同步通信卫星天线朝向位置选择的动力学问题

<正> 一、问题的提出目前发射的同步通信卫星,绝大多数都是自旋稳定的。卫星本体为圆筒形,取角速度方向为其正向的自旋轴ρ与卫星本体几何纵轴相重合。在卫星沿自旋轴正向端面上装有消旋通信天线。另一端为远地点发动机喷管出口端(只有意大利SIRIO卫星为例外,而国防通信卫星Ⅱ和ATS-F卫星没有远地点发动机)。卫星进入同步轨道后,自旋轴垂直轨道平面(即赤道平面)正向指北。天线位置是处于轨道平面的北面,如图1所示。     

卫星天线极化向量的跟踪定向分析

卫星地球观测站跟踪观测卫星时,天线跟踪极化角方向相对星体坐标系下的极化倾角存在偏移,其偏差大小与观测点地理位置有关。为了更好地实现星地链路跟踪极化匹配,必须确定跟踪极化角。通过对卫星天线极化向量的坐标分解,采用坐标转换法,建立地球观测站天线坐标系中的天线极化倾角对卫星坐标系中极化角的定向关系。基于上述转换关系,通过编程计算,可以对任意线极化信号相对任意观测位置的跟踪极化倾角进行定量分析。     

用于辐射计定标源发射率测量的标定方法

针对用于风云系列卫星有效载荷微波辐射计的地面定标的定标源的双站测量系统进行建模,引入与待测的有限大周期方锥阵列定标源结构一致的锥形阵列金属标定体(标定锥),取代常规的标定金属平板(标定板).通过基于三维时域有限差分(FDTD,Finite-Difference Time-Domain)算法和等效时谐场外推理论的仿真,结果显示标定锥具有与定标源相似的散射分布特性,并通过基于天线近场耦合理论的分析,标定锥与定标源具有相近的天线耦合功率密度分布,因此,用标定锥作为标定体可有效地消减由天线口面带来的近场天线耦合的误差.对于文中给定的定标源模型,在不考虑收发天线直接耦合的条件下,采用标定锥取代标定板进行标定可以将定标源发射率的测量精度提高一个数量级.      

准惯性定向探测卫星GPS接收天线安装角度研究

研究了准惯性定向探测卫星GPS接收天线的安装角度问题. 根据卫星任务需求分析其姿态需求, 再由姿态需求对GPS接收天线的安装方式进行理论分析和仿真计算, 通过GDOP值优选了安装角度方案. 仿真结果表明, GPS接收天线的轴向在本体±y轴即轨道面法向或负法向方向附近.      

欧空局成功排除太阳探测器进动故障

欧空局(ESA)最近成功地结束了尤利塞斯太阳探测器的进动,采用姿态控制窍门消除了故障。今后若再出现类似的故障,ESA可根据这一经验使其恢复正常。预计今后的观测活动不会再发生此类现象。进动是在1990年11月4日尤利塞斯探测器伸展轴向天线波瓣2小时后发生的。该探测器是一颗5.19转/分的自旋卫星,它在伸展状态时,X波段高增益天线指向地球,其包括一对向半径方向延伸的偶极天线波瓣(长72.5米)和一根轴向天线波瓣(长7.5米),以及搭载了多台观测仪器向半径方向     

日本地球资源卫星-1的图像有缺陷

1992年2月11日发射的日本地球资源卫星1号,即JERS-1的工作并不象预期的那么好,送回的卫星图像不理想。这颗卫星价值4亿美元。图像有瑕疵对于希望用卫星图像研究日本农业和林业格局的研究人员是一个最大的损失。其他的图像,尤其是用于帮助研究人员确定地面矿产和其他资源的图像还可以使用。 1992年夏初日本宇宙开发事业团(NASDA)开始检测卫星时就发现了问题,从此NASDA、通产省(MITT)与卫星承包商就一直在研究存在的问题和解决办法。4月初NASDA的技术人员调整并振动合成孔径雷达的天线,解决了发射后天线没有正常展开的问题。     

三轴过顶跟踪中互耦误差分析及补偿技术

简要介绍卫星过顶跟踪时出现的盲区现象和常用的卫星过顶跟踪天线座结构形式,理论上推导了三轴跟踪系统的程序跟踪算法。针对A+E+TIL形式的无盲区跟踪系统,推导了其过顶跟踪时产生的交叉耦合对跟踪性能的影响,并提出了解决方法。仿真结果表明,该方法可以有效提高系统跟踪精度。     

