中国空间探测领域40年发展

中国空间科学学会成立的40年，是中国空间探测逐渐走进世界舞台的40年，空间探测极大推动了空间科学和相邻学科的发展，也影响到经济、军事和日常生活诸多方面.本文简要回顾了从空间探测专业委员会成立的1980年至今，中国空间探测领域的主要发展历程，包括探空火箭、高空气球、科学卫星、月球与行星探测、载人航天空间探测、遥感卫星地面站等主要项目、进展和所取得的成果，对未来若干年空间探测的发展进行了展望.      

基于天基光学探测图像初析南大西洋异常区影响

文章针对目前在轨运行的高灵敏度探测类可见光遥感器经过南大西洋异常区（SouthAtlanticAnomaly,SAA）时出现的探测能力降低、目标无法识别等现象,通过卫星在轨获取的SAA天基探测图像研究图像中出现的异常现象机理;提出了基于CCD探测器固有暗像元区的图像特征变化开展SAA影响评估的方法,根据在轨图像暗像元区的均值和标准差、图像区的热像素及活像元等特征参数的统计分析,判断经过SAA过程中连续获取的图像中出现显著影响时的拐点,通过曲线拟合估算出该轨道高度的SAA空间分布特征和边界,依此进一步提出利用在轨天基探测图像给出测量影响该轨道高度卫星SAA区域边界的简单方法;最后,基于SAA对天基探测器件的影响分析结果和认识,给出了高灵敏度探测类卫星避免或消除SAA影响的改进措施和建议。文章采用的数据分析和评估方法为提升SAA对天基探测影响的认识,以及下一步有效开展空间碎片探测工作提供参考。     

基于扩展卡尔曼滤波的动量轮故障检测方法

 动量轮作为卫星姿态控制系统的关键执行部件,对其故障检测对维持卫星的正常运行具有重要意义。首先对动量轮系统的故障进行分析,在建立动量轮线性离散状态空间模型的基础上,把动量轮的故障检测作为时变参数系统的跟踪来处理,将动量轮的模型参数作为扩展的状态空间中的状态量,使得动量轮物理模型参数与状态空间中的状态量有对应关系,通过在扩展了的状态空间上采用扩展的卡尔曼滤波,完成时变参数的跟踪。然后,将离散空间的状态量变换回连续空间中,利用物理参数与状态量的对应关系,实现对动量轮物理参数的跟踪。此方法物理意义明确,为系统的物理参数提供了定量的估计值,为进一步诊断故障原因提供了良好的基础。数值仿真表明,此方法能够通过同时检测多个故障参量,实现故障的检测并满足卫星实时性要求。     

基于连续覆盖特性分析的星座设计

研究了需要对地面目标进行连续覆盖的星座的设计问题．首先推导了对覆盖性能有重要影响的星间覆盖间隔时间和轨道面覆盖间隔时间的计算公式，通过算例针对不同配置的星座进行了计算，使用工程仿真软件STK验证了分析结果．通过理论分析、算例计算以及工程仿真为该类型星座设计提供了理论指导。     

卫星释放速度验证的数据分析方法

以神舟七号飞船释放伴随卫星为背景,重点研究卫星在轨释放速度的地面试验验证。提出了一种试验数据处理的方法,并详细分析了试验中可能产生的各种误差,将试验结果的偏差控制在±1%以内。根据伴随卫星实际运行数据,证明了地面试验分析方法的有效性。     

神舟七号微小卫星伴随飞行技术试验

神舟七号 (SZ-7) 载人航天任务中释放的一颗微小伴随卫星 (BX-1), 首次开展了卫星在轨释放、对飞船观测和对轨道舱接近及绕飞等技术试验. 该卫星首次进行了GaInP2/GaAs/Ge 中国产太阳电池阵、锂离子蓄电池、微型液氨推进模块、小型化姿态跟踪控制模块、双焦距一体化可见光相机及小型化USB 测控应答机等技术验证. 本文介绍了SZ-7 微小卫星的设计方案, 讨论了形成稳定伴随飞行的轨道设计等技术, 并根据卫星在轨运行情况对试验任务进行了评价.      

利用磁强计数据确定卫星三轴姿态的方法

针对低轨、低精度、低费用的小卫星，本文研究了仅依靠磁强计的测量数据，通过卡尔曼滤得到三轴的姿态角和角速度的算法，其次，提出了一整套验证该算法的方法，并用MATLAB完成了数值仿真。     

小卫星姿态控制系统半物理仿真关键技术研究

对姿控系统半物理仿真做了深入探讨.首先提出系统的设计方案,即利用微机组网协同工作来完成通常由昂贵的工业实时仿真系统才能胜任的任务.进而讨论各主要组成模块在工程研制中的关键技术,所设计的实时仿真系统通过了严格的工程考验.     

对空间目标成像的伴随小卫星系统设计

对空间目标（神舟七号飞船）动态成像的伴随卫星系统的有关技术条 件和参数进行了分析和设计。设计双焦距光学系统适应大纵深范围成像,利用偏置动量稳定 减小释放后初始姿态扰动度,配合章动特点扩大观测视场,采用姿态导引律实现对观测 目标 的姿态指向跟踪,并给出满足清晰观测的相机参数设计。该卫星系统设计成功应用于神舟七 号载人飞行任务,并成功完成了首次对飞船在轨运行的全景照相观测,在轨试验结果表明伴 星系统各项技术条件和参数的设计是合理的,可以很好的完成对目标的清晰成像。
     

基于PUS协议的通用遥控指令设计及其XTCE描述

为了解决现今各卫星型号中遥控指令形式多样、参数多变、指令设计繁琐的问题,提出了一种通用的卫星遥控指令设计方法。该方法参考PUS(Packet Utilization Standard,包应用标准)对遥控指令包格式进行通用化设计,并使用XTCE(XML Telemetric and Command Exchange,基于可扩展标记语言的遥测遥控数据交换)格式对遥控指令格式和内容进行描述,能够快速有效地进行遥控指令的设计和动态生成,在满足卫星遥控指令设计和应用需求的同时又具有较好的通用性和继承性。实践表明,基于PUS协议的通用遥控指令设计方法及其XTCE描述能够有效地降低地面应用和测试软件的复杂度,提高软件的通用性和可靠性,缩短研制周期,降低卫星研制成本。