电磁监测试验卫星矢量磁场探测方法

电磁监测试验卫星是中国第一颗近地轨道电磁场科学探测试验卫星, 探测空间背景磁场是其重要任务之一. 空间背景磁场探测需要在卫星平台上对空间矢量磁场进行长期稳定准确探测, 电磁监测试验卫星采用磁通门磁强计和基于CPT效应的绝对磁场校准装置(Coupled Dark State Magnetometer, CDSM)分别探测空间相对矢量磁场以及绝对标量磁场, 通过数据处理, 使最终的矢量磁场探测数据具有准确性. 这种数据处理方法在理想模型下拥有解析解, 实施过程中载荷的噪声、 准确度及稳定性影响模型的准确性, 会产生数据校准误差. 通过对在轨磁场探测的模拟确定了这种数据处理方法的性能, 验证了在载荷设计性能的基础上电磁监测试验卫星的磁场探测可以实现1 nT的准确度.      

一种面向动态需求的多优先级天文观测卫星任务重规划方法

针对多优先级天文观测卫星任务动态规划问题，分析了高优先级任务动态插入以及未知事件中断原任务规划方案执行的情况，研究了原任务规划方案相应的动态规划问题.在关于SVOM （Space multi-band Variable Object Monitor）卫星任务规划系统的研究中，针对单星机遇目标任务重规划问题，提出一种基于滚动优化策略的任务重规划求解方案.在每个滚动周期内，优先安排高优先级动态到达任务，回滚处理原方案中受未知事件和高优先级机遇目标影响的任务，或者删除原方案中受影响的任务.目标函数综合考虑了全年卫星任务规划总时长和机遇目标的规划总时长.仿真验证结果表明，本文设计方法对于快速响应高优先级机遇目标以及提高服务质量具有一定意义.      

地震电磁卫星的发展与思考

大量的震例表明, 地震与电离层之间存在一定的耦合关系, 这为地震电磁卫星的发展提供了理论依据. 文章分析了各国地震电磁卫星的发展动态和发展趋势, 对目前地震电磁卫星研究工作提出了建议, 建立多种类型、多种手段、多颗卫星组成的综合卫星星座观测是实现地震预报的必要手段.      

为预报地震探路的张衡-1卫星升空

正2018年2月2日,张衡-1电磁监测试验卫星(CSES)由长征-2D运载火箭从酒泉卫星发射中心成功送入太空。这次发射的张衡-1卫星是我国地震立体观测体系第一个天基平台,即首颗观测与地震活动相关电磁信息的卫星,也是我国地球物理场探测卫星计划的首发星。旨在建造全球电磁场和电离层监测平台,对我国及其周边地区开展电离层多种物理量动态准实时监测,使我国首次具备全疆域和全球三维地球物理场动态监测能力。张衡-1卫星将尝试开展地震电磁信息分析研究,探索地震电离层响应变化的信息特征及其机理,为地震观测     

张衡-1卫星的先进有效载荷

正1引言2018年2月2日成功发射的张衡-1卫星是我国地震立体观测体系第一个天基平台,它的主要科学目标是为未来建立地震前兆电磁监测卫星业务化系统进行技术准备。该卫星由中国空间技术研究院航天东方红卫星有限公司抓总研制。根据地震电磁辐射及其传播特征,张衡-1卫星配置了3类8种有效载荷:一是探测电磁场的有效载荷,包括高精度磁强计、感应式磁力仪和电场探测仪;二是探测等离子体的有效载荷,包括等离子体分析仪、朗缪尔探针、全球导航卫星系统掩星接收机(GNSS掩星接收机)和三频信标机;三是探测高能     

面向海洋观测的成像卫星任务规划方法

面向海洋观测的成像卫星是一种轨道较高的可见光对地观测卫星,主要用于探测海上船舶活动以及监测海洋环境参数等。对地观测卫星任务规划问题是一个复杂的组合优化问题,通过分析面向海洋观测的成像卫星工作特点及约束条件,建立了一种考虑多数传模式共存的数学模型,提出了一种基于最大收益损失比的卫星任务规划算法。试验结果表明该方法能够有效解决面向海洋观测的成像卫星任务规划问题。     

中国首颗电磁监测试验卫星全扫描

正2月2日,中国第一颗电磁监测试验卫星"张衡一号"在长二丁火箭的托举下,于酒泉卫星发射中心成功发射入轨。作为我国第一颗观测与地震活动相关电磁信息的卫星,"张衡一号"格外受人关注。它能不能预测地震?在世界上处于什么地位?有哪些技术上的创新突破?未来还会有更多电磁监测试验卫星吗?……发射前夕,"张衡一号"总指挥、总设计师袁仕耿对这颗卫星的功能作了最为凝练的总结:张衡一号卫星的任务是要做     

基于DTC和GPGP的多UCAV任务规划方法

以任务分析和环境建模仿真框架作为任务结构的描述模型,建立了无人作战飞机的任务模型描述及任务规划问题描述方法.提出了基于启发式设计准则的无人作战飞机任务规划算法,并在任务规划过程中集成路径规划.以通用局部全局规划协调理论为基础,提出了集成通用局部全局规划协调机制和同步协调机制的多无人作战飞机协同任务规划系统结构,对通用局部全局规划的任务规划过程进行控制和协调.仿真实例证明了任务规划算法的可行性.      

