绳系卫星系统复杂模型研究

对绳系卫星系统提出一种仿真度更高的动力学模型，着重研究状态保持阶段的子星的振荡与姿态运动。主星设为质点，与系统质心相合，作圆轨道运动；子星取为三维刚体，系绳采用株式模型。除绳系统动能、引力位能及系绳弹性势能外，还考虑了系绳的结构阻尼，以及由系绳外皮包引起的弯曲力矩与扭转力矩。计算机辅助推导参与模拟计算程序设计。     

绳系卫星系统的运动与控制

绳系卫星系统的运动与控制分析,是绳系卫星应用的基础。本文的数学模型考虑了作用在子星、主星及系绳上的空气阻力以及在伸展与收回阶段主星与系绳之间的质量传递,给出了相应的具体的计算式。应用该数学模型,本文对现有的几种主要控制法,进行了模拟计算,作出评审意见。     

主从式卫星集群系统的长期轨道保持

针对主从式卫星集群系统的空间构型长期保持问题提出一种控制算法,使得多星系统能够在给定的相对距离约束下在轨长期运行,并且消耗较少的燃料。该卫星集群系统由一颗主星和多颗从星构成,主星保持在特定轨道上,负责系统中的数据处理、任务规划及决策,从星围绕主星自由运动并实现特定功能。根据系统的特点,考虑主星与从星、从星与从星之间约束条件的异同,设计了具有较强适应性的控制逻辑与基于李雅普诺夫稳定性理论的控制器。仿真结果表明,在推力器最大推力一定的情况下,提出的控制算法能够有效地应用于多星集群飞行中,并成功地实现长期的轨道保持。     

商业星群发展对美军空间信息装备制造的影响

正近几年来,以美国太空探索技术(SpaceX)公司的"星链"(Starlink)、行星公司的"鸽群"(Flock)等为代表的商业星群密集发射。截至2020年底,Starlink卫星已在轨上千颗,成为全球最大的卫星星群。Flock星座已完成部署,共发射约500颗立方体卫星,目前在轨约150颗,是全球最大的遥感星群。本文在分析商业星群特点和趋势的基础上,阐述其发展对美军空间信息装备制造的影响。     

考虑通信延迟的卫星集群改进蜂拥控制

针对卫星集群的无碰撞协同运动问题,提出了一种改进的蜂拥控制策略。首先,结合Prim算法和广度优先算法设计了一种计算度、半径约束最小生成树的拓扑优化方法,并将优化结果作为星群的通信拓扑。该方法不仅能够节省每个卫星的通信资源,还能够减少星群网络的通信延迟。随后,为提高参考轨迹生成的快速性,采用基于傅里叶级数的形状曲线逼近法对主星参考轨迹进行规划。在此基础之上,提出了一种考虑通信延迟与碰撞规避的蜂拥控制策略,使星群能够在保证通信连通性的前提下沿参考轨迹运动到目标点附近,并且在运动过程中不发生碰撞。经过理论分析,利用Lyapunov Razumikhin定理证明了卫星集群系统能够达到渐近稳定。最后,通过数值仿真验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于群体智能的微纳卫星集群自主控制系统研究

随着卫星应用需求的发展,越来越多的航天任务已经不能仅靠单颗卫星来完成,而必须依靠多颗微纳卫星集群联合工作才能完成。文章针对星群面临的在轨运行管理和效能问题,研究了基于群体智能的微纳卫星集群自主控制系统,包括星群自主认知与自主决策技术、构型建立维持与重构技术和星间高低速协同通信技术等3个方面,对星群集群控制典型应用场景进行了仿真验证,结果表明：集群自主控制能够满足星群任务的实时性、轨道构型误差和星间动态网络等指标要求,可为推动微纳卫星集群在轨应用提供技术支撑。     

分布式协同微纳遥感星群的智能控制系统关键技术

近年来，国内外微纳遥感星座发展不断加速，通过高频重访大幅提升了对地观测的时间分辨率，但是由于单颗微纳卫星观测能力受限，难以满足多源同步与融合、高品质、大幅宽等数据应用需求。为此，将星座与星簇相结合，以星座化分布满足高时间分辨率需求，以星座节点上的星簇协同观测获取多源、高品质、宽幅数据，构建基于微纳卫星的分布式协同遥感系统，是兼顾上述遥感应用需求的有效途径。智能分布式协同控制是该系统的核心关键，为此，必须研究解决星座+星簇大规模动态微纳遥感星群控制系统的分布协同自主导航、智能运动规划与控制、智能健康预测与管理、智能组网等关键技术难题。在梳理分析国内外分布式微纳遥感系统的基础上，给出分布式协同微纳遥感星群的概念内涵，分析其特有的四方面难题，梳理总结相关技术发展现状与趋势，以期为后续该方向的研究起到一定的借鉴作用。     

