圆轨道同步卫星在区域导航系统中应用研究

阐述了我国建立第二代卫星导航系统的必要性和区域性卫星导航系统的特点 ,进一步研究了倾斜圆轨道同步卫星在区域导航系统中的应用。最后设计了一种静止卫星和倾斜圆轨道同步卫星相结合的星座 ,并且初步研究了它的性能。通过仿真计算表明 。

倾斜轨道同步卫星通信系统及其应用探讨

本文介绍可在赤道平面以外的空间利用C频段频谱资源的倾斜轨道同步卫星通信系统 ,并对具体的星座结构、工作频段、干扰协调和系统方案等作了初步探讨。

轨道同步扫描对头颈部体模CT血管造影柔性减影图像质量和辐射剂量的影响

目的观察轨道同步扫描对头颈部体模CT血管造影(CTA)柔性减影图像质量和辐射剂量的影响。方法对PBU-60型头颈部体模行不同参数下轨道同步、不同步CT扫描。平扫采用5组参数:A~D组管电压均为100 kV,管电流分别为300、150、80、40 mA;E组管电压80 kV,管电流50 mA。分别注入浓度为6.7 mgI/ml(低)、11.7 mgI/ml(中)、16.7 mgI/ml(高)的碘对比剂美普尔后行增强扫描,以Carotid软件进行减影,比较C3横突(C3横突层面)、枕骨基底部(下颌头层面)、顶骨(上矢状窦层面)及骨旁软组织的CT值及标准差(SD)值。对容积再现重组图像质量进行主观评级,观察显示完整性;统计辐射剂量。结果轨道同步扫描在C3横突层面、下颌头层面及上矢状窦层面所获软组织CT值和SD值均低于轨道不同步扫描,所获C3横突和枕骨基底部骨的CT值和SD值均低于不同步扫描(P均<0.001);各层面软组织及骨CT值在A、B、C组间及C、D组间差异及相邻2组间各层面软组织及骨SD值差异均无统计学意义(P均>0.05),其余组间两两比较差异均有统计学意义(P均<0.05)。不同扫描参数下,轨道同步扫描图像的主观评价级别均优于轨道不同步扫描(Z=-2.39、P=0.02)。轨道同步及不同步扫描时,低浓度软管在E组图像中均不可见,其余组体模2条软管在各扫描参数图像中均完整、光滑显示。轨道同步与不同步扫描时,A~E组辐射剂量均逐渐降低。相同扫描参数下,轨道同步与不同步扫描的容积CT剂量指数(CTDIvol)相同,而前者的剂量长度乘积(DLP)和有效剂量(ED)分别较后者降低3.8 mGy·cm和0.01 mSv。结论轨道同步扫描可提高头颈部体模CTA柔性减影图像质量,并在一定程度上降低辐射剂量。

太阳同步轨道遥感卫星快速目标访问计算方法

目标访问计算是指根据遥感卫星轨道和待观测目标的位置,计算遥感卫星对目标观测的时刻和姿态,是遥感卫星任务管控领域的重要基础技术之一。高效的目标访问计算方法可大幅提升卫星任务管控的时效性,对后续大规模遥感星座任务管控具有重要意义。利用太阳同步轨道卫星交点地方时不变的特点,快速估算出卫星经过目标的较短时间窗口,对时间窗口内的星历进行逐点计算,获取卫星对目标进行访问的最佳时刻。试验结果证明,该方法可大幅提升目标访问时间的计算效率。

