实践出真知--实践系列科学卫星

人造地球卫星分为3类,即科学卫星、试验卫星和应用卫星,其中前2种卫星对科学研究和卫星研制具有重要意义,可以起到事半功倍的效果。要想提高航天技术水平,在太空进行空间物理探测和新技术试验是必不可少的,中国“实践”卫星肩负着这两重使命。1971年3月3日,中国第2颗人造地球卫星实践一号发射成功。它不仅测量了高空磁场、X射线、宇宙射线和外热流等空间环境参数,还进行了硅太阳能电池供电系统、主动无源热控制系统等长寿命应用卫星的一些关键技术的试验。它在轨运行了8年,大大超过设计寿命,为中国设计和制造长寿命卫星提供了宝贵经验,尤其…     

长寿命通信卫星的可靠性研究

通信（广播）卫星是典型的有长寿命要求的卫星。在广泛调查国内外通信卫星工程资料的基础上，考察了它们的轨道性能与寿命情况，并分析了影响卫星寿命和可靠性的因素，空间环境是影响卫星性能和寿命的一个重要因素。对为了避免和减少环境效应影响的工程方法进行了探究。结合工程实际问题研究了长寿命卫星的设计策略，并对需进一步研究的课题作了探索。     

地球同步轨道长寿命卫星热控涂层太阳吸收率性能退化研究

文章介绍了15年地球同步轨道环境对卫星表面太阳吸收率性能影响的试验模拟研究,研究结果为长寿命卫星热设计及热控涂层选择和研制提供可靠依据;介绍自行研制的空间低能综合环境试验设备、太阳吸收率原位测试系统和空间低能综合环境模拟试验方法,并对航天器常用的S781白漆、SR107ZK白漆、F46镀银和OSR二次表面镜热控材料进行空间低能综合环境模拟试验,获得了这些热控涂层在地球同步轨道15年期间太阳吸收率性能退化模拟数据,与已有的飞行试验数据进行对比研究,取得满意的结果。     

长寿命应用卫星的空间环境模拟试验问题

本文分析了长寿命卫星空间环境模拟试验的必要性、有效性,应采用的方法与措施,必须解决的问题。     

空间电推进的技术发展及应用

<正>近日,由中国空间技术研究院兰州空间技术物理研究所自主研制的中国首个卫星用离子电推进系统(LIPS-200)(其束流直径为200mm)地面寿命及可靠性试验累计工作时间达到6000h,开关机3000次,具备确保卫星在轨可靠运行15年的能力。另外,航天推进技术研究院上海空间推进研究所的霍尔电推进技术也取得了重大突破—80m N霍尔推力器的空心阴极长寿命试验突破18000h,这标志着我国自主研制的电推进系统达到了国际先进水平,将全面迈入工程应用阶段,能够满足我国通信卫星系列平台的发展需求。     

提高卫星热控系统的可靠性对策

为提高卫星（特别是长寿命卫星）热控系统的可靠性,探讨了在热控设计中涉及该系统与卫星总体关系和空间环境影响等方面应采取的对策,特别是对一些长寿命卫星常用的星体外表面涂层的性能衰退现象作了较深入的介绍;对今后关于热控系统可靠性的研究提出了建议。     

长寿命卫星的可靠性问题

<正> 人造卫星从研究试验阶段发展到应用阶段后,各种应用卫星又在向着长寿命的方向发展。这既是空间技术迅速进步的重要标志,又是提高应用卫星效益的重要途径。例如国际通信卫星,第一代为INTELSAT Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的自旋稳定卫星,寿命为1～7年;第二代为INTELSAT Ⅴ三轴稳定卫星,设计寿命七年以上;第三代是INTELSAT Ⅵ,为宽体自旋稳定卫星,设计寿命希望达到10年以上。科学实验卫星也在向长寿命、多用途、综合     

卫星工程总体设计导论

正卫星工程总体是航天系统管理部门组织管理卫星工程全寿命周期工作的主要抓手,是中国特色的以总体为核心的组织架构在卫星工程层级的实现样式。伴随中国航天事业跨越式发展,经过10多年实践磨合,逐步形成了设计、协调、试验、评估等多位一体的卫星工程总体工作模式。总体设计是工程总体首要工作,是开展总体协调、试验和评估等工作的前提和基础。工程总体设计成果是卫星工程全寿命周期各项工作开展的基本依据,     

基于多场耦合建模与Bootstrap方法的滑环可靠性评估

导电滑环作为卫星太阳电池矩阵驱动机构的核心部件,其可靠性关系到卫星寿命的长短,由于空间用滑环寿命试验费用昂贵、试验周期长、样本数据量少等特点,无法获取大样本寿命数据,利用传统大样本数据进行统计推断,从而进行可靠性评估的方法存在困难。因此提出一种基于摩擦磨损模型的可靠性评估方法,应用赫兹理论、传热学方法分别计算摩擦副磨损过程中的接触区域变化和温度变化,量化热力电多场耦合对摩擦副磨损的影响,提出基于粘着磨损的多物理场耦合磨损模型,基于该模型得到的寿命数据,运用改进Bootstrap方法得到滑环寿命分布的参数估计,最后与传统可靠性预测方法结合,得到一系列滑环可靠性指标。方法对比结果表明,改进Bootstrap方法不仅具有较高的评估精度,还具有主观性小、适用性强的特点,由该方法所得的各可靠性指标均符合工程实际,具有很强的工程应用价值。      