分布式航天器应用系统编队构形优化设计一般方法

从系统性能优化角度出发,提出分布式航天器应用系统编队优化设计一般方法,将其概括为求解一个优化问题.根据系统任务要求,建立通用目标函数,用性能指标的加权和来表示;选取优化问题的决策变量,用编队设计变量的矢量组合表示;以基线矢量过渡,建立性能指标与编队卫星设计变量的关系,进而建立优化问题的目标函数与决策变量的关系,得到完整的优化问题描述;采用遗传算法求解.针对主星带辅星群体制分布式干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)系统进行仿真编队优化设计,并与干涉车轮和钟摆进行仿真分析比较,仿真结果验证了优化设计方法的有效性和正确性.     

印度成功发射1箭10星

2008年4月28日,在印度斯里赫里戈达航天发射场,一枚印度PSLV-C9火箭搭载10颗卫星发射升空。10颗卫星包括印度的CARTOSAT-2A遥感卫星和“印度迷你卫星”（IMS-1）,另外8颗纳卫星分别由加拿大和德国等高校、研究院建造,按照与印度Antrix公司签署的商业协议执行发射。每颗纳卫星的重量约为3～16kg,共50kg左右。     

分布式航天器应用系统编队构形优化设计一般方法

从系统性能优化角度出发，提出分布式航天器应用系统编队优化设计一般方法，将其概括为求解一个优化问题。根据系统任务要求，建立通用目标函数，用性能指标的加权和来表示；选取优化问题的决策变量，用编队设计变量的矢量组合表示；以基线矢量过渡，建立性能指标与编队卫星设计变量的关系，进而建立优化问题的目标函数与决策变量的关系，得到完整的优化问题描述；采用遗传算法求解。针对主星带辅星群体制分布式干涉合成孔径雷达（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）系统进行仿真编队优化设计，并与干涉车轮和钟摆进行仿真分析比较，仿真结果验证了优化设计方法的有效性和正确性。     

卫星集群概念研究

卫星星座的核心特征是扩展覆盖,卫星编队飞行的核心特征是扩展基线,这些相关概念都已找到其突出优势的应用。模块化分离卫星的重点落在了卫星上,容易引起＂为什么用一群卫星取代一颗卫星＂的质疑,对认识集群技术、寻找其有突出优势的应用有误导作用。文章提出了卫星集群的概念,指出集群的组成是个性化的卫星而不是卫星分系统这一事实,重点应落在集群上;提出了卫星集群的核心特征是卫星之间的集群关系,包括信息、物质和能量等的自组织交换;提出了集群关系、个性化特征和进化能力是卫星集群的三个社会化基本特征;指出区分一颗卫星是否属于卫星集群的标准是看该卫星是否具有社会化特征;比对人类社会个体间相互联系,预测和分析了卫星集群的社会层次关系;指出卫星集群族级应用是突破口,为寻找卫星集群相对于单颗卫星具有突出优势的典型应用指出了思路和方向。     

卫星集群网络仿真建模与路由算法性能分析

卫星集群是一类基于星间协同工作的分布式卫星系统,具有空间结构灵活、数据共享、智能服务等特点。针对当前卫星集群网络仿真平台及其路由算法的研究的不足,基于网络仿真软件NS-3与卫星场景分析软件STK,设计了卫星集群生成模块,搭建了更准确、通用且可扩展的卫星集群网络仿真平台。通过同单一的STK卫星轨道数据对比,验证了仿真平台中卫星运动模块的有效性。对AODV(自组网按需距离矢量路由),DSDV(目标序列距离矢量路由)和OLSR(链路状态优化路由)算法应用在卫星集群网络中的性能进行了仿真。结果表明:OLSR算法在卫星集群网络中性能最优,其分簇和链路状态感知机制可为卫星集群网络路由算法的研究提供借鉴。     

CCSDS Proximity-1及其在编队飞行小卫星群中的应用

讨论近距离空间链路协议 Proximity- 1的层次结构和传输帧 Version- 3构成 ,分析包括 CCSDS标准包和用户自定义数据的数据业务及定时业务。针对编队飞行小卫星群的星间数据交换和自主测控 ,对 Proximity- 1应用于小卫星群星间通信和星间测距作了探讨     

集群卫星网络信息拓扑控制技术探讨

集群卫星网络所具有的高动态拓扑、信息异构及灵活组网的特性,使其对信息层面的拓扑控制提出了新的挑战,需要在现有的卫星网络拓扑控制技术的基础上进一步研究。在深入解析集群卫星网络信息拓扑控制内涵的基础上,根据集群卫星网络特点,提出通用的集群卫星网络信息拓扑模型及星地拓扑控制策略,并对现有的卫星拓扑控制算法进行分类说明,根据拓扑的分类方法,分析不同卫星拓扑控制技术在运用于集群卫星网络中的限制条件,最后针对应用需求及技术特点,指出集群卫星网络拓扑控制技术的发展趋势及研究方向。     

