基于特征参数拟合的多地面目标双星星下点轨迹规划

为解决具有多次轨道机动能力、多探测目标、多探测器协同的对地观测任务的星下点轨迹规划优化问题,提出一种基于特征参数拟合的星下点轨迹快速计算方法,并采用基于数据库的星下点轨迹拼接方法建立优化模型。首先,对描述星下点轨迹的特征参数进行分析和提炼,采用多项式对特征参数进行拟合实现快速计算;然后,根据探测目标建立观测码数据库,再进一步整理成轨迹数据库;最后,建立基于轨迹数据库的优化模型,解决整个星下点轨迹规划问题。对第11届全国空间轨道设计竞赛的固定目标快速全覆盖任务进行仿真,能够在19.19 d内完成该任务,表明所提设计方法和方案,可用于各类近圆轨道的星下点轨迹设计。

卫星运行三维场景及星下点轨迹可视化研究

应用可视化技术构造卫星运行的虚拟场景,实时显示卫星运行状态及星下点轨迹,可为卫星轨道设计、卫星运行状态监控及卫星应用提供直观的分析和指导。通过对卫星轨道计算方法、几何建模、虚拟场景装配及虚拟场景驱动方法研究,本文开发了卫星运行三维场景及星下点轨迹可视化软件。本文详细给出了地球模型、卫星模型的建模及由此模型组装卫星运行场景的方法,卫星轨道计算及星下点轨迹可视化方法。该软件可实时模拟卫星在太空中的运行场景,给出卫星的即时经纬度坐标及星下点位置坐标。该软件已在实践中得到应用。

基于星载SAR实时波束形成的星下点及距离模糊抑制方法

针对星下点以及距离模糊点处的回波信号严重影响星载SAR图像质量的问题,该文提出了一种星下点及距离模糊抑制的方法。该方法基于数字波束形成原理,在星上实时对接收到的回波信号进行加权,能够在最大程度上对模糊信号进行抑制的同时不影响有用信号的接收,能拓宽波位选择范围,降低星载SAR系统设计时波位选择的难度。点目标仿真实验验证了该方法的有效性。

一类由星下点反算卫星近圆回归轨道的方法

提出了一类近圆回归轨道的设计方法,解决当飞行任务对星下点有要求时,近圆回归轨道的设计问题。分析了星下点轨迹与轨道参数的关系,概括为当对星下点轨迹有要求时,近圆回归轨道的设计依赖于轨道半径和轨道倾角两个参数的确定。以轨道半径和轨道倾角为未知量依据星下点轨迹要求条件构建了非线性方程组,但直接求解过于复杂,采取迭代的方法解决。编制了MATLAB程序进行设计计算,并将计算结果用软件STK(Satellite Tool Kit)进行仿真。仿真结果显示,该算法能够较好的实现设计目标。

近圆轨道遥感卫星星下点轨迹的计算

根据遥感卫星轨道的特点 ,提出了计算近圆轨道卫星星下点轨迹的算法 ,并对其进行了精度评估。结果表明这种算法是快捷和有效的 。

基于OpenGL的卫星星下点轨迹可视化仿真

星下点是卫星运动在地球表面的投影,其轨迹是将一段时间内卫星在地面投影的连线。该文首先介绍了OpenGL图形库的体系结构和绘图原理,然后利用两行轨道根数(TLE)文件,采用SGP4/SDP4模型计算卫星星下点的地理经度、地理纬度和卫星高度。使用等距墨卡托投影,将卫星的星下点轨迹绘制在地球平面图上。该文详细说明了运用OpenGL图形库绘制卫星星下点轨迹的具体步骤和关键技术,最后给出了多种不同形状的卫星星下点轨迹效果图。

星下点轨迹为“∞”字形同步卫星轨道的实现及应用

同步卫星是对地观测卫星系统设计中最常见的方法之一,它能使卫星周期性地经过同一地区的上空时可进行循环覆盖。通过计算机仿真模拟,详细讨论了各种同步卫星的星下点轨迹的情况,提出了一种可以实现星下点轨迹为水平“∞”字形的同步卫星变轨轨道,并结合我国的地理特征给出了不同轨道参数情况下的定量分析以及它的应用。