基于坐标系转换与QTM编码的天球面探测覆盖栅格化分析方法研究

提出一种基于坐标系转换与QTM编码的天球面探测覆盖栅格化分析方法,并对其计算精度和效率进行了实验分析,相比传统算法和经纬网格编码方法,该方法具有明显的效率和精度优势,能够满足以天球面为探测目标的空间科学卫星有效载荷探测覆盖分析和任务规划的需要.      

空间扫描

我国成功回收一颗科学探测与技术试验卫星1996年10月20日发射的科学探测与技术试验卫星，按预定计划在太空轨道运行了15天，顺利地完成了各项探测和试验任务，于1996年11月4日上午10时59分顺利返回四川省中部预定地区。这是我国第16次取得卫星回收成功。美建加州地震监测网据法新社华盛顿1996年10月29日消息，为预测地震，美航宇局正在设立有250个全球定位系统接收器组成的网络，以记录加利福尼亚州地震断层经常发生的难于觉察的运动。这些接收器将同美国防部和运输部联合管理的20颗围绕地球运动的卫星联系起来。美航宇局称，这些卫星和接收…     

“嫦娥4号”中继星任务分析与系统设计

作为"嫦娥4号"任务的重要组成部分,中继星将为着陆器和巡视器提供中继通信支持。不同于其它月球探测器,中继星首次选择了绕地月L2平动点运行的晕(Halo)轨道以保证对月球背面的着陆器和巡视器提供连续的中继通信服务,面临诸多技术挑战。在对中继星任务特点进行分析的基础上,梳理了研制中的技术难题,包括使命轨道的选择、使命轨道的到达和长期维持、中继通信体制选择等,并提出了解决方案。中继星的总体设计方案概述也在文中给出。     

An Introduction to Magnetosphere-Ionosphere-Thermosphere Coupling Small Satellite Constellation

A future Chinese mission is introduced to study the coupling between magnetosphere, ionosphere and thermosphere, i.e. the Magnetosphere-Ionosphere-Thermosphere Coupling Small Satellite Constellation (MIT). The scientific objective of the mission is to focus on the outflow ions from the ionosphere to the magnetosphere. The constellation is planning to be composed of four small satellites; each small satellite has its own orbit and crosses the polar region at nearly the same time but at different altitude. The payloads onboard include particle detectors, electromagnetic payloads, auroral imagers and neutral atom imagers. With these payloads, the mission will be able to investigate acceleration mechanism of the upflow ions at different altitudes. Currently the orbits have been determined and prototypes of some have also been completed. Competition for next phase selection is scheduled in late 2015.      

“嫦娥4号”中继星任务轨道确定问题初探

"嫦娥4号"任务将采用着陆器、巡视器和绕飞地月拉格朗日L2点中继星进行月球背面的探测,中继星已先期发射,进入环绕地月L2点的晕(Halo)轨道。在中继星使命轨道动力学模型的基础上,通过相关仿真工作,开展了中继星在Halo轨道上的摄动源量级及影响定轨预报的主要因素分析,结果表明:太阳光压摄动是其主要影响因素。为降低其相关影响,提高定轨精度,在太阳光压球模型的基础上,结合中继星在轨运行特点及其星体结构特点,提出了一种求解光压等效面积的方法。经仿真分析,使用修正后的太阳光压球模型进行定轨求解,速度精度可提升约一个量级。     

空间碎片环境与碰撞预警仿真系统设计

在轨编目航天器数目已超过了9000,为了保证航天任务的顺利完成,必须对可能威胁到任务轨道的空间目标进行分析,文章首先对两行轨道根数和SGP4／SDP4轨道预报模型进行了分析,在此基础上建立了空间目标数据库及空间碎片环境与碰撞预警仿真和数据可视化系统。     

基于扩展卡尔曼滤波的XPNAV-1卫星自主定轨算法研究

X射线脉冲星导航1号（XPNAV-1）是全球首颗脉冲星导航专用试验卫星。利用该卫星观测的单颗脉冲星数据，采用几何约束方法，能够有效抑制轨道误差增长，但存在长时间定轨发散问题。针对XPNAV-1卫星拓展试验任务及脉冲星导航后续发展需求，利用多颗脉冲星的观测数据，研究基于扩展卡尔曼滤波（EKF）的卫星自主定轨算法。首先，建立该卫星的轨道力学模型和观测方程；然后，详细论述EKF滤波算法和分段式定常系统（PWCS）的可观测性分析方法；最后，通过综合分析XPNAV-1卫星的观测数据、脉冲星对该卫星轨道的覆盖性以及系统状态的可观测性，进行自主定轨算法试验。试验结果表明，基于EKF的自主定轨算法滤波过程收敛，验证了该算法的合理性和有效性。     

