高光谱观测卫星高精时间同步方案设计与应用

为了满足星上高光谱相机、全谱段光谱成像仪、星敏感器等时间精度敏感仪器的高精度时间同步需求,高光谱观测卫星上设计了可适应多种精度需求的时间同步方案。对于系统时间,综合通过星地时差集中校时、均匀校时、GPS总线校时、GPS硬件秒脉冲校时等校时方法进行时间修正;对于终端用户,分别给出直接采用广播的进行本地时间修正的时间同步方法、采用广播及内部秒脉冲的时间同步方法、采用广播授时和不同秒脉冲校时方案的地面时间重建算法。利用在轨数据,对卫星星敏感器、全谱段光谱成像仪及可见短波红外高光谱相机的曝光时刻时间重建方法进行了应用说明,并对不同方法的时统误差进行了分析。     

高轨飞行器主动段双向测控陆基导航方案

高轨飞行器主动段飞行过程中,倒置GPS导航等传统陆基导航方案存在资源需求高、导航精度差等问题。研究了地天地双向测控(TTC)陆基导航方案和天地天双向测控陆基导航方案,建立了时序分析模型,阐述了天地天双向测控陆基导航方案的定位数据使用延迟约为地天地双向测控陆基导航方案的1/2。通过理论分析推导和仿真验证,对比了不同陆基导航方案的资源需求、导航精度及位置速度准确度。结果表明:双向测控陆基导航方案相比传统陆基导航方案对地面站资源需求少,导航精度高,且天地天双向测控陆基导航方案的位置速度准确度更高。     

卫星偏流角的矢量计算方法研究

对一种近地圆轨道遥感卫星偏流角的矢量计算方法进行了研究。基于考虑地球自转时偏流角的定义和相关坐标系,将计算偏流角用的速度矢量分解为数个速度的矢量和,由坐标系转换关系,根据卫星地面物点定位信息确定其相对速度,推导出卫星本体坐标系中偏流角的计算公式。算法的基本运算无需求导,可有效避免求导过程中牵连速度计算,具有模型准确、计算简便、结果精确、物理意义清晰、排查错误容易等优点。在不同三轴姿态角、载荷视物前向角和侧向角条件下进行了数学仿真计算,结果发现计算结果与偏流角定义相符,卫星偏流角随星下点地理纬度和纬度幅角的变化分别为封闭类圆和1/2周期的类正弦曲线,而视物前向角、侧向角,滚动角,俯仰角对偏流角的影响较小。该计算方法已用于高分五号(GF-5)卫星的星上偏流角计算软件。     

品字形拼接探测器偏流角补偿研究

对遥感卫星TDI-CCD推扫品字形探测器偏流角的补偿进行了研究。根据偏流角产生机理,用轨道要素法推导出一种简单可靠的偏流角计算和补偿方法,将偏流角补偿后重新计算的欧拉角作为控制目标输入闭环进行控制,规避了三轴欧拉角转序的影响。分析了偏流角控制对品字形拼接探测器成像产生的像元错位、调制传递函数(MTF)、通道间配准和幅宽等的影响。结果发现:对偏流角进行控制后穿轨向像元错位可消除,沿轨纵向像元错位不能消除,穿轨和沿轨向MTF均可消除,偏流角可对幅宽无影响;不对偏流角进行控制会严重影响通道间的配准精度。所提方法计算简单,流程清晰,在工程中有一定的应用价值。     

大气环境监测卫星地方时控制策略优化

针对大气环境监测卫星地方时的控制和优化问题，从太阳同步轨道卫星的地方时漂移规律入手，建立了地方时漂移估计模型，给出了通过改变倾角来调节地方时漂移的控制策略。在此基础上，采用遗传算法对控制策略进行了优化，讨论了相关算子的选择，最终得到了燃料有限情况下的最优控制曲线。优化结果表明:不限燃料情况下，大气环境监测卫星可通过寿命内一次倾角控制实现小于6.6 min的地方时偏差。此外，为了保证地方时偏差小于15 min的指标要求，卫星至少需要进行一次0.07°的倾角控制。