翱翔系列立方星的发展和展望

针对西北工业大学“翱翔”系列立方星在低成本、短周期、快响应的立方星技术方面的突破，介绍了应用于大气层外偏振导航技术试验的世界首颗12U立方星“翱翔之星”，世界首次组网开展低热层大气参数测量的QB50计划“翱翔一号”立方星等，总结了“翱翔”系列立方星的标准化结构设计、姿态控制系统、电源系统、星载计算机、通信与测控、部署器等核心系统的发展现状，介绍了自主研制的飞轮、磁力矩器、偏振敏感器载荷。并基于在轨组装，编队飞行，一箭多星等技术对“翱翔”系列立方星的应用进行了展望，对探索柔性、高精度、长寿命的立方星将有重要的意义。     

一种非合作目标相对位置和姿态确定方法

针对非合作目标中的从星若无法获得主星的动态信息时,就无法自主进行相对位置和姿态确定的问题,提出了一种采用陀螺、立体视觉系统和加速度计的相对状态确定方法。首先分别建立相对姿态方程、主星动力学方程和相对位置方程等系统的数学模型。然后根据这些方程组成的状态方程和立体视觉系统的测量模型设计了卡尔曼滤波器。该滤波器使得从星根据加速度计、陀螺和立体视觉系统的输出,在仅获得主星的外观特征和一些静态参数的情况下,能够自主进行相对位置和姿态的确定。最后,数值仿真结果表明,在相同仿真条件下,与使用主星陀螺信息的相对状态确定算法相比,该算法能够自主进行相对状态的确定,且位置和姿态稳态误差分别为0.05m和2°。     

一种模块组装6U立方星的总体设计与在轨验证方法

从立方星实用化角度出发，提出了一种模块组装6U立方星的总体设计方法。首先，通过立方星结构布局的优化设计，将立方星平台部分和载荷部分分别布局于6U立方星的左右侧，实现了卫星平台和有效载荷的松耦合设计。其次，针对立方星星上和地面站资源有限的约束，提出了利用UHF/VHF+X频段的测控数传一体化方法，实现了立方星测控数传的模块化设计，解决了能源和体积约束条件下立方星大容量数据传输难题。再次，针对6U立方星模块组装的要求，分别提出了电源分系统、姿控分系统、离轨帆分系统的模块化设计方法。最后，以中国青少年科普卫星BY-03星为例，将紫外相机、计算光谱相机通过标准化接口设计，从而实现了卫星平台与载荷的模块化快速组装与集成测试。在轨试验结果验证了所提出的模块组装6U立方星设计方法能够适应多种有效载荷任务需求，并满足立方星快速研制与测试的需求。