卫星设计过程信息分析的方法研究

在综合分析现有卫星设计信息分析技术的基础上,将总体数据规划的思想引入卫星设计过程的信息分析,提出了一种利用信息工程论下的总体数据规划和并行工程下的设计结构矩阵相结合的技术进行卫星设计信息分析的新方法。深入讨论了从任务分析着手构建数据模型的思想,研究了设计结构矩阵的分解和撕裂算法,并以卫星总体设计方案阶段为例,具体说明在这种方法指导下,如何实现卫星设计的信息分析。     

非线性条件下编队卫星周期性相对运动条件

利用编队卫星机械能守恒原理，提出了非线性条件下求解编队卫星周期性相对运动条件的新方法，给出了非线性周期相对运动的初始条件。编队卫星相对距离较近时，利用非线性周期运动条件，可修正Hill方程的初始条件，抑制编队卫星的长期漂移。编队卫星相对距离较大，非线性因素不可忽略时，利用非线性周期运动条件，可找到不需消耗任何燃料的周期性相对运动轨道。最后的数值仿真结果验证了该方法的正确性。     

精密卫星钟差分形插值算法研究

研究发现精密GPS卫星钟差时序满足三阶平稳假设,由此提出了计算卫星钟差分形维的多阶分形变差法,进而提出了基于分形维确定垂直比例因子的精密卫星钟差分形插值算法。将新方法应用于2010年8个节气日的32颗GPS在轨卫星钟差分形维计算,并选取Block IIA、IIR和IIR\|M各2颗卫星进行钟差插值精度比较。结果表明,分形维可作为定量描述卫星钟差动力学特征的不变量指标;分形插值算法优于三次样条和切比雪夫算法,可以满足快速与高采样率精密卫星钟差应用需求。     

利用非GEO卫星进行地面站时间同步研究

根据地球静止轨道（GEO）卫星转发同步信号的双向时间比对法实现站间时间同步的基本原理,提出了利用拟合非GEO卫星转发信号的伪距实现时间同步的新方法。拟合伪距法消除了传播路径延迟和只能使用GEO卫星作为信号转发器的限制,扩大了双向时间比对的应用范围。仿真结果表明：该法有较高的精度,满足工程要求。     

动量轮卸载在改进GEO卫星东西轨道保持中的应用

空间外干扰力矩会使在轨GEO三轴卫星动量轮转速发生周期性变化,因此需要进行动量轮卸载。通过对卸载前后卫星轨道根数的比较,发现动量轮卸载可以延长卫星实际的东西轨道保持周期。以动量轮卸载有利卫星轨道保持为研究目的,通过计算和分析,推导出动量轮卸载时转速变化与卫星半长轴变化关系的数学模型,并以实际测量数据为基础,对模型进行了仿真验证,证明了动量轮卸载对改进GEO卫星东西轨道保持的可行性,提出了一种利用动量轮卸载改进GEO卫星东西轨道保持策略的新方法。     

考虑燃料均衡的卫星编队队形重构技术

在卫星编队队形重构过程中,如何在实现编队整体燃料消耗较少的同时使得各子卫星燃料消耗均衡,能够有效地提高卫星编队整体的寿命。提出了一种基于虚拟中心位置可变的卫星编队队形重构新方法。该方法以虚拟中心位置为寻优变量,以首末脉冲时刻可优化的双脉冲规划作为单星轨道机动策略,将编队队形重构问题转化为混合0-1数学规划问题。仿真结果表明,该优化算法在实现整体燃料次优的同时,兼顾了各星当前的燃料剩余水平,实现了各子卫星的燃料均衡。     

挠性卫星姿态动力学模型的建立

本文提供了建立挠性卫星动力学模型的一种新方法。它和常规方法的比较表明,这两种方法得到的模型是一致的,但新方法更便于应用。文中还给出了应用新方法的一个典型例子。     

卫星星座整网轨道确定分析与仿真

编队飞行的卫星或卫星星座对轨道确定自主性和精度提出了较高要求。针对这个问题,通过建立星座的轨道动力学模型和星间观测的测量模型,将星座中的星间观测数据和地面观测数据融合起来,将待估的卫星轨道参数和部分动力学参数进行适当的分类,研究卫星星座整网轨道确定的新方法,并在理论上分析了整网定轨方法能提高定轨精度的原因;最后采用自主开发的卫星星座整网轨道确定软件进行了仿真计算。计算表明,该方法能有效地减少对地面站的依赖,并较大幅度提高定轨时卫星绝对位置和相对位置精度。
     

基于样条模型的高精度星间相对定位与定姿

针对分布式小卫星编队的星间相对定位与定姿的高精度要求，提出了基于样条模型的星间相对定位与定姿的新方法。新方法将一段连续时间内的卫星状态参数用样条参数模型表示，将直接估计状态参数转化为样条参数，减少了待估参数的个数，实现了多时刻状态联解，提高了姿态参数对距离变化的敏感性，结构更加稳定。仿真结果表明，相对定位精度由5mm提高到2mm，相对定姿精度由0．0004弧度提高到0．00003弧度，并解决了估计不稳定现象。     

逗留轨道的特性和应用

本文给出卫星轨道分类的一个新方法和逗留轨道的基本特性,这一特性可用于卫星轨道的初步设计。文章还讨论了逗留轨道的应用,并给出了若干算例。     

基于地面图像和卫星图像集成的火星车定位新方法

提出了一种基于地面图像和卫星图像集成的火星车定位新方法,该方法利用由导航相机立体图像得到的火星表面的点云数据提取石块,同时对高分辨率卫星图像局部灰度统计提取石块,通过地面和卫星图像中石块分布模式的匹配,实现火星车在卫星图像中的定位,从而消除仅利用地面传感器和影像定位产生的累计误差。采用NASA勇气号火星车在多个摄站获取的地面图像以及HiRISE卫星图像进行了实验验证,结果表明这种方法在石块较多的地区能够取得很好的自动定位结果,定位误差小于HiRISE卫星图像的一个像素（0．25m）。     

