基于目标运动特性的快响卫星轨道设计方法

针对可能发生的局部战争及冲突中对快速响应卫星所提供的战术情报的需求,综合考虑了快速响应卫星的入轨点位置、 目标的运动状态及位置属性和快响卫星的探测性能,提出了一种针对移动目标探测的快响卫星轨道设计方法.首先,建立了移动目标运动特性与快速响应时间的关系,并给出了快速响应时间的计算方法.接着,分别建立了快响卫星轨道高度与目标属性之间的不等式关系,以及快响卫星轨道倾角与升交点赤经的计算关系式.最后,结合实际案例,通过STK仿真验证了方法的可行性、 易操作性和实用性.     

序言

近些年来卫星导航技术发展迅速,卫星导航系统以精密时间测量技术为基础,进而实现伪距测量和定位;同时卫星导航系统也提供了高精度授时功能.随着我国北斗卫星导航系统(BDS)的建成和提供服务,BDS授时及其应用技术进入了快速发展阶段. 一种新的通信技术,可能就会萌生一种新的授时技术.随着卫星通信技术尤其是低轨卫星互联网技术的蓬勃发展,以及通信导航融合技术的快速发展,卫星授时已经成为一个重要的研究和发展方向.同时,卫星授时具有广域、高精度、用户数量不限和可动态应用等很多特色,使得其应用更为广泛.     

作战快速响应航天添新丁

2011年6月29日,美国空军用“人牛怪”-1(Minotaur 1,又译“米诺 陶”-1)火箭,从弗吉尼亚州大西洋中部地区航天发射场,成功发射美国国 防部“作战快速响应航天”(ORS)办公室的“作战快速响应航天”-1卫星.该卫星是“作战快速响应航天”办公室的第一颗作战型小型战术侦察卫星,质量430千克,从研制到发射历...     

卫星早期轨道任务中测控站跟踪异常的应急处理

早期轨道任务中快速捕获目标是卫星测控站的重要任务之一,本文以北京国际海事卫星测控站10多年来执行卫星发射测控任务的实践经验为基础,深入分析了卫星早期轨道任务中几类异常跟踪情况产生的原因,并给出了应急处理对策和方法。     

卫星测控应用中心远程容灾系统方案设计

随着航天技术的发展,各种卫星如综合侦察卫星、气象与海洋监视卫星、数据与中继卫星等,其数据的信息速率存储、处理的数据量越来越大,对卫星测控应用中心大容量、高速率数据的安全性、可靠性要求也越来越高。在自然灾害,如地震、洪水;人为破坏,如恐怖活动、战争等条件下,确保卫星测控应用中心的安全与快速恢复能力,将非常重要。本文从原理上设计了一套远程数据容灾系统方案,以保证卫星测控应用中心在自然灾害或人为破坏后能够快速恢复其基本功能。分析表明,该方案具有很好的可靠性、安全性。     

自主机动条件下的实时定轨方法

中继卫星在跟踪自主机动用户目标时,由于机动轨道未知,需要利用中继卫星下传的星载GNSS(Global Navigations Satellite System,全球导航卫星系统)数据进行实时轨道确定与预报,为中继卫星跟踪提供实时的引导信息,以方便中继卫星快速捕获目标和连续稳定跟踪。针对该类用户目标的任务需求,讨论了基于星载GNSS数据自主机动条件下的实时定轨方法,建立了连续推力机动力学模型。以某一型号卫星的实测数据进行分析验证,并对轨道机动进行辨识,计算的机动加速度和机动时间与试验单位提供的结果一致。针对卫星不同机动情况,5min的观测数据定轨预报10min的弧段,最大位置误差小于8km,可以为中继卫星快速捕获提供高精度的引导信息。     

卫星授时与时间传递技术进展

近年来,卫星导航技术发展迅速.卫星导航系统以精密时间测量技术为基础,实现了伪距测量,进而实现定位.同时,卫星导航系统还提供了高精度授时功能.综述了卫星导航系统的授时和时间频率传递技术、基于通信卫星的授时技术以及双向卫星时间频率传递(TWSTFT)技术等.随着我国北斗卫星导航系统(BDS)的建成和提供服务,BDS授时应用研究正在快速发展.基于BDS/GNSS多系统的精密单点定位(PPP)时间传递技术已成为重点研究方向,未来将会应用于国际时间比对.同时,随着卫星通信技术尤其是低轨通信卫星技术的快速发展,低轨通信卫星授时会成为一个有潜力的研究方向.     

