视频小卫星凝视姿态跟踪的仿真与实验

对视频卫星实现对地凝视成像时的数学模型、姿态跟踪控制器设计和全物理仿真进行了研究。首先,根据卫星轨道运动与姿态运动相关理论,推导了对地凝视时视频小卫星相对轨道坐标系的期望四元数和期望姿态角速度的变化规律。设计了基于误差四元数和误差姿态角速度的PD控制器,并采用李雅普诺夫稳定性理论证明了所设计控制器的稳定性。然后,以在曝光时间内的面阵CCD成像偏差不超过0.3pixel为要求,给出了姿态角控制精度和姿态角速度控制精度的最小极限值。最后,在设计的基于小型三轴气浮台的小卫星姿态控制系统全物理仿真平台上对视频小卫星凝视摄像进行了仿真验证。实验结果表明,小型三轴气浮台的姿态角控制精度优于0.1°,姿态角速度控制精度优于0.01(°)/s,基本满足视频小卫星凝视时面阵CCD高质量成像的要求。

面向区域目标的测绘卫星任务调度方法

测绘卫星以区域目标为主要观测对象,观测精度高、存储数据量大,任务之间存在资源使用冲突,需要合理调度才能充分发挥卫星的能力。在进行合理假设的基础上,提出了一套有效的测绘卫星任务调度方法。首先对区域目标进行预处理,分解为卫星可以单次过境覆盖的条带。然后综合考虑数据采集、存储、回传等因素,建立了测绘卫星任务调度问题的混合整数规划模型。最后采用ILOG CPlex来实现模型求解,生成任务调度方案。资源三号测绘卫星任务调度的应用实例表明,提出的测绘卫星任务调度方法是可行的,对我国的测绘卫星任务管控具有很强的实用价值。