非静止轨道卫星—90年代卫星通信的技术和政策问题

卫星通信的轨道选择已经兜了一个圈子。早期的实验卫星都是放置到低轨道上。在TEL-STAR于1962年发射到低轨道后,随之而来的就是军界和商界长达数年的关于各种类型的静止轨道,或者中、低轨道之优劣的激烈争论。自60年代以来,卫星通信的重点一直放在静止通信卫星系统上。目前,在静止轨道上大约已有300颗应用卫星。因此,人们也许会说静止轨道已成为卫星通信的主要轨道。但是时代、客观条件、卫星应用类型都在变。今天,我们有充分的理由认为中、低轨道卫星系统,尤其对移动卫星业务来说,意义重大。90年代显然存在这样的可能性,即将有比目前为止所有静止卫星还多的中低轨道卫星发射升空。这一卫星通信工业界的巨大变化前景引出了一大堆有关经济、技术、政策和法律问题。     

地球扰动大气模型

本文介绍了地球扰动大气模型和建立该模型的方法。文中详细描述了该模型中,密度变化的各单个分量和风场变化的各单个分量,并给出了它们各自的计算公式。本大气扰动模型中包含了137个大气扰动状态方案,可供返回轨道计算、救生轨道计算和返回控制设计计算分别选用。     

分布式卫星轨道构形的大气摄动分析及修正方法

在低轨道运行的分布式卫星受大气摄动的影响,其轨道构形很快遭到破坏,环绕卫星的相对运动轨迹中心不断发生漂移。本研究的目的在于建立一种降低大气摄动对分布式卫星轨道构形影响的补偿方法,以使分布式卫星的轨道构形能够更好地自然维持。研究基于考虑高度变化和太阳周日变化的大气密度模型,得出分布式卫星不同初始相位环绕卫星的长半轴摄动方程。并提出一种补偿大气摄动影响的长半轴修正方法。仿真结果显示,采用此大气摄动补偿方法能够在给定时间内大大降低大气摄动的影响,从而显著提高分布式卫星轨道构形的自然维持能力。     

空-地激光通信链路地面站选址大气信道传输因素研究

对影响空-地激光通信链路地面站选址的大气信道传输因素进行了理论及数值模拟分析、研究。研究表明：(1)大气信道对不同波长激光传输的影响程度不同；(2)能见度越好，大气衰减效应对激光传输的影响越小；(3)激光传输在海拔较高的大气分层中受到的衰减比海拔低的层段小；(4)0．53μm、0．8μm、1．06μm波段激光传输受气溶胶衰减的影响比分子吸收和散射更严重；(5)大气湍流效应会降低直接探测系统的信噪比，恶化传输光束的空间相干性，降低相干探测系统的信噪比。结合部分我国气象统计分析资料及地理分布特点，建议我国空-地激光通信链路地面站选址可多考虑大气衰减及湍流效应影响相对较弱的高海拔、少雾、多晴的西部乡村地区。     

基于J2项和大气阻力摄动的卫星编队保持方法研究

研究J2摄动和大气阻力对低轨编队卫星相对位置的影响,在此基础上给出一种编队保 持方案。文中定量分析了J2摄动对编队卫星三轴相对位置的影响,给出了大气阻力对编队 卫 星相对轨道要素影响表达式。在同时考虑两种摄动力前提下,推导给出了x方向受摄动 的漂移量Δx与编队卫星轨道长半轴之差Δa的周期变化量之间的解析关系式,基于 该关系式,设计了单边极限环形式的卫星长期编队保持控制方案。最后通过数学仿真验证了 该方案的可靠性,仿真结果与理论分析相符。该控制方案在计算控制量时只需知道编队卫星 的轨道长半轴之差,容易实现,为工程实践提供依据。
     

低地球轨道航天器不同攻角原子氧通量密度计算模型

低地球轨道原子氧与航天器表面材料相互作用,可导致材料因氧化剥蚀而发生性能     

基于图像运动补偿轨道运动和热变形对载荷成像的影响分析

研究了三轴稳定静止轨道气象卫星图像运动补偿轨道运动和热变形对扫描镜成像的影响.根据图像运动补偿目标,定义了扫描角、步进角和固定网格,基于有关轨道运动和结构热变形对成像的影响,设计了图像运动补偿模型,并给出了算法流程.仿真结果表明:图像运动补偿能有效减小轨道运动和热变形对扫描镜成像的影响,提高有效载荷的成像质量,满足图像配准要求.     

机载GNSS掩星观测反演大气折射率廓线研究

作为星载掩星技术的推广,基于飞机平台的无线电掩星技术备受关注。为了将机栽掩星技术更好地应用到工程实践中,文章通过介绍机载掩星探测的基本原理和主要特点、模拟仿真,对机载掩星的反演算法进行了探讨,并给出模拟结果：包括利用STK仿真软件生成仿真场景;采用3维射线追踪技术模拟机载无线电掩星,预报掩星事件出现的时间、仰角,模拟信号传播特征;详细研究大气层内折射率反演技术并给出反演结果。研究结果表明,模拟仿真对机载掩星工程化实现是有益的。最后展望了机载掩星探测的发展趋势,提出了弱掩星信号的捕获跟踪、飞机平台的精度定位测速以及反射信号的抗干扰三项技术及工程化中需解决的技术难点。     

微波辐射计静止轨道遥感试验技术

在地球静止轨道上对大气进行微波遥感探测尚无先例。为验证静止轨道微波探测仪器关键技术,研究高轨微波辐射传输特性并积累遥感数据,研制了微波探测试验载荷,搭载于风云四号A星进行在轨试验。微波探测载荷采用真实孔径圆周扫描体系,配置双频段(183,425 GHz)五通道。载荷在轨试验中,各项指标正常,183GHz频段灵敏度优于0.5K,425GHz灵敏度优于1.9K,性能稳定并超过3个月考核寿命。对微波探测载荷183GHz与极轨载荷先进技术微波辐射计(advanced technology microwave sounder,ATMS)进行亮温交叉比对的结果显示,两者亮温相近,变化趋势一致,验证了探测数据的有效性。载荷还在静止轨道获取了极轨无法探知的3K/h量级亮温变化,并在风云四号A星姿态调整期间完成了静止轨道微波遥感成像。验证了在静止轨道上进行真实孔径体制微波遥感探测的有效性。     

基于WHU甚低频探测系统的大气噪声监测

大气噪声由来源于远处闪电的背景噪声和近处闪电的脉冲噪声共同构成,会对甚低频通信造成严重的影响。文章首先利用武汉大学(WHU)甚低频探测系统随州站(31.57°N, 113.32°E)2个不同季节月份的观测数据,把大气噪声分为闪电脉冲噪声和背景白噪声,选择3个典型的频段(6、16和27 kHz)进行分析,获取了大气噪声分布特性以及不同种类噪声贡献度的基本信息;之后通过与CCIR大气噪声模型提供的数据进行对比分析,考查了CCIR模型在中国大陆地区的准确性;最后,利用随州站长达2年的观测数据,对4～27 kHz之间16个频率上的大气噪声进行了统计分析,获得了该地区大气噪声的统计分布特性。