太阳帆板驱动机构的表面充放电效应研究

空间等离子体环境效应导致的卫星表面充放电是造成卫星在轨工作异常及故障的重要原因之一. 太阳帆板驱动机构（Solar Array Drive Assembly,SADA）是长寿命、大功率卫星电传输环节的关键部件,易成为充放电效应的对象,可使卫星丧失能源,导致整星失效. 为验证空间等离子体环境导致的表面充放电对SADA特别是其功率传输可靠性和安全性的影响,利用等离子体环境模拟试验装置,模拟地球同步轨道（Geostationary Orbit,GEO）等离子体环境,针对SADA进行试验研究. 结果表明,使用两种不同绝缘材料的SADA在空间等离子体模拟环境下表现没有明显区别,表面充放电未对设计合理的SADA正常工作造成明显影响. 研究结果对未来GEO轨道SADA等空间机构的可靠性和安全性设计具有一定指导意义.      

Analysis on navigation accuracy of high orbit spacecraft based on BDS GEO and IGSO satellites

To make up for the insufficiency of earth-based TT&C systems, the use of GNSS technology for high-orbit spacecraft navigation and orbit determination has become a new technology. It is of great value to applying Geosynchronous Earth Orbit (GEO) and Inclined GeoStationary Orbit (IGSO) navigation satellites for supporting the navigation of high-orbit spacecraft since there are three different types of navigation satellites in BeiDou Navigation Satellite System (BDS): Medium Earth Orbit (MEO), GEO and IGSO. This paper conducts simulation experiments based on Two-Line Orbital Element (TLE) data to analyze and demonstrate the role of these satellites in the navigation of high-orbit spacecraft. Firstly, the spacecraft in GEO was used as the target satellite to conduct navigation experiments. Experiments show that for the spacecraft on the GEO orbit, after adding GEO and IGSO respectively on the basis of receiving MEO navigation satellite signals, the accuracies were improved by 7.22 % and 6.06 % respectively. When adding both GEO and IGSO navigation satellites at the same time, the accuracy can reach 16 m. In the second place, navigation and positioning experiments were carried out on three high elliptical orbit (HEO) satellites with different semimajor axis (32037.2 km, 42385.9 km, 67509.6 km). The experiments show that the number of visible satellites has been improved significantly after adding GEO and IGSO navigation satellites at the same time. The visible satellites in these three orbits were improved by 32.84 %, 41.12 % and 37.68 %, respectively compared with only observing MEO satellites.The RMS values of the navigation positioning errors of these three orbits are 25.59 m, 87.58 m and 712.48 m, respectively.     

卫星通信全代理同态可信传输机制研究

卫星通信及应用已经成为当前社会生活的重要组成部分。为了解决卫星通信数据安全传输、信息隐私保护、接收端信息依赖等问题，基于低轨卫星气象数据传输的典型应用场景，提出了一套全代理同态加密传输模型（FPRM），并依据卫星通信系统架构将其实例化，从而设计卫星通信全代理同态可信传输系统与运行机制。该机制增加系统的通信安全和隐私保护，实现密文的可计算和传输全代理，有效融合卫星、商业数据中心以及互联网资源，降低运行成本，提高资源利用率，具有重要的实际意义和应用价值。最后，通过试验证明该模型的性能和数据扩展性具有可行性。     

The First Chinese Ocean Color Satellite HY-1A

HY-1A is China's first ocean color satellite, and was launched on 15 May 2002as a piggyback satellite on the FY-1D satellite using the Long March rocket.There are two sensors on the satellite: China's Ocean Color and Temperature Scanner (COCTS), and the CCD Coastal Zone Imager (CZI). In the report,first, the properties and characteristics of HY-1A are briefly introduced; Second, the quality and availability of the data are evaluated by the mean of the Complex Signal Noise Ratio (CSNR) which is simulated theoretically; Third,the received HY-1A data are compared with SeaSTAR data to understand the accuracy of radiance measurement by the HY-1A; Finally, the remote sensing products of ocean color and temperature are mapped by HY-1A to study its application potentiality. The results show that the HY-1A has a latent capability for the application of marine environment detection, the management and protection of marine resources, and the furthering of national rights and interests.Meanwhile, some modifications are proposed for the next ocean satellite, suchas adding the case of tilt scanning, modification of the CCD element uniformity,and adding more ocean satellite receiving stations.     