系统级链路预算方法

计算地面站和飞行器之间的通信链路余量问题常依赖于简单的数学叠加法,但在实际应用中,复杂飞行器模型以及气候条件等干扰因素都容易造成天线方向图的畸变,从而导致链路预算不准.为了尽可能准确评估链路性能,提出了一种系统级链路预算评估方法.应用旋转变换矩阵,建立了姿态变化造成天线方向图相对变化的关系式.仿真得出装机后天线方向图畸变信息.根据相对变化量对方向图信息作数据挖掘.按全系统链路余量表达式计算变姿态情况下链路余量.评估了一种超短波通信天线与地面站天线间的通信链路性能,以及飞机降落时航向天线和航向台站之间的通信链路问题,表明该方法具有一定工程应用价值.     

空间惯性定向姿态卫星数传链路设计

对于采用空间惯性定向姿态的卫星,其在数传设备工作期间不能保证固定安装在星体上的发射天线波束准确指向地面站,这给有效载荷高速数传提出更高技术要求. 研究了这类卫星在轨运行时其姿态相对地面站的变化规律,利用STK软件提供的卫星轨道仿真分析结果,寻找数传天线波束中心轴的较好指向,得到不同天线波束宽度能够实现的卫星对地数传时间. 通过研制140°波束范围内0dBi增益天线,在链路设计上保证了传输速率85Mbit·s-1时有足够的余量. 在星载设备小型化约束（质量10kg、功耗80W）条件下,采用小型化宽波束天线以及固态功放解决了空间惯性定向姿态卫星的有效载荷数据传输问题,设计方案满足相关任务要求.      

基于方向和距离的双因子定权的地磁数据通化方法

针对地磁数据通化处理中传统使用的直接平均法、反距离加权平均法和纬度差加权平均法在定权时存在的缺陷,并根据地磁场强度与纬度变化关系密切这一特点,提出了基于方向和距离的双因子定权方法,即在定权时不仅考虑了地磁台站之间的距离在权值中的贡献,而且在权值分配中加入了地磁台站在纬度和经度方向的影响,从而改进了通化结果的精度,为卫星、航空和海洋磁力测量数据提供更加准确的日变改正值。采用Intermagnet网站提供的地磁台站测量数据对所提定权方法的有效性进行了测试。实验结果表明:所提定权方法计算结果精度优于传统定权方法,为实施地面磁力测量存在困难地区的地磁数据日变改正提供了一种更优的定权方法,具有较好的应用前景。      

《中国空间科学技术》1989年总目录

页数24 38 58 27 1 29 1 5231JI 2 2 3 4 4 5 56 空间飞行器系统工程关于卫星鉴定试验产品用于飞行的初步探讨用层次分析法实现航天发展目标决策自旋稳定静止卫星热设计中若干问题的探讨信息传输卫星方案的综合和分析双弯反射面天线方向图的计算机设计卫星研制成本划分方法静止卫星轨道的高精度确定带电卫星寿命问题的讨论空间平台与卫星成本的比较期号︻了内匕,d J.lJ16 飞行动力学风对探空火箭飞行弹道影响的分析多级航天器在有限推力情况下的最优变轨问题探讨测控技术和数据处理OU工卜J Qkl厅该O甘Od氏口二口,曰叹口nJ月性2 3 4 5 5…     

星图仪设计中的若干天文问题

一、前言 星敏感器是敏感卫星姿态的精密仪器,它分为两大类:(1)星跟踪器,(2)星图仪,星图仪通常用于自旋卫星,由于卫星的自旋运动,星图仪在空间扫出一条环带,探测在环带内超过一定星等的恒星,测定恒星通过视场的时刻,地面设备将遥测到的星图仪信息进行分析、比较,就能确定卫星的姿态。 卫星上安装星图仪除了可以确定不同时刻的卫星姿态之外,同时还可以用来确定宇宙X射线源和太阳X射线源的方位。     

