A feasibility study for the detection of the diurnal variation of tropospheric NO2 over Tokyo from a geostationary orbit

We have conducted a feasibility study for the geostationary monitoring of the diurnal variation of tropospheric NO₂ over Tokyo. Using NO₂ fields from a chemical transport model, synthetic spectra were created by a radiative transfer model, SCIATRAN, for summer and winter cases. We then performed a Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS) analysis to retrieve NO₂ slant column densities (SCDs), and after converting SCDs into vertical column densities (VCDs), we estimated the precision of the retrieved VCDs. The simulation showed that signal-to-noise ratio (SNR) ? 500 is needed to detect the diurnal variation and that SNR ? 1000 is needed to observe the local minimum occurring in the early afternoon (LT13–14) in summer. In winter, the detection of the diurnal variation during LT08–15 needs SNR ? 500, and SNR ? 1000 is needed if early morning (LT07) and early evening (LT16) are included. The currently discussed sensor specification for the Japanese geostationary satellite project, GMAP-Asia, which has a horizontal resolution of 10 km and a temporal resolution of 1hr, has demonstrated the performance of a precision of several percent, which is approximately corresponding to SNR = 1000–2000 during daytime and SNR ? 500 in the morning and evening. We also discuss possible biases caused by the temperature dependence of the absorption cross section utilized in the DOAS retrieval, and the effect of uncertainties of surface albedo and clouds on the estimation of precisions.     

对失效卫星特征点的自适应位姿跟踪控制

为满足对失效卫星上某个特征点位置悬停的同时使追踪星上敏感器指向该特征点,展开了对失效卫星特征点与追踪星间相对动力学建模与控制的研究。在追踪星本体坐标系下建立了六自由度相对位姿动力学模型,并结合失效卫星上特征点的运动规律,给出追踪星的期望跟踪位置和期望跟踪姿态。考虑到追踪星质量、转动惯量、系统所受扰动力、扰动力矩及失效卫星转动惯量的不确定性,设计了复合自适应位姿跟踪控制律,并通过Lyapunov法证明了闭环系统稳定性。对输出受限情况,采取设计控制参数调节过程及输出限幅措施。在仿真条件下,系统在自适应控制律下能够以位置误差约1cm、姿态误差约0.01°完成位姿跟踪任务;增大不确定参数偏差后,位置跟踪误差增至约7cm,姿态误差增至约0.1°;对控制参数进行调节后,可在不影响跟踪精度的条件下在指定范围内限制输出幅值,将幅值限制在指定范围内,并减小控制所需冲量的9%和冲量矩的30%。     

基于等效焦面的离轴遥感相机积分时间计算方法

目前在轨和在研的光学遥感卫星大都搭载的是离轴遥感相机,为了保证视轴正对星下点成像,相机需要整体俯仰一定角度补偿离轴角,这样就导致相机的焦平面无法平行于星下点水平面进行推扫成像,相机的积分时间计算不准确。针对以上问题,提出一种基于等效焦面的高精度积分时间计算方法,该方法构建与星下点水平面平行的等效焦面,通过建立严密的几何关系,求出真正电荷转移时间对应的像元尺寸,从而得到准确的积分时间。仿真试验表明,该方法可以将积分时间计算精度提高1.2%,为卫星在轨提高成像质量提供有效手段。     

“嫦娥4号”中继星任务轨道确定问题初探

"嫦娥4号"任务将采用着陆器、巡视器和绕飞地月拉格朗日L2点中继星进行月球背面的探测,中继星已先期发射,进入环绕地月L2点的晕(Halo)轨道。在中继星使命轨道动力学模型的基础上,通过相关仿真工作,开展了中继星在Halo轨道上的摄动源量级及影响定轨预报的主要因素分析,结果表明:太阳光压摄动是其主要影响因素。为降低其相关影响,提高定轨精度,在太阳光压球模型的基础上,结合中继星在轨运行特点及其星体结构特点,提出了一种求解光压等效面积的方法。经仿真分析,使用修正后的太阳光压球模型进行定轨求解,速度精度可提升约一个量级。     

基于轮询的高级在轨系统多路复用包时延分析

目前的高级在轨系统(AOS,Advanced Orbiting Systems)多路复用研究主要以仿真为主,很少有文献给出专门的理论分析.针对基于轮询的AOS多路复用包时延进行研究,通过采用排队论中非空竭限量服务的休假排队系统建立模型,并采用循环再生法进行分析,得到了多路复用包时延计算公式,并给出包时延的下限值.仿真结果表明,在包到达率取值分别为1,2,3包/s,在各种不同的下行速率(范围240~330 bit/s)之下,包时延的仿真值曲线均高于理论下限值曲线,从而论证了理论推导的正确性.研究结果可以为工程设计提供一定的参考作用.     

先进电子信息系统在通信卫星平台中的应用

以A2100平台、EuroStar3000平台和Space-Bus4000平台的星载电子信息系统为例,介绍了国外先进的商用通信卫星平台星载电子系统的特点,从集成度、扩展能力、处理能力等方面分析并对比了中国通信卫星平台与国外的差距,从优化卫星平台电子系统结构、加强公用平台开发等方面,提出了建议.     

风云二号气象卫星指令与数据获取站

风云二号气象卫星指令与数据获取站是中国第一套集遥感图像接收与实时处理,多种云图广播与数据通信,以及对卫星跟踪、三点测距、确定卫星姿态、遥测、遥控等多种功能于一体,多载波体制工作的具有国际先进水平的大型综合站。文章对其任务、系统组成与功能进行介绍,给出了系统框图和主要参数。对研制全过程的重要技术问题,特别是对原始云图实时处理为展宽云图,三点测距等关键技术难点进行了较详细的分析。     

频谱分析法在静止气象卫星调焦分析中应用研究

利用频谱分析方法,对静止气象卫星扫描辐射计的在轨调焦进行快速、准确的分析判断,确定是否需要调整及调整时所发遥控命令的调整方向和步长等,避免了单向调出焦距极限位置时,对辐射计造成永久性损坏。文章首次提出的二维频谱法,即使在图像定位精度不高的情况下仍然适用,可以得出准确的分析结果。     

空间天气模式集成可视化演示软件设计

空间天气模式集成是空间天气预报业务化的基础, 空间天气模式集成可视化演示软件系统是其中重要的研究内容之一. 空间天气模式种类繁多, 要素多样, 模型复杂, 且各模式可视化形式及方法具有差异性. 本文综合当前中国空间天气模式的特点, 构建了一套空间天气模式集成可视化演示系统. 该系统兼容性好、可扩展性高, 能够集成当前中国空间天气中大多数模式. 讨论了空间数据管理方法, 基于Visual C++ 软件平台和OpenGL可视化软件模块,以动态加载方式初步实现了多个空间天气模式的可视化集成.     

基于统计学方法的卫星在轨热变形快速分析

为使用在轨实测温度数据辅助完成成像载荷视轴指向的在轨标定,首次将应用于地统计学中的普通克里格法用于卫星在轨温度场的无偏估计,提出了一种基于统计学方法的在轨热变形快速分析方法。应用热试验过程中星上少量温度实测数据进行卫星温度场的无偏估计,并将温度计算结果赋值到有限元模型,进而完成了热变形分析。应用此种方法,相比通过热物理方法进行温度场分析,可将热变形分析的工期缩短数日,且载荷变形的分析结果与试验实测结果的误差在1′左右,可较准确地得到载荷视轴在热变形作用下的指向变化。文章可为卫星在轨热变形的快速分析提供参考。