基于梯度提升决策树的量子科学实验卫星光学实验预测

量子科学实验卫星在轨运行期间完成4种光学实验，地面监测人员通过遥测参数阈值判断卫星是否进行光学实验、实验类型及实验结果.这种方法需要预先设定大量阈值，并且这些阈值需要根据在轨卫星重新设定，可扩展性较差.针对以上问题，提出一种基于机器学习的光学实验判别方法，将量子科学实验卫星的光学实验监测任务抽象为机器学习中的多元分类问题，构建分类模型，利用量子科学实验卫星的真实历史遥测数据对模型进行训练，并通过真实实验计划对训练得到的模型进行验证.实验结果表明，本文提出的方法在没有专家先验知识的前提下，判别准确率达到99%，可用于量子科学实验卫星光学实验的实时监测任务.提出的基于机器学习的判别方法具有较强的可扩展性，可应用于卫星在轨运行的其他监测任务.      

An analysis on combined GPS/COMPASS data quality and its effect on single point positioning accuracy under different observing conditions

With the rapid development of the COMPASS system, it is currently capable of providing regional navigation services. In order to test its data quality and performance for single point positioning (SPP), experiments have been conducted under different observing conditions including open sky, under trees, nearby a glass wall, nearby a large area of water, under high-voltage lines and under a signal transmitting tower. To assess the COMPASS data quality, the code multipath, cycle slip occurrence rate and data availability were analyzed and compared to GPS data. The datasets obtained from the experiments have also been utilized to perform combined GPS/COMPASS SPP on an epoch-by-epoch basis using unsmoothed single-frequency code observations. The investigation on the regional navigation performance aims at low-accuracy applications and all tests are made in Changsha, China, using the “SOUTH S82-C” GPS/COMPASS receivers. The results show that adding COMPASS observations can significantly improve the positioning accuracy of single-frequency GPS-only SPP in environments with limited satellite visibility. Since the COMPASS system is still in an initial operational stage, all results are obtained based on a fairly limited amount of data.     

固胶对保偏光纤环的影响

阐述了固胶对光纤环及光纤陀螺两个重要性能参数——温度性能和振动性能的作用和影响,针对某项目对光纤陀螺实际要求的条件进行了陀螺的全方面试验,并分析试验结果.试验和分析结果表明,固胶对光纤环和光纤陀螺的影响是由涂胶工艺不当带来的,涂胶量及涂胶的均匀度是产生影响的两个主要因素,胶的温度性能及自身固化后状态对光纤环性能也会产生影响.得出结论:固胶工艺或固胶方式、方法对光纤环的性能有极大的影响,特别是对光纤环在温度变化时的影响表现更为明显,另外,固胶对光纤环的影响,还表现在胶固化后的状态.      

Use of satellite images to obtain accurate snowmelting runoff forecasts and to survey geothermal activity along Los Andes Range,Chile

Pilot experiments developed in Los Andes Range, Central Zone of Chile, have obtained significant snd positive preliminary results on the use of multispectral and multitemporal satellite images to prepare snowmelt runoff forecasts by measuring snowcovered area in Andean watersheds. The same information is also very useful for studying regional and semi-regional geothermal activity along Los Andes in Chile. These results will be improved with the new satellite data to be available in the next years.     

高中低轨导航星座混合体制星间链路规划

针对北斗系统加入低轨增强星座后的高中低混合星座特点,为了满足下一代导航星座主要的星间链路业务需求,提出了一种分级规划的混合星座星间链路规划方案。优先为激光星间链路的MEO、LEO、MEO-LEO建立拓扑,基于此拓扑提出了时分体制的分组拓扑规划算法。针对导航星座高中低速混合星间网络不同体制的路由提出了2种不同的改进路由算法,并对混合体制星间链路进行了仿真和规划。对规划结果进行了统计分析,验证了混合网络规划方法的正确性和混合网络在低轨监测数据回传、层间数据传输、导航信息上注3个典型导航业务场景的数据传输效能。低轨监测数据回传和连续体制节点导航信息上注时延均在1s之内,在94%的时间里有5~8条层间星间链路,时分体制节点在92%的时间里可以在12s内完成上行注入,为下一代导航系统规划设计提供参考建议。     

量子科学实验卫星密钥分发实验任务规划

针对量子科学实验卫星密钥分发实验任务规划约束条件多以及时效性要求高的特点，基于对密钥分发实验过程及约束分析，建立了约束满足规划模型.以完成时限最短为优化目标，综合考虑任务规划所需光学及数传站资源分配，利用深度优先搜索算法对模型进行求解，解决了实验过程中多要素紧耦合、强时间约束的难题.仿真分析结果表明，所提出的模型及算法有效，能够满足量子科学实验卫星密钥分发实验星地交互的需求.      

关于北斗卫星导航系统的被动式定位算法比较研究

我国北斗卫星导航系统空间卫星共有2或3颗,无法单独满足被动导航定位的要求．针对这种卫星稀少的情况提出了3种被动式定位算法: 2星定位算法、 3星3参数定位算法和3星4参数定位算法, 这些算法分别采用气压测高方法增加观测数据和采用数学模型描述接收机钟差的方法减少定位方程求解的未知数;探讨了北斗卫星导航系统备份星的可用性和对导航定位精度的贡献;还提出了准差分修正技术,提高了定位精度．实验证明, 3种算法都取得了100m以内的定位结果,可以满足一般用户定位需求．