星间链路天线相对姿态的地面模拟

星间链路天线的相对姿态模拟为星间链路的测试验证提供近真实的动态姿态环境,是星间链路系统地面测试的重要组成部分。建立多个坐标系统将两颗卫星天线的位置和姿态联系起来,利用卫星星历将天线的相对姿态表示为一颗卫星天线在另一颗卫星天线坐标系中的方向向量,利用两个二轴转台实现此方向向量,最终通过控制转台的转角模拟卫星天线的相对姿态变化。同时计算天线波束的方向,分析了两颗卫星的可见性。天线相对姿态的模拟为星间链路的建立和保持提供动态测试环境。     

星载可展开天线波束指向测试方法研究

综合天线方向图测量和光学测量方法研究了天线远场测量和近场测量光学测试系统, 进而利用光学仪器测试了星载天线波束指向的两种测试方法. 望远镜结合天线远场测试系统能较准确地测试出天线波束指向. 同时, 提出了采用准直仪及波罗棱镜在天线平面近场测试系统测试波束指向的方法. 海洋二号卫星载荷校正辐射计观测天线波束指向的测试表明, 该方法是有效性和准确性的, 其可以推广至一般高增益天线测试.      

移动载体上天线工作角域分析

静止轨道卫星与地球上移动载体间的数据通信时,要求移动载体在运动中始终保持通信链路信号不中断。从移动载体看卫星的仰角和方位角随移动载体在地球上的位置及其自身的姿态(方位,俯仰,滚动)而变,因此要求载体上天线既具有极宽的辐射方向图特性和良好的圆极化特性。按静止轨道卫星定点位置、载体工作地域、载体运动中姿态角(方位角、俯仰角、滚动角)变化范围,导出移动载体上天线实际需要的工作角域,为载体上天线辐射特性的设计给出了依据。     

第二代国际海事卫星

1990年10月30日,美国德尔它-2火箭发射了第二代国际海事卫星中的第一颗,这是德尔它系列火箭的第200次发射。11月4日,卫星进入静止轨道,同时展开太阳翼;5日,星上天线对地定向;9日,卫星定点在东经30°赤道上空;12日,卫星在轨测试;12月中旬,卫星投入使用。国际海事卫星-2共制造4颗,由英国航宇公司主承包,合作伙伴有法国马特拉公司、荷兰霍克尔公司、加拿大斯派尔公司、美国休斯公     

斯波特—3地球观测卫星突然失效

法国的斯波特-3（Spot－3）地球观测卫星于1996年11月14日突然莫明其妙地停止发送信号，地面控制人员担心，这颗刚工作3年的卫星不回可能宣告报废。11月14日，法国空间研究中心（CNES）图卢兹控制站的工作人员报告说，在SPOt－3卫星过顶时未发送信息．卫星对地面发出的指令也未予回答。CNES请求美国航宇局（NASA）和法国国防部利用它们的跟踪雷达确认Spot司是否在其正确的轨道＊运行。经确认，卫星虽仍在原来轨道上，但已失去姿态控制，而且不能启动应急太阳捕获工作模式。11月15日．CNES1：作人员努力想办法使卫星对日定向，但根…     

对地指向偏差为约束的卫星平稳对日定向方法

传统以对地指向偏差为约束的对日定向方法在星-日、星-地连线的夹角达到极值后，卫星期望姿态会发生大幅度快速翻转，导致较大的峰值功耗和寿命损伤。针对该现象，提出了一种可使期望姿态平稳变化的以对地指向偏差为约束的对日定向方法，将卫星的期望姿态设置为绕一基准姿态周期性地旋转。在不显著牺牲对日定向效能的同时，既确保卫星期望对地轴与对地方向的夹角小于约束角，又使得卫星姿态总体平稳变化。数值仿真表明:所提出的平稳对日定向方法能够大幅降低卫星期望角速度的峰值，同时能够满足对日指向和对地指向的需求。      

日本欧洲对遥感卫星的应用正不断扩大

1992年2月11日日本首颗地球资源卫星-1(JERS-1)卫星顺利发射入轨。在发射后的两个月内地面测控制人员经过不断努力,在4月4日,这个2.4×11.9米的折叠式雷达天线终于完全展开,开始投入工作,卫星传回的雷达图像的质量比研究人员预想的还要好。 6月1日日本宇宙开发事业团的工作人员开始调试设备,他们发现JERS-1卫星所消耗的燃料比预期的少,这意味着卫星的工作寿命能够