J2摄动下脉冲推力星下点轨迹调整解析算法

针对快速响应对地成像任务,在轨卫星可通过轨道机动实现星下点轨迹调整。研究了J2摄动下小椭圆轨道的脉冲推力星下点轨迹调整的解析算法。首先给出脉冲推力下小椭圆轨道参数变化模型和滑行段星下点轨迹运动模型;然后通过分析得到影响星下点轨迹的四个轨道要素,进一步推导了平近点角增量近似公式,并得到它与速度增量的线性关系表达式;最后推导了J2摄动下星下点轨迹调整需要的脉冲的三种解析方法。仿真结果表明,三种解析算法运算速度快,地面位置误差小于7 km。

基于星下点机动的再入飞行器离轨规划

针对约束再入点地理位置的再入飞行器离轨问题,提出了一种基于星下点机动的离轨规划方法。再入飞行器的离轨轨道设计受到飞行器当前轨道状态和再入点参数的约束。首先,基于轨道飞行原理,建立了一般椭圆轨道冲量模型下离轨制动参数和再入点参数的关系,分析了最优离轨的推力施加原则;其次,在考虑地球自转的前提下,提出了直接离轨必要条件,针对约束再入点经纬度的问题,完善了利用非线性规划优化方法确定有限推力模型下离轨点位置的策略,同时给出了符合燃料最优目标的离轨制动参数;最后,探讨了一般情况下初始轨道不满足直接离轨必要条件时,为满足星下点约束而进行的轨道机动施加策略。

一种星下点精确重访约束下的轨道设计方法

针对给定星下点的精确重访轨道设计,提出了一种已知两星下点精确重访约束下的圆回归轨道设计方法。分析了卫星的地心矢量同星下点地心矢量的关系,将精确星下点重访约束轨道设计问题转换为惯性坐标系内的一个动矢量同动坐标系内一个定矢量在惯性系下的重合问题。建立了不同轨道参数各自对应的目标函数,通过对目标函数零点的搜寻确定相应轨道参数,完成轨道设计。计算及仿真结果表明,所提出的构造目标函数并搜索零点的方法能够设计出满足约束条件的轨道,达到了预期目标。

卫星星下点轨迹图的制作

本文介绍了一种利用轨道数据制作卫星星下点轨迹图的方法：首先将轨道数据经地图投影变换，计算出星下点各点的投影坐标，然后连接离散点并进行曲线拟合，最后将轨迹与底图叠合形成轨迹图。

天基雷达“星下点空洞”问题研究

首先描述单基地天基雷达的"星下点空洞"问题,基于圆形地球模型从数学的角度总结出"星下点空洞"判断准则,然后针对双基地体制天基雷达提出2个"天底孔填充"扩展准则,从而为双基地天基雷达可解决"星下点空洞"问题提供了理论依据。相比于单基地体制,"天底孔填充"扩展准则的提出使得"星下点空洞"问题的解决不需要增加卫星数目,因而对天基雷达星座设计具有重要的参考意义。

星下点构型对目标定位精度的影响分析

基于TDOA/FDOA对地面辐射源目标的定位原理,建立了多星TDOA/FDOA联合定位模型和定位精度分析模型。针对三星和四星系统不同星下点构型,仿真分析了星下点构型对目标定位精度的影响。三星星下点构型包括星下点直线型、等腰锐角三角形、等边三角形、等腰直角三角形、等腰钝角三角形等5种情况。四星星下点构型包括直线型、三角形、凹四边形和凸四边形等4种情况。分析结果表明,增加卫星数量能够提高探测区域内目标的定位因子和定位精度;星下点非直线型的三星及四星构型,定位精度优于直线型构型,各卫星之间的基线长度尽可能长。

星下点轨迹恒定的低轨星座构型设计方法

为探寻适用于低轨巨型星座的构型设计方法,提供了一种所有卫星共星下点轨迹,且该轨迹固定不变的低轨恒定轨迹星座构型解析设计方法。该构型用回归因子、卫星总数两个参数进行编码。首先,利用平均轨道根数思想,建立了地球非球形摄动带谐项阶数为J 4条件下的回归轨道设计解析模型。其次,根据卫星与地球相对运动规律,确立了满足共星下点轨迹条件的解析式。最后,结合回归轨道设计与共星下点轨迹设计思想,建立低轨恒定轨迹星座构型设计模型。最终仿真结果表明,该构型设计方法符合所有卫星共星下点轨迹、且轨迹固定不变的设计预期,验证了本构型设计方法的有效性。本星座构型具有形式简易、构型易维持、覆盖范围广的特点,确保了空间系统与地面系统的方位一致性,极大程度降低了星地系统协同的复杂度。

