航天器应急姿态捕获中GPS信号的应用

星载全球定位系统（GPS）卫星接收机在测量接收各GPS卫星信号时,可同时得到接收信号的信号强度测量辅助数据E。理论分析表明,接收信号的强度E与信号入射天线的法向夹角α强相关。如建立E与α稳定的先验模型,E就可以作为测量值,计算入射天线的角度α。在同一时刻,通过三个以上GPS卫星信号入射天线的角度α,可计算星载GPS卫星接收机接收天线的空间姿态。确定姿态的精度取决于E与α相关先验模型的稳定性。利用CHAMP卫星星载接收机在轨实测数据检验,估算的初始姿态精度为2°~3°。该方法可作为航天器故障状态下应急姿态捕获的一种辅助手段,也可为携带星载GPS而无高精度定姿要求的简易航天器提供一种新的无附加成本的定姿途径。     

椭圆轨道卫星空间任意位置悬停的方法

对任务星施加持续的控制加速度,使其在飞行过程中相对于目标卫星的空间位置保持不变,即实现任意位置悬停飞行。通过对任务星与目标星的相对运行分析和重力差异补偿分析,给出了在飞行过程中任务星相对于运行在椭圆轨道上的目标星实现任意位置悬停所需的径向、切向和法向控制加速度公式。最后对典型悬停飞行过程进行了动力学仿真,并对不同悬停飞行任务的能量消耗进行了对比分析,表明在一段时间内对任务星进行轨道悬停是可行的。     

基于STLS的卫星惯量矩阵在轨估计

提出了一种采用结构总体最小二乘（Structured total least squares, STLS）进行卫星惯量矩阵在轨估计的方法,与当前估计方法相比,该方法在考虑敏感器测量噪声时能获得一致估计。首先由动量守恒定律得到估计方程,针对该方程的特点定义了惯量矩阵的STLS估计,并使用结构总体最小范数（Structured total least norm, STLN）算法进行求解。证明了当噪声为高斯分布时该STLS估计为极大似然估计,给出了该STLS估计具有一致性的充分条件,仿真结果验证了文章所提估计方法的有效性。     

三星构型设计与时差定位精度研究

三星时差定位是星载高精度无源定位的重要形式,需要深入研究三星编队构型设计来 改善其高精度定位性能。从三星时差定位原理出发,推导了地理经纬度位置下的误差分析模 型,提出了基于最小定位误差均方差下的最佳构型数学表达式,并分析了不同构型对误差均 方差的敏感程度;讨论了在三星编队飞行中进行构型设计与保持的问题,并根据定位误差周 期稳定性和一致性设计要求,基于轨道相对动力学方程,提出了一种卫星编队的设计;通过 仿 真研究表明,三星形成的三角形构型中,其两腰长对应地心角距低于约0.3°时或三角形趋 于共线时定位性能敏感;固定腰长情况下等腰直角三角形星座构型具有最佳误差特性;提出 的具体编队方案,在运行周期内具有定位误差小和误差特性的良好一致性,对工程设计应用 具有重要意义。
     

基于带宽按需分配的DVB-RCS宽带卫星MAC协议

多媒体业务的突发性是导致无线资源利用率与业务服务质量之间矛盾的根本原因,基于带宽按需分配的媒体接入控制(Media Access Control,MAC)协议是解决该矛盾的一种有效方式。而在DVB-RCS宽带卫星通信中,带宽按需分配机制的稳定性和业务时延性能均受到星地长时延的不利影响。本文提出一种以控制和业务线性预测相结合的带宽请求算法为核心的DVB-RCS宽带卫星MAC协议,并建立了仿真系统,通过多个场景的仿真表明了协议能够有效的保证系统的稳定性和高资源利用率,以及较低的业务时延。     

卫星测控站站点设置的基本原理分析与探讨

针对卫星发射和运行过程中,如何设置测控站以实现全程跟踪的问题进行了分析。对所有测控站与卫星运行轨道共面的情况进行研究,采用相邻站点测控区域相切的思想,获得了对卫星全程跟踪所需最少测控站数目的函数关系式。针对卫星高度为300、1000、2000km三种情况分别进行求解,结果需要设置的最少测控站数目依次为13、7、5。     

