面向微小卫星的可见光地球敏感器设计

可见光地球敏感器是卫星姿态控制系统中一个重要的姿态测量器件。基于CMOS图像传感器,设计一套面向微小卫星的可见光地球敏感器,设计的该地球敏感器具有结构简单、体积小、重量轻、功耗低的特点。本文从地球敏感器的工作原理出发,提出了整个敏感器的构架,并完成了整套系统的软硬件设计。在图像处理过程中,采用一种新的快速Hough变换,极大提高了姿态测量的速度。测试结果表明该地球敏感器的测量精度约为0.1°,很好满足了微小卫星姿控系统对精度的要求。

基于地球敏感器和加速度计的月球车自主定向算法研究

月球车定向是月球车导航的一个重要组成部分,它是月球车定位的基础和前提。针对这一问题,提出了一种适用于月球车长时间、长距离导航的绝对定向算法。该算法利用非线性最小二乘平差原理对CCD地球敏感器成像进行处理,实现了在月球表面CCD地球敏感器的矢量观测功能。结合加速度计的测角原理,实现了航向角确定。以理论分析和实际推算描述了该定向方法的具体实现过程,最后以仿真结果验证了该方案的可行性,为未来我国月球探测中月球车的实际应用提供了技术参考。

广角红外地球敏感器光学系统设计及畸变校正

为了满足低轨道航天器姿态轨道控制系统对小型化地球敏感器的需求,对广角长波红外地球敏感器光学系统设计及成像畸变校正技术进行了研究。广角长波红外光学系统采用反远距结构形式,由三片锗透镜实现140°的视场角,光学系统工作波段为14μm^16.25μm,F数为0.8。广角长波红外光学系统体积小、结构简单,并且成像质量良好,实现了红外地球敏感器光学系统的小型化高精度设计。采用分视场区间分别建立畸变校正公式的方法来实现光学系统成像畸变校正,校正精度优于像元尺寸的1/5,可满足敏感器产品姿态测量的需求。

天体对卫星红外地球敏感器干扰的研究

我国在轨运行的卫星多次因红外地平仪受天体的干扰而出现姿态异常的情况.本文介绍了各种红外地平仪工作原理,分析了它们受干扰的原因,给出了精确预报的方法,并在此基础上提出了相应的抗干扰措施,有些已成功运用到在轨运行的卫星上.

地球敏感器红外带通滤光片膜系设计及其研制

红外带通滤光片已成功地应用于我国自行研制的近三十颗卫星的地球敏感器上。本文详细介绍了用等效折射率概念、设计１４～１６．２５μｍ红外带通滤光片的原理和方法，给出了设计的膜系，分析了主要工艺及膜层厚度的控制对红外带通滤光片光学特性的相互影响，并与国内外同类滤光片的光学特性进行了比较。

红外地球敏感器电磁兼容性测试用地球模拟器的研究

红外地球敏感器地面标定试验的精度高低,将直接影响到卫星在轨道上的工作精度.地球模拟器是卫星姿态测量控制关键部件红外地球敏感器的一项重要地面模拟试验与精度标定设备.详细介绍了摆动扫描式红外地球敏感器整机电磁兼容性试验专用性能测试甩的地球模拟器的组成和总体结构,针对用于同步和较低的轨道卫星地面测试,研究的地球模拟器针对卫星二个轨道高度35 786 km 和21 500 km,采用可更换地球光阑的方案,能够提供两种地球张角(17.46°和26.54°),实现了地面上模拟卫星在太空中所看到的地球.该问题的研究对提高摆动扫描式红外地球敏感器卫星地面性能测试水平具有重要意义.

基于伪陀螺/磁强计/地球敏感器的微卫星姿态自适应确定方法

以伪陀螺、磁强计与地球敏感器构成的姿态测量系统为基础,设计了自适应扩展卡尔曼滤波算法.对轨道倾角不同的两种卫星的定姿性能进行了仿真,结果表明,该方案的滚动与俯仰角精度达到0.05°,航向角优于0.4°,且随轨道倾角的减小而改善;当地球敏感器发生故障时,大倾角轨道的卫星滚动与俯仰角精度优于0.5°,航向精度约1°;同时自适应滤波方法能显著地提高姿态确定的性能.

利用奉献观测器诊断红外地球敏感器故障的新方法

卫星闭环控制系统中不同敏感器的故障定位是自主故障诊断的难点。基于双观测器的方法能够分离光学敏感器和惯性敏感器的故障,却仍不能确定红外地球敏感器是否发生故障。奉献观测器适用于敏感器系统的故障定位,但由于该方法要求的能观性条件在实际工程中有时难以满足,使其应用受到限制。本文提出了一种利用奉献观测器诊断敏感器故障的新方法,先对不完全能观系统进行能观性分解,再对能观子系统设计奉献观测器,克服能观性条件的限制,实现敏感器故障诊断。最后,将该方法用于卫星红外地球敏感器的故障定位,仿真结果表明,该方法可有效诊断地球敏感器的故障。

