天基空间监视交会计算和可观测时段预报的误差分析

将卫星和目标的轨道预报误差引入天基空间目标监视的任务规划中,研究了交会计算和可观测时段预报的误差分析方法。在协方差转换基本方法和交会信息计算公式的基础上,推导了从RSW轨道坐标系到RAE参数(距离、方位角、俯仰角)的协方差转换方法。对LEO和GEO目标观测分别引入相对速度和角距变化率,给出了可观测时段误差的分析方法。算例表明本文的计算结果与Monte-Carlo仿真结果相对误差不大于4%,典型轨道误差下LEO和GEO目标的可观测时段误差分别为0.2秒和3秒量级。该方法对任务规划和姿态及相机导引具有指导意义,还可用于分析成功观测对轨道预报精度的需求。

分布式天基空间监视雷达编队构形

为克服地基观测系统时空监视能力的限制,提出分布式天基空间监视雷达编队的定位原理,并在平均定位误差最小的意义下对三星编队构形进行设计。其主雷达采用收发的工作方式,而2颗辅助雷达只进行接收。三星的几何布局在轨道运行过程中为动态变化,变化过程由三星构形决定。

基于QFD的天基空间监视能力与手段军事需求研究

以天基空间监视能力与手段军事需求研究为例,研究质量机能展开与专家调查法结合的方法用于军事需求研究的实施过程。通过从军事需求展开到监视能力层,接着展开到监视手段层的两层展开方式,得到了各种监视能力的需求重要度排序,提出了天基空间监视手段的优先发展顺序。

天基空间目标监视中转台伺服控制系统的设计

为了实现高精度目标跟踪,研制了一套以数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为双核心处理器的二维跟踪转台伺服控制系统。控制算法采用位置环和速度环的双闭环比例积分(Proportional-Integral,PI)控制,通过串联校正改善了开环系统的相角裕度和幅值裕度,提高了闭环系统的带宽,最终实现了二维转台高精度、低速平稳的控制。机构和控制器联合调试结果表明:对方位轴和俯仰轴分别做最大速度和最大加速度的正弦引导时,方位轴最大跟踪误差为0.006°,误差均方根值为3.25″;俯仰轴最大跟踪误差为0.005°,误差均方根值为3.24″。测试结果证明该控制系统能够实现二维转台的低速平稳运行,满足大型转台伺服控制系统的性能要求。

天基近地轨道空间监视雷达卫星重访效能分析

空间目标监视系统是空间态势感知的重要支撑，为克服地基观测系统时空监视能力的限制，基于天基平台的空间目标监视技术是空间目标监视领域技术发展的必然趋势。天基监视雷达是天基监视技术的重要组成部分，着眼于未来空间监视的需要，必须开展天基雷达相关技术的研究。本文分析了近地轨道空间卫星间相对距离变化的周期性，以此为基础给出了天基雷达对观测目标的重访特性，为天基空间监视雷达卫星星座系统的设计提供了理论基础。

天基空间目标监视的短弧段定轨技术

利用两个短弧段的天基测角资料实现对空间目标的轨道确定是天基空间目标监视系统需解决的重要问题之一。提出利用二体轨道的角动量和能量守恒方程计算空间目标初轨的新方法,该方法将短弧段的主要测量信息表示为弧段属性,由两个短弧段的弧段属性建立守恒方程,采用变量替换法求解守恒方程获得多个初轨,通过方差分析从中选择合适的初轨。针对轨道改进中的迭代发散和收敛于局部极小点的问题,提出了选取多个迭代初值进行轨道改进的采样方法。仿真结果表明,初轨确定算法是可行的,轨道改进能成功解算最小二乘轨道。

天基光学空间监视指向策略研究

针对如何提高天基光学监视对GEO目标的观测效率,开展了天基光学监视指向策略的研究。首先,对比分析了适合GEO带观测的几种天基光学监视轨道,并选择太阳同步晨昏轨道作为天基光学GEO目标观测轨道;其次,为充分利用光照条件并避免地影对GEO观测造成影响,分析了影响最佳指向角的2个因素———太阳矢量、轨道面法线矢量在地心惯性坐标系赤道面内的夹角和相机的视场角,并推导了最佳指向角的计算模型。最后,结合GEO目标的运动规律,提出了一种适合太阳同步晨昏轨道能够提高GEO目标观测效率的观测策略。

天基空间目标监视与跟踪系统轨道确定技术研究

针对天基空间目标监视系统的工作模式,研究了空间目标的可观测性问题,并讨论了Laplace初轨确定方法在该系统中的局限性,提出了一种新的空间目标初轨确定方法——遍历切割平面法.在此基础上研究了天基空间目标监视系统的精密轨道改进算法,尤其针对动力学模型不精确的非合作目标,利用半参数模型的估计理论,提出了抗差补偿动力学模型定轨算法.实验结果表明,单星遍历切割平面法能快速准确地为轨道改进提供历元初值,该初值精度完全可以达到精密轨道改进的收敛要求.同时抗差动力学模型补偿定轨算法能有效抑制模型误差的影响,显著提高轨道确定精度.