基于J_2项摄动的星地链路时间窗口快速算法

星地链路时间窗口计算是卫星系统任务调度必须解决的重要问题之一。分析J2项摄动的LEO卫星和地面站的空间位置关系,提出一种通过偏近点角的超越方程计算时间窗口的新方法,采用以大圆近似星下点轨迹的方法求解此方程。仿真表明,时间窗口起始时刻误差小于1s,时间窗口长度误差小于1.2s,计算时间减少了99.7%。算法在保证精度的同时大幅度降低时间窗口的计算量,为卫星系统任务调度提供有效支持。     

基于深度学习的在轨辐射定标方法研究

辐射定标是将卫星传感器的计数值转化为具有物理意义的数值的关键环节。传统的在轨定标方法都是基于一天的数据,定标精度受限于当天的地面测量数据和天气情况。文章提出了一种基于深度学习的在轨定标新方法,其思想是利用定标场地的大量历史卫星影像、历史大气数据和历史光谱数据,通过对这些数据的学习和筛选,构建和真实场景最接近的定标场地模型。利用这一定标场地模型,模拟出待定标卫星成像时刻对应观测几何下的表观反射率,实现传感器的绝对辐射定标。为验证新方法的有效性,分别利用场地定标法、交叉定标法和深度学习定标法对"高分一号"卫星PMS2相机进行在轨辐射定标。结果表明,深度学习定标法的定标精度和场地定标法接近,优于交叉定标方法,且具备交叉定标方法的成本低、频率高、可实现历史数据再定标等优点,是一种比较理想的在轨定标新方法。     

基于WGS-84地球模型的单星测向定位方法

在考虑卫星姿态和WGS-84椭球地球模型条件下,提出了一种基于目标卯酉圈半径迭代的测向定位新方法,并推导了存在测向误差条件下定位误差的克拉美-罗下限(CRLB).仿真表明,该方法的定位性能在测向误差不是特别大时可以达到CRLB,而且卫星的姿态对定位误差的几何精度因子(GDOP)有一定影响.     

三轴气浮台转动惯量测试方法研究

提出了一种用于实测在多轴多体卫星全物理仿真中的三轴气浮台转动惯量的新方法,着重叙述其测试原理、步骤,并进行了单通道全物理仿真试验,试验结果分析表明,该方法误差较小,又无须增添专用测试设备,因而是气浮台试验中一种简单实用的转动惯量测试方法。此方法也可稍做推广即可应用于卫星在轨运行状态监测和在轨故障检测等几个研究方面。     

美国卫星公用平台采办模式研究

基于卫星公用平台的卫星设计、制造理念,以卫星公用平台目录作为重要的采办工具,在当今许多国家的卫星采办项目中得以应用。本文在整理美国卫星公用平台目录建设、管理与应用领域的进展情况基础上,特别是研究分析了美国国家航空航天局下属航天器快速发展办公室(RSDO)的运作情况,探讨了我国航天领域卫星公用平台型谱管理与应用的前景和方向,以及专业咨询机构在采办过程中的作用,为进一步深入实践航天产品工程理论提供了新方法、新模式。     

数字海洋对卫星合成孔径雷达的需求

数字海洋是数字地球的重要组成部分，21世纪数字海洋资源开发是一项十分重要的使命。因此必须利用合成孔径雷达及其它新系统、新技术和新方法探测、监测和开发海洋。本文论述了我国海洋国土资源开发的紧迫性及新的需求，并从海洋应用出发介绍发展我国自己的卫星合成孔径雷达的设想，对我国合成孔径雷达参数及卫星轨道参数提出了要求与建议。     

诺·格公司将在国际太空站上试验“热管理系统”

诺斯罗普·格鲁门公司将利用在国际太空站进行的实验测试一种用于冷却军事卫星有效载荷的新方法。此项技术将使军用卫星上的动力系统和设备发挥更大作用。     

星钟和星历误差分离的广域差分新方法

针对WAAS等传统的广域差分方法存在DOP值太大和要求基准站时 间严格同步等问题,提出了星钟和星历误差相对分离的广域差分新方法。提出的相对分离理 论包括以所有卫星的广播星历为基准的星钟误差的相对分离,以各卫星星钟误差相对分离结 果为基准的相对星历误差分离和固定偏差的星钟二次修正三部分,其可简单归纳为星钟-星 历-星钟的修正思路。这种方法除无需基准站同步外,用户定位比WAAS准。理论论证和算例 仿真证明这种理论是科学的,对建设各种卫星导航系统的差分增强系统均是适用的。     

星载干涉合成孔径雷达高度计波束指向优化设计新方法

基于干涉合成孔径雷达(InSAR)体制的星载高度计能实现高分辨率、宽幅、高精度海面高程测量。传统合成孔径雷达(SAR)系统波束指向设计方法以SAR图像近远端噪声等效后向散射系数差异最小化为优化目标,星载InSAR高度计对海入射角小,如采用传统波束指向设计方法将面临系统近端测高性能优于远端等问题。为使远端测高性能满足应用精度指标要求,系统需提高雷达发射功率或增大雷达天线尺寸,这对卫星系统提出了较高的要求。提出了面向测高应用的星载InSAR高度计波束中心指向设计新方法。该方法通过调整雷达波束中心指向实现全场景测高性能最优化,可有效降低传统设计方法中SAR载荷对发射功率等卫星指标的要求,对未来我国发展InSAR体制海面高度计系统设计具有重要的指导意义。仿真分析结果验证了新方法相对于传统设计方法的优越性。