Elman神经网络的红外地球敏感器实时故障诊断

以卫星姿控系统实时仿真信号为诊断依据,设计故障检测Elman神经网络及故障判决,实现系统正常与非正常状态的区分并获取故障发生时刻。提出了基于改进梯度更新策略的故障隔离Elman神经网络方法,对故障时刻点之后时域信号进行故障模式匹配,进一步实现系统故障隔离。运用某卫星姿态控制系统进行在线故障诊断试验的结果表明,本文方法具有较好的实时有效性、输出耦合诊断性能、时域信号诊断泛化性和网络收敛性。

IGSO卫星地球敏感器受两极红外辐射波动影响分析

指出IGSO卫星轨道及姿态运动特点使得地敏探头会扫描经过两极区域,通过国外案例介绍说明分析工作的必要性。简要介绍摆动扫描式红外地球敏感器的复合视场及工作原理,重点分析地敏受两极地区红外辐射波动影响,说明地敏输出姿态角误差成因,建立基于STK软件的仿真工程,对地敏探头受扰情况进行仿真分析。提出解决地敏受两极红外辐射干扰问题的处理措施,利用仿真预报的受扰时段进行探头干扰保护,确保地敏输出姿态角正常。

红外地球敏感器的技术发展趋势

姿态控制系统是卫星得以持续正常工作的保证,红外地球敏感器是卫星姿态控制系统的重要部件之一。简要说明了红外地球敏感器的基本原理和构成。通过几种典型国外产品的介绍说明了当前国外地球敏感器的发展现状,最后,对红外地球敏感器的发展趋势进行了简要分析。

对地定向三轴稳定卫星的圆锥扫描地球敏感器的数学模型

本文介绍了对地定向三轴稳定卫星的圆锥扫描式地球敏感器的姿态测量原理、输出几何关系和数学模型。

中国海洋一号卫星红外地球敏感器受日、月干扰的机理分析及软件保护措施

中国海洋一号卫星使用的红外地球敏感器为圆锥扫描式,根据轨道的特性和在星上的安装位置,信息输出要受到太阳光线和月亮反射光线的干扰。本文分析了圆锥扫描式红外地球敏感器在轨飞行中受太阳和月亮光线干扰的机理,并给出卫星在轨观测数据及理论分析和数学仿真结果,提出在轨运行中避免日、月光影响的保护措施。

扫描式红外地球敏感器抗干扰技术研究

介绍了卫星姿态敏感器的重要作用,总结了国内外相关机构对红外地球敏感器受扰状况的分析及相关技术。针对红外地球敏感器容易受扰的现实,以扫描式红外地球敏感器为例,详细分析了各种抗干扰原理及相关技术措施,强调了考虑星上敏感器采取抗干扰措施的必要性,对红外地球敏感器的抗干扰设计有一定的指导作用。

摆动式红外地球敏感器故障建模与仿真

为满足精细化建模和故障仿真验证需求,根据摆动式红外地球敏感器的工作原理,对其进行功能模块划分,分析各模块主要故障模式,建立基于物理机理的故障数学模型,编写仿真程序进行正常和故障仿真验证。结果表明所建立的地球敏感器精细化故障模型,能够正确计算姿态角,反映内部各模块间信息传递关系,还能有效地模拟各种故障模式,可以应用于卫星控制系统仿真测试和故障诊断等方面。

GEO卫星红外地球敏感器热设计敏感性分析

文章提出了一种GEO卫星红外地球敏感器的热设计方法,建立了红外地球敏感器热数学模型,对影响红外地球敏感器散热的热设计要素进行敏感性定量分析,以指导优化热设计。分析验证表明:经过优化的红外地球敏感器热控方案,能很好地满足卫星15 a寿命期红外地球敏感器工作温度要求。该设计方法已在"东方红四号"平台系列卫星上成功应用,并得到在轨验证。

摆动扫描式地球敏感器电信号源研究

摆动扫描式地球敏感器常采用电信号源作为激励参与卫星地面测试.为更真实揭示敏感器自身特性以及减小信号源误差,推导了敏感器测量方程和扫描方程,分析了电信号源的误差来源,并提出了改进的地球敏感器信号源实现算法.该方法概念清晰,计算量小.试验测试结果表明该算法提高了地球敏感器信号源精度.

一种红外地球敏感器和陀螺的故障隔离方法

红外地球敏感和陀螺是卫星姿态控制系统中重要的测量部件。两者的测量变量通过卫星运动学方程相关,因此其测量输出互相冗余,可以用于故障检测。当红外地球敏感和陀螺的测量输出不满足运动学关系时,可以确定两者之一出现了故障,但不能确定究竟是陀螺还是红外出现故障。本文介绍了一种基于多观测器的故障诊断方法,可以隔离红外地球敏感器和陀螺的故障。

摆动扫描地球敏感器数学模型及飞行试验结果

描述了东方红三号卫星 (DFH - 3)控制系统设计和数学仿真中采用的摆动扫描地球敏感器IRES - 0 1的数学模型 ,东方红三号卫星近三年飞行试验结果与数学仿真结果基本一致 。

在轨地球同步卫星地球敏感器干扰及指向计算

从工程应用角度,基于太阳、月球位置和卫星轨道根数推导了太阳和月球对地球同步轨道卫星红外地球敏感器干扰的计算公式及预报方法,同时给出了安全模式下卫星Z轴跟踪太阳时星上天线指向变化的计算模型。计算结果和卫星下传遥测数据验证了方法的正确性,可用于实际卫星管理。