基于GEO带观测的天基光学监视系统设计

基于重访周期对GEO带观测的天基光学空间监视系统进行了设计。首先,在建立重访周期与轨道高度、扫描带宽度关系的基础上,对监视卫星轨道进行了设计;其次,为延长对GEO带的观测时间,通过调整相机指向使其垂直于卫星轨道面,并与卫星本体+Y方向一致,对相机指向进行了设计;最后,基于GEO目标观测时效性要求,对天基光学监视星座进行了设计。仿真结果表明,在自然交会观测模式下,本文设计的监视系统单星4天可实现对GEO带重访一次。与SBV相比,重访周期缩短了1天,4颗卫星组成的天基监视星座每天能够对GEO带重访一次。

美国空间监视系统最新发展及趋势分析

近几年,美军为增强空间态势感知能力,大力发展空间监视系统,发展重点包括两个方面:一是对原有空间监视网进行改进,二是研制和部署新的天基和地基空间监视系统。文章介绍了美国空间监视系统最新发展计划,总结了各计划的进展情况,研究了未来新系统的能力,并分析了美国空间监视系统总体发展趋势。

空间监视卫星对特定LEO目标观测的姿态优化

针对受相机视场和转台范围的限制,空间监视卫星可能无法对特定重要LEO目标进行有效观测的问题,提出在接近前根据卫星和目标的相对位置对卫星姿态进行预先调整的方法。通过分析卫星与目标接近期间的方位角和高低角变化情况,得到可用的卫星姿态调整角。用Powell方法以可观测时长为指标对姿态调整角进行了优化,并给出了优化初值的确定方法。仿真结果表明姿态优化能有效提高卫星对目标的可观测时长,方便确定卫星姿态调整角,提高观测能力。

基于高/低轨监视平台的GEO卫星定轨精度比较

针对传统地基监视系统对地球同步轨道(GEO)卫星静地测量模式不利于获取其态势信息,而空间目标监视平台利用其快速轨道运动、增强观测几何强度和GEO卫星动力学模型的约束作用,有利于对GEO卫星环带的跟踪、监视和编目处理这一问题,分析了高、低轨平台与其观测模式,采用了数值微分法计算变分方程系数阵的定轨算法,统计了光学观测误差对定轨结果的影响.仿真计算表明,高、低轨平台对GEO卫星的定轨精度均在公里级,低轨平台对GEO卫星的定轨精度好于高轨监视平台,观测系统误差是定轨误差的主要来源.

美国空间监视系统发展综述

空间目标监视技术已成为当前空间技术领域的热点研究问题。美国是当前世界上唯一拥有较完整的空间目标监视体系的国家，研发了多种地基和天基空间监视系统，并正在构建天地一体化的空间监视体系。本文综述了美国空间监视网与天基空间监视系统的现状与进展情况，并对美国空间监视系统的发展趋势进行了分析。

地球同步带SBV监视系统误差分析与观测数据仿真

以天基可见光(Space-Based Visible,SBV)传感器监视地球同步带为背景,分析了影响SBV传感器观测数据的各项误差源,给出了监视卫星星历误差和监视卫星与监视目标时间同步误差对SBV传感器观测数据误差预算的计算方法。在对各项误差进行仿真模拟的基础上,设计了SBV传感器观测数据仿真结构与流程,并定量分析了各项误差对SBV传感器观测数据的影响。

美国空间态势感知能力综合分析

空间态势感知系统负责获取空间情报监视侦察和环境监测信息．为空间对抗提供全面的信息支持，本文就美国空间态势感知系统发展情况及其空间态势感知能力进行了综合分析。

国外空间对抗装备与技术发展

空间对抗是指为争夺空间控制权、保证空间优势而采取的作战行动。空间对抗系统由空间态势感知系统、进攻性空间对抗系统、防御性空间系统三部分组成。当前,美国和俄罗斯已部署了部分空间对抗系统,形成了较强的空间态势感知能力、一定的空间进攻能力和有限的空间防御能力。天地一体空间态势感知能力正在形成在美军参联会2013年发布的第四版《太空作战》条令中。

美国战略预警体系发展探析

面对多维空间中的战略目标威胁,美国领先于世界其它大国构建了三位一体的战略预警体系。梳理了美国战略预警体系的构成,从陆基(海基)、空基、天基三个维度对美国各个预警监视系统的发展现状进行了详细介绍。从作战部署、技术升级、预警情报保障等方面,对美国战略预警体系的发展趋势进行了概述和总结。