基于月球的吉林一号卫星在轨辐射定标研究

为了使吉林一号卫星遥感数据得到更好的应用,利用月球为辐射源对吉林一号光谱卫星进行了在轨绝对辐射定标研究,以对实验室定标系数进行改进。考虑到定标系数具有时效性,将观测数据按时间分组后定标,利用ROLO模型计算卫星观测时刻月球辐照度,构建ROLO模型值与卫星观测值之间的关系并进行最小二乘拟合,从而获得19个谱段的两组定标系数。最后,将定标结果与吉林一号场地定标、高分四号卫星和SeaWiFS月球观测数据进行对比验证。结果表明:对月定标结果稳定,两组定标系数线性拟合的不确定度分别为1.72%和1.24%;在光谱形状上,利用月球定标后月球光谱曲线平滑,光谱形状与月球辐射特性一致,与场地定标相比,各波段相对大小在定性上得到极大改善;在绝对辐射值上,定标结果与高分四号卫星月球辐照度平均相对误差为8.1%,与SeaWiFS两个波段的平均误差为0.90%和7.42%。本研究说明月球定标是卫星在轨辐射定标及真实性检验的有效途径。

吉林一号卫星激光通信数据传输试验及应用

2023年10月5日,我国长光卫星技术股份有限公司(简称长光卫星)使用自主研制的车载激光通信地面站,与吉林一号(JiLin-1)星座MF02A04星星载激光终端开展了星地激光高速图像传输试验并取得成功。这标志着长光卫星已成功实现星地激光高速图像传输全业务链的工程化,工程应用能力达到国际先进水平,这也是我国首次实现独家自主完成业务化应用星地激光高速图像传输试验。空间激光通信因具有高带宽、低延迟和安全性好的优势,逐渐成为卫星数据高速传输的有效手段。

基于视频遥感卫星的空间目标光度测量

基于“吉林一号”视频系列卫星开展空间目标光度测量试验,阐述了视频星对空间目标成像以及光度反演原理,利用相机探测器输出图像的灰度值反演计算目标光度学特征.根据误差传递原理分析了辐射定标系数偏差和目标图像噪声对反演精度的影响,并以恒星作为标准辐射源对反演精度进行验证,结果表明恒星类点目标光度反演误差小于0.15 Mv.列举了空间目标拍摄及反演结果样例,并对视频星观测试验结果进行了统计和说明,得到视频星的极限探测距离、捕获概率以及观测效能,分析结果表明视频星的灵活成像模式可较好地适用于空间目标观测任务.

考虑执行器安装偏差的航天器姿态跟踪控制

针对存在执行器安装偏差和外干扰力矩的航天器姿态跟踪问题,提出了一种基于滑模控制的鲁棒控制律。控制律考虑了因执行器安装偏差导致的控制力矩偏差,且抑制了其对姿态控制精度的影响。在控制律设计时,除了保证系统稳定性外,还进一步给出了明确的与控制参数相关的姿态跟踪误差上界。数学仿真结果表明了此控制方案的有效性。

小偏心率空间碎片天基短弧定轨方法和实验

低轨空间碎片数量巨大,对航天器在轨安全运行造成严重影响。天基光学是空间碎片观测的重要发展方向。低轨天基光学观测平台观测低地球轨道空间厘米级碎片的观测弧段相对较短,由单个观测弧段难以确定目标的初始轨道,初始轨道的误差也不容易评估。本文基于可行域方法,建立了初始轨道确定和误差估计算法。针对天基短弧光学观测数据的初始轨道不易确定的问题,本文提出了圆轨道辅助可行域方法。通过与商业遥感卫星合作,利用遥感视频星开展了低轨空间碎片观测实验,并利用天基实测数据对所提出的计算方法进行了验证,为后续利用初始轨道进行弧段间关联奠定了基础。

基于“吉林一号”视频卫星的天基空间目标观测研究

针对惯性空间成像任务中窗口搜索困难、任务模式较少、目标识别困难等问题,本文凭借"吉林一号"视频卫星敏捷、高精度、应用灵活的特点,开展空间目标观测试验,完善了窗口搜索、任务规划流程,探索了多种成像模式,研究了目标的提取识别方法,得到了"吉林一号"视频星座对不同目标的覆盖能力与交汇特点,并利用多帧图像叠加对比简化了目标提取并结合事后轨道数据进一步完善了任务评价。试验结果表明,多模式对地观测小卫星具有较强的天基空间目标监测能力,可以为空间碰撞预警、态势感知和空间环境研究提供有力支撑。

RBF网络摩擦补偿的挠性卫星滑模姿态控制

研究了挠性卫星的姿态跟踪控制问题,设计了一种RBF网络摩擦补偿滑模控制算法。首先,根据挠性卫星姿态控制系统的成像模式推导了挠性卫星姿态运动模型。其次,根据误差四元数描述的跟踪误差运动模型,引入经典滑模控制作为主控制框架,考虑到对观测干扰的抑制,加入扩张观测器(ESO)来观测系统总扰动。最终,使用RBF网络摩擦补偿系统来近似估计在线切换项,实现滑模控制律中切换增益的平滑,从而减小系统振动。理论推导并证明该方法的收敛性,并与传统的RBF网络逼近的自适应控制进行仿真比较,验证了理论结果。