单能电子突增对地球同步轨道卫星聚酰亚胺介质的深层充电效应影响

地球同步轨道时常会发生某单一能量附近高能电子通量突增现象,大量电子注入导致航天器绝缘介质充电效应更加显著。为了更好地评估单能电子突增现象下地球同步轨道航天器介质内部充电水平,建立了3 mm厚平板聚酰亚胺三维模型,采用了一种高能电子辐射和电场数值计算的Geant4-COMSOL联合充电评估方法,分别获得了0.4、0.7、1.0与1.3 MeV这4种单能电子以及地球同步轨道FLUMIC电子能谱辐射下聚酰亚胺内部电荷沉积速率和辐射剂量率分布,同时计算了其内部电场强度和电位分布;将单能电子与FLUMIC能谱叠加,研究了叠加辐射环境下聚酰亚胺内部电场和电位分布,并通过电荷传输过程分析了辐射条件与材料特性对电场强度和电位的影响规律。结果表明,在特定绝缘结构下,0.7 MeV单能电子入射产生的电位最高;1.0 MeV单能电子入射产生的电场强度最高;当同步轨道发生单能电子突增现象时,1.0 MeV电子突增加强了电场强度,1.3 MeV电子削弱了电场强度,基于电荷传输过程解释了叠加辐射环境下的充电规律。研究表明,地球同步轨道下特定结构绝缘介质在发生单能电子突增时,注入电子会导致充电效应加强而产生最坏情况,而更高的电子能量反而穿透材料并提升介质电导率,有效地降低了材料内部电场。

面向全球部署的地球同步轨道卫星全实时测控方案研究

全球部署地球同步轨道卫星时面临的全实时测控问题,设计综合利用星地链路和星间链路的测控方案.该方案将测控任务划分为视线内和视线外两个阶段,视线内以星地链路为主,星间链路为辅,完成测控/数传信息的实时传输;视线外通过构建数据数传接力星形成体系内星间链路,结合北斗导航星座星间链路/中继卫星星间链路构成体系外星间链路,实现测控/数传信息的实时传输.分析测控/数传链路在任务周期内的链路余量、传输时延等指标,评估了方案的可靠性.结果表明,该文设计的方案测控任务的可靠度在0.99以上,数传任务的可靠度可达0.9,能够有效支持地球同步带卫星全球部署,满足测控任务需求.

地球同步轨道卫星对低轨卫星的目标引导方法

在实际作战中,地球同步轨道卫星通常是最先发现弹道导弹发射的预警装备,然而,其提供的缺维探测信息,使得传统的引导交接方法难以直接应用于其对低轨卫星的目标引导上。针对此问题,对地球同步轨道卫星对低轨卫星的目标引导方法进行研究。首先,根据弹道导弹在发射及主动段飞行过程中产生红外辐射特性时的飞行高度约束,计算在单颗地球同步轨道卫星引导下,低轨卫星红外传感器的方位和俯仰探测范围。其次,对低轨卫星红外传感器的探测距离进行建模和计算,实现低轨卫星对目标的成功探测。最后,通过模拟仿真实验,验证了该方法的有效性和准确性。

服役期满同步轨道通信卫星离轨运行及备份模式研究

部署在地球同步轨道的通信卫星的造价昂贵,轨道资源稀缺,在轨卫星执行任务的影响范围广,可靠性要求更高,需要设计有效的备份手段,以确保卫星可靠执行任务.利用目前部分在轨运行的航天器实际寿命高于设计寿命的实际情况,设计“理论服役期满”同步轨道通信卫星离轨备份方案,针对卫星离轨后的管理需求,分析坟墓轨道备份的可行性,提出服役期满同步卫星离轨备份的应用模式,研究临时服务模式和补网重构模式下的约束条件和备份效能,为各同步轨道卫星在轨备份设计提供参考,提高同步轨道通信卫星在轨运行的应急响应能力.

圆形太阳同步轨道卫星的空间热环境分析

近年来得到广泛应用的微小型卫星大多运行于圆形的太阳同步轨道,空间外热流的计算对卫星热控制系统的设计至关重要。分析了圆形太阳同步近地轨道受太阳照射的特性,建立了运行于圆形太阳同步轨道的三轴稳定的长方体卫星的外热流模型,归纳了太阳辐射热流、地球反照热流和地球辐射热流的瞬时和周期平均值的计算公式,分析了外热流的变化规律。分析指出太阳同步轨道的受晒特性主要由轨道的降交点地方时决定,外热流中太阳辐射最强,地球反照最弱。通过计算卫星各表面的外热流特性,可选择合适的散热面及太阳能电池安装面。