静电悬浮加速度计的地面重力倾角标定方法

静电悬浮加速度计是重力场测量卫星上的主要载荷之一,其传感头（飞行件）需要在环境试验前后进行地面重力倾角标定。由于敏感轴之间的耦合机理不同于传统加速度计,所用的模型方程亦有所差别;由于失准角远大于量程范围内的重力倾角,无法采用传统的静态标定法确定模型方程各参数。必须采取技术措施使得三阶非线性系数可以忽略,才能在专用摆台上用动态标定法大致判断标度因数和检验成对加速度计模型方程各参数的一致性,用电模拟法得到二阶非线性系数。对动态标定法,提出了防止频谱泄漏和幅度谱中压低噪声干扰幅度的措施。对电模拟法,用实例给出了具体实施方案和效果。
     

Electric field and ion density anomalies in the mid latitude ionosphere: Possible connection with earthquakes?

The problem of earthquake prediction has stimulated the search for a correlation between seismic activity and ionospherical anomalies. We found observational evidence of possible earthquake effects in the near-equatorial and low latitude ionosphere; these ionospheric anomalies have been proposed by Gousheva et al. [Gousheva, M., Glavcheva, R., Danov, D., Angelov P., Hristov, P., Influence of earthquakes on the electric field disturbances in the ionosphere on board of the Intercosmos-Bulgaria-1300 satellite. Compt. Rend. Acad. Bulg. Sci. 58 (8) 911–916, 2005a; Gousheva, M., Glavcheva, R., Danov, D., Angelov, P., Hristov, P., Kirov, B., Georgieva, K., Observation from the Intercosmos-Bulgaria-1300 satellite of anomalies associated with seismic activity. In: Poster Proceeding of 2nd International Conference on Recent Advances in Space Technologies: Space in the Service of Society, RAST ‘2005, June 9–11, Istanbul, Turkey, pp. 119–123, 2005b; Gousheva, M., Glavcheva, R., Danov, D., Angelov, P., Hristov, P., Kirov, B., Georgieva, K., Satellite monitoring of anomalous effects in the ionosphere probably related to strong earthquakes. Adv. Space Res. 37 (4), 660–665, 2006]. This paper presents new results from observations of the quasi-static electric field and ion density on board INTERCOSMOS-BULGARIA-1300 satellite in the mid latitude ionosphere above sources of moderate earthquakes. Data from INTERCOSMOS-BULGARIA-1300 satellite and seismic data (World Data Center, Denver, Colorado, USA) for magnetically quiet and medium quiet days are juxtaposed in time-space domain. For satellite’s orbits in the time period 15.09–01.10.1981 an increase in the horizontal and vertical components of the quasi-static electric field and fluctuations of the ion density are observed over zones of forthcoming seismic events. Some similar post effects are observed too. The emphasis of this paper is put on the anomalies which specify the mid latitude ionosphere. The obtained results contain important information because they confirm our previous results for near-equatorial and low latitude regions.     

ETALON spin period determination from kHz SLR data

Using kHz Satellite LASER Ranging (SLR) data of the SLR station Graz only, we determined the spin periods of the two ETALON satellites – launched into high orbits of about 20,000 km – and their spin period increase during 3 years. The determined spin period values and spin period increase rates at 2004-01-01 are: T_ET1 = 63 s + 0.484 s/year, and T_ET2 = 65.5 s + 0.401 s/year.     

一种高精度的卫星星历模型

针对近圆的近地卫星轨道提供了一种高精度的计算卫星星历的数学模型,该模型利用10个固定参数来拟合轨道的长期和长周期变化部分,短周期变化部分利用已有的理论结果。充分利用近圆轨道的特点将田谐项引起的短周期变化部分进行同频合并后,最终的分析表达式相当简单。该模型还有相当大的灵活性,可以根据不同的精度要求进行相应的选择,其最大误差可控制在50m以下。