DARPA构建美国航天新架构

研制卫星需要花费大量的资金和较长的时间，卫星发射的成本和风险也比较高。为此，DARPA正在发展一种全新的航天架构，以消除传统架构的固有缺陷，涉及的主要新技术包括用更快速、更便宜的方式发射更小的卫星，以及对卫星进行在轨维护等。     

欧洲完成“数据中继卫星系统”设计工作

欧洲EDRS(数据中继卫星系统)的设计工作已经完成并通过审批。这标志着该系统获得了首个用户---欧盟的GMES(全球环境与安全监测)计划(的"哨兵"-1和"哨兵"-2卫星)的认可。EDRS将提供一个快速、可靠、无缝的通信网络,按需实时从卫星获取信息,这将成为首个商业运营的向对地观测界提供服务的数据中继系统。未来所有配备EDRS的地球观测卫星将能更快速地传送数据并且进行更长时间的传送。     

基于快速性能计算算法和序优化的卫星星座构型设计研究(英文)

卫星星座设计是一个复杂耗时的仿真优化设计问题。本文首先介绍了一种利用Hermite插值算法计算卫星星座性能指标的快速算法,用来减少计算复杂度和时间,并且基于快速算法建立了星座构型优化模型。其次引进了序优化理论,用来缩减搜索空间。针对星座优化问题,详细阐述了序优化所涉及到的精确和粗糙模型、有序性能曲线、选择规则和选择集合。通过对卫星导航星座和天基目标监视星座系统的仿真表明序优化理论对处理卫星星座优化设计问题是有效的。     

中继卫星系统对用户航天器快速测定轨能力分析

针对快速交会对接方案提出的航天器两圈实现变轨的可行性,使用太阳活动平静期的用户航天器四程测距数据,并结合中继卫星观测模型设计磁暴期航天器仿真测距数据,使用动力学定轨方法进行计算分析,论证了中继卫星系统对用户航天器的快速测定轨能力,解算出的航天器轨道根数精度为快速交会对接机精度分析提供了参考。     

中继卫星系统对用户航天器快速测定轨能力分析简

针对快速交会对接方案提出的航天器两圈实现变轨的可行性,使用太阳活动平静期的用户航天器四程测距数据,并结合中继卫星观测模型设计磁暴期航天器仿真测距数据,使用动力学定轨方法进行计算分析,论证了中继卫星系统对用户航天器的快速测定轨能力,解算出的航天器轨道根数精度为快速交会对接机精度分析提供了参考.     

基于影锥特征角的近圆轨道卫星进出地影时间的快速判定法

为准确、快速地对航天工程中卫星进出地影时间进行预报,提出一种新的锥形地影判定条件和快速计算方法。以锥形影锥半锥角为特征角,影锥顶点到卫星和地心矢量的夹角为判定角,比较2个角的大小以确定卫星的地影状态。发现太阳地心矢量与卫星地心矢量的夹角不大于90°时,卫星位置不可能处于地影区的几何约束关系,能够预先确定卫星在近圆轨道上周期运动时地影预报时间窗口,仅对窗口内的轨道数据进行地影计算。仿真结果表明:基于影锥特征角的快速算法地影条件有效,判定计算量减少,预报精度略优于天体视半径判定法和影锥基本面投影半径判定法,计算效率比其他2个算法分别提高25.305%和52.172%。     

LH-2微小卫星综合电子系统设计及姿态控制研究

针对微小型卫星的集成化电气系统设计问题,以LH-2微小卫星为例,提出以星载计算机为核心,辅以多种功能模块及控制机构的综合电子设计方法;针对LH-2微小卫星的控制模式及控制机构的特点,采用偏差四元数实现姿态控制,并进行仿真测试。结果表明,采用该控制方式可以快速准确实现微小卫星的姿态控制。     