地球同步轨道环境下外露介质深层带电仿真分析

空间高能带电粒子可导致航天器外露介质深层带电,从而对航天器的可靠运行带来潜在威胁。为了考察介质起电规律和最终评估深层带电危害,基于电荷守恒定律,建立了介质深层带电的数学模型,并通过数值求解,实现了对外露介质深层带电的时域3维仿真分析。该模型综合考虑了介质电导率受辐射剂量率、强电场和温度的影响。对典型的天线支撑介质结构进行仿真,结果表明:地球同步轨道环境下外露介质面临着严重的深层带电与介质击穿放电威胁,环境温度是影响外露介质内带电的关键因素。天线支撑结构的局部数10 MV/m以上强电场和10 KV以上高电压,很可能成为航天器表面放电或关键部位功能失常的诱导因素。

国外地球同步轨道目标天基光学监视策略

空间目标观测策略是决定天基光学监视系统性能的关键因素之一,本文对国外已服役和在研的GEO目标天基光学监视系统及其观测策略进行了讨论。首先,概述了GEO目标天基光学监视技术的发展历程;然后,简要分析了GEO目标的轨道特性,并在此基础上讨论了主流的GEO目标监视策略;最后,针对近年来呈现出的监视系统小型化和自主运行的发展趋势,对SBO载荷与3U CubeSat星座的目标监视性能进行了仿真评估。实验结果表明:SBO载荷和CubeSat卫星均可探测1 m直径的GEO目标,单颗SBO载荷探测GEO目标比例大于51%,观测弧长和重访周期分别约1.2°和1.5天,CubeSat星座则可探测超过90%的GEO目标,平均观测弧长和重访周期分别大于67.1°和小于0.4天。由此可见微小卫星通过组网能实现对GEO目标的独立自主监视。

太阳同步轨道空间粒子辐射剂量探测与研究

利用'实践六号'A星3台辐射剂量仪2004年9月至2007年1月的在轨探测数据,对太阳活动低年,该卫星所处太阳同步轨道不同方向、不同屏蔽厚度下的辐射剂量水平及辐射剂量增长变化特性进行了分析和讨论。结果表明:空间环境扰动会导致日辐射剂量率较之空间环境宁静期有1个数量级的增长,这种增长一般滞后于空间环境扰动事件1~2天,持续时间为十几天至数十天;太阳活动低年,平均日辐射剂量率小于5rad/天,与地球辐射带模型计算结果大致相当。这些结果对卫星的在轨安全保障和抗辐射加固设计都具有重要意义。

STK在太阳同步轨道降交点地方时仿真中的应用

理论分析了轨道半长轴和轨道倾角对太阳同步轨道降交点地方时的影响。通过STK大量仿真获得不同年份、月份相同地方时的太阳同步轨道降交点地方时漂移情况,并与理论漂移量进行比较,发现差异较大。提出了一种修正方法,缩小STK仿真与理论分析的差异,为利用STK进行降交点地方时控制或初始轨道的轨道半长轴、轨道倾角预偏置打下基础。

地球同步轨道星载SAR多普勒特性分析

该文推导了适用于任意轨道高度的星载SAR多普勒中心频率和调频率的精确公式,为中高轨SAR多普勒特性的研究提供了有效的方法。基于上述公式,分析了地球同步轨道SAR多普勒中心频率与低轨SAR的联系;研究了星载SAR多普勒调频率随轨道高度的变化和地球自转对同步轨道SAR和低轨SAR调频率的影响;探讨了同步轨道SAR多普勒中心频率和调频率的特征。通过数值仿真验证了推导公式和多普勒特性分析的正确性。

太阳同步轨道卫星太阳电池阵衰减因子研究

卫星太阳电池阵衰减因子主要由粒子辐照、紫外辐照、微流星体碰撞和冷热交变等衰减因子组成;由于空间环境极其复杂,仅用上述几种因子来描述太阳电池衰减规律并不全面。文章利用某太阳同步轨道卫星在轨6年的太阳电池阵输出功率数据,通过对在轨卫星太阳入射角、日地距离因子、太阳电池阵温度进行归一化计算,最终计算出太阳电池阵在卫星寿命过程中的衰减因子,其中包括粒子辐照衰减因子、紫外辐照衰减因子及其他衰减因子。对衰减因子进行指数函数拟合,两者差值的误差平方和约为0.000127,说明此指数函数可以描述太阳电池阵衰减因子的衰降情况。其他太阳同步轨道卫星利用此指数函数表达式数值及其他参数,代入太阳电池阵输出功率公式进行计算,可得到在轨卫星太阳电池阵输出功率预测值。