一种基于正弦波高精度互模糊函数的通信卫星干扰定位技术

通信卫星系统易遭到敌方恶意干扰、地面无意干扰,对通信卫星系统的干扰排查具有重要意义,而通信卫星系统的干扰定位一直是重难点问题。在双星定位互模糊函数算法的基础上,提出了一种基于正弦波高精度互模糊函数频差估计方法,同时针对利用两颗静止通信卫星实现干扰定位时主信号和辅助信号信噪比差异大、辅助信号微弱的问题,采用改进的互模糊度函数实现双星TDOA和FDOA的测量,完成对通信卫星系统干扰信号的定位。仿真试验表明,采用本算法,对通信卫星系统干扰信号的定位精度较高,满足系统实际运用要求。     

扭簧应力松弛及冲击特性试验研究

扭簧具有受外力约束变形后储能并在去除约束后反弹的特性,使其在航天任务中多作为无源动力元件加以使用,由于航天器的特殊应用背景,应力松弛和冲击破坏是航天用扭簧的主要失效形式。通过自行研制的扭簧应力松弛特性和冲击特性测试的试验装置,针对若干结构尺寸的扭簧,进行了不同怠位扭转角条件下的应力松弛特性试验和不同冲击行程及冲击负载条件下的冲击特性试验,并采用最小二乘法对试验结果进行了拟合。通过以上工作获得了扭簧应力松弛的一般规律、怠位扭转角对扭簧应力松弛特性的影响规律、冲击行程和冲击负载对扭簧冲击特性的影响规律及扭簧扭转刚度对扭簧应力松弛和冲击特性的影响规律,为扭簧可靠性分析和工程设计提供了直接的试验数据。     

基于IRS-P6的岷江上游裸地变化特征研究

以汶川地震干扰作用下岷江上游裸地变化特征为依据,选取岷江上游地形资料及2006年和2009年两个时期IRS-P6多光谱影像数据,通过对岷江上游地区裸地特征地类进行特征分析,在监督分类和聚类分析模块下提取出该区域裸地与非裸地范围,定量界定出岷江上游流域地震前后裸地变化范围。结果表明:岷江上游震前(2006年)裸地面积为2 196km2,震后(2009年)裸地面积为3 680km2,扩大了1 484km2;裸地分布高程从2 200m升高至2 800m,其面积增加较多区域主要集中在汶川县至茂县交界地带、理县的杂谷脑流域一带及黑水县部分区域,该区域亦是人口密度相对集中、地质灾害频发、生态环境相对薄弱的区域。该方法的实现为利用IRS-P6界定生境系统特征提供参考价值,也为环境脆弱性区综合评价分析提供技术支撑。     

现代小卫星发展概述

为了区别早期发射的小型卫星，目前的小型卫星统称为现代小卫星。这种卫星在“沙漠惊雷”，“沙漠之狐”和北约空袭南联盟的战争中起到了异乎寻常的作用。简要分析了现代小卫星的概念、发展前提，发展趋势和模式等，并对发展小卫星提出了自己的见解。     

新一代无源微波遥感器及其在地球同步卫星上的应用研究

星载无源微波遥感已发展成为观测大气与地球表面的重要手段，地球同步气象卫星上使用的微波遥感仪器必须是新一代先进的遥感器；它应兼备传统的无源微波大气探测仪及微波成像仪的双重功能。本文叙述了国际上新一代星载无源微波遥感器的研究现状和发展趋势，讨论了在地球同步气象卫星上装载无源微波遥感仪器的可行性及其关键技术，并研究了其频率的选择问题。     

珠海一号高光谱卫星辐射精度真实性检验研究

“珠海一号（OHS）”高光谱商业遥感卫星数据在国民经济建设中发挥着越来越重要的作用。当前，针对商业遥感卫星数据质量精度的验证和评价研究成果较少。本文基于地面实测数据，对OHS卫星高光谱数据的辐射精度进行了真实性检验和定量分析。结果表明：OHS卫星表观辐亮度与实测结果具有较好的线性相关关系，相关系数R²大于0.7。与实测结果相比，OHS卫星各通道表观辐亮度值整体偏低，但两者光谱曲线形态基本一致。随着时间的推移，OHS传感器性能可能存在衰减，不同通道的衰减程度不一；在31个通道中，与实测值之间的相对差异在20%以内的通道数为9个；在20%~30%之间为14个，30%~40%为8个。