摄影测量卫星绕飞编队设计及其三维定位研究

在现代卫星摄影测量中,由多颗小卫星组成的卫星编队具有比单颗卫星更优越的性能,能提供更高的空间分辨率和时间分辨率。通过对绕飞编队特性的研究,提出了一种适于摄影测量的卫星绕飞编队构形。该卫星编队具有空间构形不变、覆盖范围大,图像比例尺一致等优点。对地三维定位仿真的实验结果表明:基于卫星编队拍摄的具有航向和旁向充分重叠的区域网图像,在摄像机光心坐标精确确定的条件下,利用光束法区域网平差就可以确定地面目标点坐标,即用空中控制完全代替地面控制是可行的。

绕飞编队InSAR卫星的地面双星联合测试

针对绕飞编队干涉SAR(InSAR)卫星区别于单SAR的星间通信,星间基线测量,星间时间与相位同步,编队控制以及雷达干涉测量等双星功能、性能的地面联合测试需求,结合绕飞编队InSAR卫星的双星协同工作方式及原理,提出了专项试验结合整星双星联合测试的地面实施方案。研究了星间绕飞通信无线链路性能专项试验、GNSS天线相位中心标定专项试验和SAR天线相位中心标定专项试验的方法及实施要点,构建了整星总装集成测试(AIT)阶段的双星地面联合测试系统,给出了基于双星联合测试系统实施绕飞编队InSAR卫星双星功能、性能测试的主要实施步骤。文章的研究工作对绕飞编队InSAR卫星的工程研制具有借鉴作用。

近赤道卫星绕飞编队的运动学分析及轨道设计研究

首先对一般运动学方法在进行近赤道卫星编队相对运动分析和轨道设计时存在的问题进行了分析 ;其次介绍了一种基于零倾角轨道变换的运动学新方法 ,用其对近赤道卫星编队中参考卫星轨道倾角对环绕卫星轨道根数的影响进行了研究 ;最后对零倾角卫星编队相对运动方程的线性化误差进行了理论分析 ,并利用数值仿真对两种运动学方法的相对运动方程线性化误差进行了比较分析。数值仿真的结果表明 :由基于零倾角轨道变换运动学方法得到的相对运动方程的线性化误差不随参考卫星轨道倾角改变 ,而由一般运动学得到的相对运动方程的线性化误差随着卫星编队接近赤道而呈非线性增大。

编队航天器协同绕飞非合作目标的全驱预设性能控制

针对利用多星编队协同绕飞空间非合作目标的控制问题,考虑外部干扰和目标非期望轨道机动影响,提出了一种基于全驱系统理论的分布式约定时间预设性能控制方法。首先,基于视线坐标系建立服务航天器编队绕飞非合作目标的相对运动方程,并将其转化为全驱系统形式以降低控制器设计复杂度;其次,结合拓扑理论设计一种分布式约定时间预设性能控制器,保证多星编队绕飞的瞬态和稳态控制性能;此外,引入扩张状态观测器观测并合理补偿系统中存在的不确定项与干扰,提高多星编队绕飞的控制精度与鲁棒性。最后,通过两组绕飞仿真验证了所设计控制方法的有效性。