月球轨道编队超长波天文观测微卫星任务

月球背面能够有效屏蔽来自地球并同时遮挡来自太阳的射电信号干扰,拥有太阳系中近乎最安静的电磁环境,是开展空间超长波天文观测的最佳选择区域。在立足完成空间干涉实验的基本任务目标基础、并力争实现重大科学发现的研究思路基础上,研制并发射两颗微卫星,搭载"嫦娥4号"任务进入地月转移轨道,自主完成地月转移、近月制动,在有效燃料约束下形成环月大椭圆轨道编队,构建环月超长波天文干涉仪。说明了系统的工作模式,对数据处理与科学分析方法进行了论述,包括数据预处理、干涉成像与全天功率谱获取角度,进而从支持服务模块和科学载荷模型两个方面对微卫星方案进行了简要概述,凝练了项目任务解决的关键科学与技术问题。月球轨道编队超长波天文观测微卫星的实施将通过全球首个绕月近距编队飞行系统,构建全球首个星–星干涉射电天文观测系统,进而打开人类认识宇宙的新窗口。     

“龙江2号”月球轨道微卫星定轨分析

微纳卫星深空探测任务中,通常所分配的测控资源有限,因此有必要对有限测控资源条件下微纳卫星的定轨精度进行分析。以微纳卫星深空探测为背景,采用"龙江2号"微卫星的轨道测量数据对其定轨精度进行了分析。"龙江2号"微卫星只有USB轨道测量数据,且环月段测控资源相对紧张,每天有两站跟踪,共约3～4 h的轨道测量数据。首先介绍了"龙江2号"微卫星飞行任务及其飞行过程中影响测定轨的因素;其次给出了定轨的动力学模型,对微卫星地月转移段的定轨精度进行了分析;最后通过分析摄动力、动量轮卸载以及数据弧段长度的影响,给出了微卫星环月阶段所使用的定轨策略,并通过重叠弧段比较的模式,给出了微卫星环月段的定轨精度。研究结论可以为后续微纳卫星深空探测任务提供有益参考。     

Current Status and Main Scientific Results of In-flight CSES Mission

The CSES (China Seismo-Electromagnetic Satellite) is the electromagnetism satellite of China's Zhangheng mission which is planned to launch a series of microsatellites within next 10 years in order to monitor the electromagnetic environment, gravitational field. The CSES 01 probe (also called ZH-1) was launched successfully on 2 February 2018, from the Jiuquan Satellite Launch Centre (China) and is expected to operate for 5 years in orbit. The second probe CSES 02 is going to be launched in 2022. The scientific objectives of CSES are to detect the electromagnetic field and waves, plasma and particles, for studying the seismic-associated disturbances. To meet the requirements of scientific objective, the satellite is designed to be in a sun-synchronous orbit with a high inclination of 97.4° at an altitude around 507 km. CSES carries nine scientific payloads including Search-coil magnetometer, Electric Field Detector, High precision Magnetometer, GNSS occultation Receiver, Plasma Analyzer, Langmuir Probe, two Energetic Particle Detectors (including an Italian one), and Tri-Band Transmitter. Up to now, CSES has been operating in orbit for 2 years with stable and reliable performance. By using all kinds of data acquired by CSES, we have undertaken a series of scientific researches in the field of global geomagnetic field re-building, the ionospheric variation environment, waves, and particle precipitations under disturbed space weather and earthquake activities, the Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere coupling mechanism research and so on.      

miniSAR卫星精密参考轨道设计

为满足轻小型合成孔径雷达(miniSAR)卫星干涉测量任务对空间基线的要求,通过分析卫星参考轨道特性,建立了一套精密参考轨道设计算法。所建算法以miniSAR卫星成功入轨后的一组定轨数据及根据参考轨道特性解析得到的参考轨道预估值为输入,基于仅考虑中心天体非球形高阶引力摄动的轨道外推模型、Eckstein-Hechler平根模型及嵌套式迭代修正方法,设计输出其任务周期内使用的参考轨道。数值实验表明:所建算法设计的参考轨道生成的参考轨迹在三维空间的回归精度优于0.01 m,满足实际工程应用需求。      

一种基于时标状态的启发式航天器任务规划算法

深空探测领域对实时性要求较高,在较短时间内找到规划解是深空探测自主任务规划中的一个要求,运用启发式规划算法是达到该要求的方法之一。而深空探测自主任务规划的另外一个特点是需要处理持续动作和数值信息。针对深空探测任务特点,采用规划领域定义语言PDDL,建立深空探测领域中知识模型,描述操作中遇到的时间与资源约束;随后应用以条件数为代价的启发式搜索方法对深空探测规划问题进行求解,并将其与TFD规划器中以动作时间为代价的上下文增强累加启发式搜索方法得到的结果进行对比,得出以条件数为代价的启发式搜索方法在搜索速度方面效果更佳,满足深空探测自主规划任务实时性要求。