同步轨道SAR参数分析及成像方法

针对地表信息探测及监控的地面遥感应用场合,利用同步轨道卫星对地观测重复周期短、可实时监控的特点,从概念、原理上对同步轨道合成孔径雷达进行了说明,对其参数设计方法进行了研究。在条带成像模式下对卫星相对运行轨迹和波束覆盖范围进行了重点研究,理论上分析和计算了卫星轨道及姿态对雷达成像斜视角及多普勒中心的影响。基于对中国地区地理的监测,设计了一组有效的雷达参数,对此进行了理论仿真,对GEOSAR成像中的距离多普勒成像算法和后向投影算法分别进行了对比和说明。通过数据仿真结果验证了本系统的有效性和可行性。

1998年4—5月地球同步轨道MeV电子通量增强事件

采用GOES 9卫星观测的能量大于 2MeV和大于 4MeV电子通量和行星际飞船ACE太阳风参数的高时间分辨率资料 ,以及磁暴指数Dst资料 ,分析了 1 998年 4— 5月期间地球同步轨道电子通量增强事件的时间和能量响应特征及其与行星际太阳风参数、磁暴和亚暴等扰动条件的对应关系 .结果表明 ,地球同步轨道相对论性 (MeV)电子通量增强事件有明显的周日变化 ,中午极大和午夜极小 .4月 2 2日和 5月 5日开始的两次大事件中 ,能量大于2MeV电子通量中午极大值上升到最大值的时间尺度分别约为 4天和 1天 ,中午极大值高于背景水平的持续时间分别为 1 3天 (4月 2 2日— 5月 4日 )和 1 6天 (5月 4日— 2 0日 )以上 .每次MeV电子通量增强事件的能量范围不完全相同 .两次大事件的上升段都对应于磁暴的恢复相 ,与太阳风动压脉冲、高速流脉冲和负Bz

地球同步轨道立方体目标的视星等测算

根据卫星视星等值的定义,针对立方体型地球同步轨道目标,建立有效视星等的计算模型。利用矢量法分析太阳、观察者和目标卫星三者的时空关系,获得了模型中各参数的取值。通过数值模拟,计算得到地球同步轨道卫星相对于某地面观测站的视星等,并绘制视星等和时间的关系变化曲线。最后,采用卫星跟踪系统和天文望远镜在特定时间对模拟计算结果进行实验验证,实验结果与理论预期符合。

地球同步轨道附近哨声湍流对“种子电子”的加速

本文在等离子体准线性理论下研究了地球同步轨道附近哨声湍流对亚暴“种子电子”的波 -电子共振相互作用 .当发生这种共振时 ,“种子电子”的动量分布函数经动量扩散而随时间演化 ,部分低能电子数减少了 ,而高能尾部分的相对论电子 (能量大于 1MeV)数增加了 ,说明“种子电子”得到了哨声湍流的有效加速 ,且哨声湍流的能量越高 ,其加速效率越高 .另外 ,哨声湍流的频率越低 (或波数越小 ) ,共振电子的能量越高 (或单位质量的动量越大 ) ;频率范围越宽 ,共振电子的能量范围越宽 ,被加速的电子数也越多 .磁层哨声湍流加速“种子电子”大约在 30h内就可以造成相对论电子数显著增加 ,这正好和大多数磁暴期间观测到的相对论电子通量的增长时间相当 .

基于地球同步轨道合成孔径雷达的双基地探测系统：概念及潜力

低空小目标容易被地物杂波和噪声淹没,影响雷达的探测性能,对国土防空具有较大威胁。星载双基地雷达因其覆盖范围广、相参积累时间长、不受地形遮挡影响等优点,在低空小目标探测方面具有独特优势。本文提出了一种基于地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)的双基地雷达探测系统;在GEO SAR卫星照射、地面(或飞艇)接收的系统配置下,研究了接收机作用距离与双基地角和接收天线面积的关系;并就长时间相参积累、多路径干扰抑制、时间同步与相位同步以及波束扫描与波束管理等关键技术进行了讨论,给出了初步的解决方案。