序言

低轨卫星导航本质上是卫星导航技术体制的一个分支,并不是一个新鲜的概念.早在航天技术快速发展的20世纪60年代,美、苏就着手建立了基于低轨卫星的导航系统,但从90年代开始,随着美国GPS的起步建设和不断完善,即存的低轨卫星导航系统在服务能力上相形见绌,以致逐渐被放弃.之后,俄、中、欧等国家和地区所建设的卫星导航系统,也都...     

中国第2次一箭双星发射北斗卫星

北京时间9月19日凌晨3时10分,中国在西昌卫星发射中心用＂长征三号乙＂运载火箭,以＂一箭双星＂方式,成功将第14颗和第15颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。 这是中国第2次采用＂一箭双星＂方式发射北斗导航卫星,也是2012年北斗卫星导航系统组网的第3次发射。专家称,此次北斗导航卫星的成功发射,标志着中国北斗卫星导航系统快速组网技术已日臻成熟。     

快速响应侦察的测控通信与地面站布设研究

快速响应侦察是空间快速响应技术的一个重要应用,而合理布设地面站以保障侦察卫星的发射测控和快速数据回收是侦察任务顺利完成的基础。通过分析近地快速覆盖轨道和近地重复覆盖轨道的对地覆盖特性,针对发射测控和快速数据回收提出了地面站的布设原则,结合我国领土特点给出了这2类轨道的地面站布设方案,并求解了该方案所能提供的发射测控弧段长度和侦察数据返回时间。分析表明,在我国境内布设地面站以保障快速响应侦察卫星的发射测控和快速数据回收是可行的,其数据返回时间小于1个轨道周期。     

基于聚类的星座卫星可用性分选方法

卫星可用状况会随时间发生变化,为了实现对卫星工作情况的监控,应经常对目标卫星进行分析。通过实际侦收卫星信号确定卫星可用状况是最可靠的方法,但这种方法工作量大、周期长、效率低、实时性差。为了解决这一问题,本文提出一种运用聚类算法的卫星可用状况快速分选方法。该方法利用从互联网下载的最新轨道参数,根据卫星轨道特性方面的差别进行自动分选,具有速度快、人工干预少的优点。将这种方法用于铱星星座分选,分选正确率可达80.44%。     

小卫星/小运载可重构多核计算机设计

通过共用小卫星与小运载的电子系统,能够降低卫星发射成本、实现卫星与运载的快速集成及测试、减少卫星的发射与入轨时间,从而达到快速响应自然灾害等突发事件的目的。传统航天器电子系统难以兼顾运载段任务的高实时性和在轨段任务的高可靠性要求,因此本文将多核处理器技术、可重构技术和航天器电子系统设计相结合,提出了基于可重构技术的小卫星/小运载多核计算机设计方案。该设计方案分为运载和在轨两种工作模式,通过现场可编程门阵列(FPGA)的快速重构来实现计算机两种工作模式的快速切换。其中运载模式将FPGA配置成并行构架的三核处理器,通过3个处理器并行计算来提升计算机的处理能力;在轨模式将FPGA配置成冗余构架的三核处理器,通过3个处理器互为冗余备份来提升计算机的长期可靠性。经过基于Markov过程理论的系统可靠性分析,表明系统在轨段的长期可靠性得到显著提升。同时经过地面半物理仿真系统仿真测试,运载段的控制周期可以达到10ms,满足运载段任务的实时性要求。     

逆轨道拦截卫星轨道设计与优化

研究了一种逆轨道卫星拦截的方法。根据对逆轨道拦截卫星的要求,建立了停泊轨道的数学模型,并以轨道转移能量和快速拦截为优化目标,运用遗传算法对逆轨道拦截卫星的停泊轨道参数进行了优化设计。计算结果表明了遗传算法解决这一多约束多目标优化问题的有效性。