控制的保持策略进行了研究,并以三星共位为例对其进行了仿真分析。仿真结果表明,采用非同步联合控制的保持策略可以实现三星的共位运行。     

美国新发射的侦察卫星和数据中继卫星

美国国家侦察办公室(NRO)已透露了其高度保密的“长曲棍球” 成像雷达卫星及其地球同步轨道中继卫星的一些图片,从而为了解美国如何从太空得到关键区域,如伊拉克等地的侦察图像,以及如何传输这些图像提供了新的线索.下面对这两颗卫星及美国最近发射的“喇叭”信号情报卫星和GBS通信卫星作一简要的介绍.“长曲棍球”雷达成像卫星“长曲棍球” 和NRO同步中继卫星正在扩大对美国军方的服务,     

一种地球静止轨道自旋卫星东西控制参数计算方法及应用

提出一种新的地球同步在轨自旋卫星东西位置保持控制策略,它可以在给定控制精度下,达到传统算法同样的控制效果,但大大简化了过去算法的复杂性.同时还进一步分析了影响自旋卫星轨控效率的因素,给出了相应的提高措施,这些方法都已成功地运用到我国风云二号卫星的在轨工程测控上.     

通用卫星轨道的可视化向导式设计软件开发

通过研究太阳同步轨道、地球静止轨道、回归轨道、太阳同步回归轨道及冻结轨道的数学模型，开发了设计软件和人机交互界面，并通过与国际上最通用的卫星设计工具包stk的设计结果的比较及分析，验证了软件设计的正确性。最后从总体的角度介绍了本软件。     

一种同步自旋卫星姿态控制优化方法

根据同步自旋卫星姿态的运动规律以及自旋卫星姿态的长期实测数据,建立了姿态变化规律方程,采用最小二乘方法求解姿态变化方程,实现对自旋卫星姿态预测,预测误差小于0.05..针对目前工程应用中姿态保持周期短的问题,结合姿态及轨道倾角变化规律,建立目标姿态选取的约束方程,并利用投影梯度法求解约束方程,寻求姿态保持时间长的姿态控制目标.实际应用结果表明：该方法可以延长姿态控制周期,使自旋卫星姿态保持周期达到1 a.     

基于姿态偏置的卫星天线方向图在轨测试实现

针对静止轨道通信卫星在轨测试期间天线方向图测试的需求,分析了天线方向图测试的方法。针对利用姿态机动进行天线方向图测试问题,给出了地面操作及操作计划制订方法,并通过工程实际验证了该方法的有效性。     

一种低轨卫星应对月影干扰方法

针对2012年5月21日某低轨卫星受到月影干扰导致控制系统工作异常的问题,分析了月影现象产生原理,结合月影期间影响卫星安全的异常原因,系统分析了卫星平台能源预警机制与驱动控制系统中的太阳帆板控制方案,提出了某型号低轨卫星应对月影现象安全运行的处置方法和后续同类型卫星能源管理修改建议.该方法分别在2012年11月9日、2013年5月10日得到应用,在月影期,该卫星太阳阵输出电流从4.5A下降到2A,太阳帆板对日转动正常,能源管理系统未出现报警.应用结果说明,该方法能够有效地解决同类型卫星月影干扰的问题.     

地球静止轨道通信卫星位置保持原理及实施策略

本文从工程应用的角度详尽地介绍了同步通信卫星在定点位置漂移的原因及计算方法，以我国在轨运行的东方红三号卫星和风云二号卫星为例，给出了大量工程实测数据，并给出了定点保持实施策略，它们已经成功地运用到我国在轨同步卫星的管理。     

Kalman Estimation and Control of Dual-Spin Satellites

lt is necessary to maintain the spin axis of dual-spin geostationary communications satellites with nontracking ground antennas to within 0.1 degree of the orbit normal by periodic attitude corrections. Normally, the data for attitude estimation are determined from the analog sensor waveforms telemetered to the ground station. This information is supplied to the attitude determination program, which processes the data and outputs the right ascension and declination of the spin axis. An application of the extended Kalman/ filter in estimating the attitude of dual-spin geostationary satellites is presented. The precession of the angular momentum vector by the solar radia-tion torque is considered to be the only natural attitude perturbation. The orbital dynamics are considered to be known and are decoupled from the attitude dynamics. A periodic attitude control policy is then derived.     

Geostationary tether satellite system and its application tocommunication systems

The geostationary tether satellite system expands the geostationary orbit resource from a one-dimensional arc into a two-dimensional disk. The tethered satellites, each several thousand kilometers apart and aligned along the local vertical, are stabilized at the altitude of the geosynchronous orbital speed. When this system is applied to communications systems, it is estimated that the number of satellites can be increased as much as thirteenfold and the communication capacity can be increased more than seventeenfold, compared with a conventional geostationary satellite orbit system     

微小卫星剩磁在轨标定技术研究

 基于微小卫星姿态确定系统常采用无陀螺配置方案，克服环境干扰力矩的影响并提高微小卫星姿态确定的精度是此类姿态确定系统的关键。分析了星上稳定剩余磁场对无陀螺微小卫星姿态确定的干扰机理，建立了卫星剩余磁矩与磁强计偏置标定模型。以磁强计、太阳敏感器作为姿态敏感器件，并采用扩展卡尔曼滤波器实现标定算法，为无陀螺磁测微小卫星消除剩磁干扰，获得高精度姿态估计提供了一种新方法。仿真结果表明：该方法能准确估计卫星剩余磁矩与磁强计偏置，磁强计偏置的标定精度在1 nT左右，剩余磁矩的标定精度为0.000 1 A·m²量级，有效消除了剩磁对无陀螺卫星姿态确定的影响，显著提高了姿态确定精度，滤波器能在500 s内收敛。     

Optical fiber geostationary tether satellite (F-GTS) system design

The geostationary satellite orbit (GSO) is a limited natural resource and its efficient utilization is very important. The geostationary tether satellite (GTS) system has a number of satellites aligned along the local vertical on either side of the nominal geostationary position. The system is synchronized with the Earth's rotation and all the various altitudes are geostationary, Furthermore, optical-fiber geostationary tether satellite (F-GTS) system has been introduced to improve the GTS system, with regard to increment of communication capacity, simplification of interference paths and intersatellite link (ISL) capability. The F-GTS system design is discussed with the purpose of achieving a realistic satellite network. Three frequency bands, i.e., the 14/11, 30/20, and 50/40 GHz bands, are examined for selection of the optimum frequency band. The F-GTS system example for covering the service areas in Japan is discussed with regard to satellite antenna diameter, communication capacities, etc. To apply the F-GTS system to the whole GSO, the diagonal azimuth orbit arrangement method is proposed for low latitude service areas. Moreover, the F-GTS communication capacity and total communication capacity, when the F-GTS systems are applied to the whole GSO, are also examined.     

三轴同步卫星无陀螺巡航下姿控异常及预警研究

通过分析三轴同步卫星无陀螺巡航模式下姿控系统频繁喷气导致推进系统A、B分支切换的现象及其原因，提出了一种分支切换预报方法。该方法能够根据太阳敏感器测量数据的变化，有效地对推进分支切换作出预警。同时，为了避免星上推进分支自主切换的发生，文中最后提出了2种可行的解决途径。