基于GCRS-ITRS变换的星下点求解研究

借鉴数值分析的思想,在大地椭球模型的基础上采用IERS2010规范,结合成熟的基本天文标准(SOFA)程序库,在C++环境下设计一种基于GCRS-ITRS变换关系的星下点计算方法,以满足其实时性及精确度的要求。

星下点时空体概念及其应用构想

针对传统反航天侦察预报在模式和内容上的不足,基于时间地理学原理提出了星下点时空体的概念。首先,在时空坐标系中用星下点的时空路径表明其随时间的变化,并结合侦察范围对卫星侦察涉及的时空范围进行更细致的描述;然后,将卫星的侦察过程视为时空体的相遇,通过时空棱柱描述星下点时空体的可达范围,并进一步结合概率时间地理学分析了覆盖概率和识别概率;最后,基于星下点时空体提出了反航天侦察时空路径规划的应用构想,可为提升反航天侦察情报的军事效益提供参考。

星下点轨迹

常常看航天新闻的同学们总能在电视里看到这样一个画面:在航天飞行控制中心的大厅里,多位工作人员坐在自己的座位上,对着电脑忙碌。大厅前方有一个巨大的屏幕,大屏幕中央是一张巨大的世界地图。同学们有没有想过,工作人员能从这张世界地图里看出什么呢?

利用星下点干涉相位法提高三维成像高度计测高精度

基线倾角是三维成像高度计获取海表面高度的一个重要参数。基线倾角误差造成的高程误差随着交轨距离增加而增大。微小的基线倾角误差在整个观测刈幅内会引起大幅度的高程测量误差,因此精确获得基线倾角值是十分必要的。星下点干涉相位与基线倾角具有较强的相关性,利用二者之间的关系进行基线倾角的计算可以获得比一般硬件测量更高的基线倾角测量精度,进而对基线倾角误差进行校正,以满足厘米级测高精度的需求。通过在仿真海面上进行基于几何关系模拟测量与高程重建,可以进行利用星下点干涉相位法校正基线倾角误差的研究。对已设定三维成像高度计的系统参数进行数值模拟,结果表明:在10-3 rad的干涉相位测量精度条件下,基线倾角精度可以达到0.03角秒,在10～60km刈幅范围内,对高程平均测量精度的影响由模拟硬件测量得到的0.36角秒对应的6.02cm降低至0.48cm,与理论计算结果一致,说明星下点干涉相位法能够有效地对基线倾角误差进行校正。

利用遗传算法实现低倾角卫星星座优化设计

针对热点区域的多重覆盖问题,采用回归圆轨道的共星下点轨迹星座方案,提出基于遗传算法求解单颗卫星轨道参数、利用简单解析公式求解星座轨道参数的方法。首先,建立了回归轨道热点区域多重覆盖模型;其次,以卫星一个回归周期内覆盖时间最长为性能指标,首颗卫星轨道根数利用遗传算法可优化求取;最后,根据星下点轨迹重合这一约束条件设计星座构型,并利用各卫星间几何关系求解各卫星的轨道根数。理论分析和仿真结果表明,该方法简单且易于实现,设计结果正确,可实现回归周期内同一卫星星下点轨迹多次覆盖目标,星座使用卫星少、覆盖频率高,具有较好的工程应用价值。

梳状高度计编队探测海洋涡旋仿真分析

单颗星下点高度计卫星可进行一维海面高度测量,但时空分辨率较低,对涡旋的探测能力不足。梳状高度计卫星编队可提升海面高度时空分辨率,增强对涡旋的识别探测能力。为定量分析高度计编队下的涡旋探测能力,本文在黑潮延伸体海域开展观测仿真实验,对海平面高度进行沿轨采样,经优化插值算法处理后得到逐天海面高度异常数据场并进行涡旋识别与统计分析。此外,本文还同步开展了单颗星下点高度计和成像高度计卫星涡旋探测仿真实验及对比分析。结果表明,梳状高度计卫星编队在涡旋数量、极性、半径及振幅等方面识别效果较好,与成像高度计探测结果相近。