一种重访时间约束的卫星轨道与星座设计方法

卫星轨道与星座设计在航天发射活动中具有重要作用和地位。针对对地观测任务需求,先研究卫星轨道设计的理论方法,明确卫星轨道设计的步骤和全过程,包括轨道外推、星下点计算、探测区域计算、目标区域离散化等计算过程;然后采用Matlab/STK联合仿真的方法实现星座设计与星座性能求解,对设计变量的迭代搜索确定设计域内满足任务要求的星座参数;最后通过星座性能参数的比较可以获得较优的星座参数。上述方法简单,能适应卫星轨道与星座设计的复杂问题。

全球限时重访星座构型设计

针对全球范围内任意地点的限时快速重访星座设计问题,进行了重点研究。对不同轨道类型卫星的对地覆盖特性进行了分析,重点针对星座重访时间问题进行了研究。基于赤道的打靶法星座设计方法,设计了可在全球范围内可实现任意地点限时重访的星座构型设计方法,并且得出了全球范围2小时重访的星座设计构型,并对以上结果进行了仿真验证。实验结果表明,提出的星座构型设计具有正确性以及使星座使用的卫星数量达到最低。

一种多目标区域多轨道星座设计方法

在有限资源条件下,针对多目标区域的对地观测问题是航天器轨道设计、在轨任务规划中的重要问题。卫星效能的充分发挥基于科学的卫星星座设计。围绕多区域多轨道星座设计问题:首先,结合运载器实际能力,确定轨道类型和设计变量;然后,根据轨道外推、星下点轨迹、探测区域等算法,提出重访时间的计算方法,以最大重访时间作为星座性能指标,采用多层嵌套变量搜索方法实现星座设计;最后,对1个具体任务进行实例设计。结果表明,采用该方法能够设计出满足指标要求的星座,具有可行性。

卫星星座及其覆盖问题建模与可视化仿真

为了便于对卫星星座及其覆盖特性进行研究,笔者独立开发了一套卫星星座可视化仿真软件,该软件可以动态演示星座的三维几何构型、卫星的姿态运动以及相应的卫星星下点和覆盖区。该软件由存储、计算和结果显示模块组成。存储模块使用了数据库技术来对相应的初始参数进行操作;结果显示模块使用了OPENGL和简单GIS技术来演示星座运行、卫星姿态以及星下点轨迹和覆盖圆情况。并给出了计算模块所使用的轨道动力学模型、姿态模型以及覆盖模型。轨道动力学模型考虑了大气阻力和J2项摄动,并使用Cowell法建立轨道运动微分方程,利用Adams线性多步法进行求解,以保持较高的计算精度。姿态模型主要使用姿态四元数建立相应的姿态运动。覆盖模型则针对稀疏星座对固定目标的重访时间进行了建模,提出了数值法与解析法求解重访时间的方案。最后给出了程序运行效果与仿真算例。

一种观测我国海岸线和近海的小卫星编队飞行方案

采用小卫星沿航向编队飞行方案,对我国海岸线和近海500多万平方千米面积每相隔几小时就能观测一次,若需要针对关键地区,则采用无人机进行更详细、更精确的观测。目前无人机先进遥感器成像分辨率为几厘米,续航时间几十小时。卫星和无人机结合可完全满足所有突发事件观测的要求。文中首先论述对海岸线和近海观测的时间和空间分辨率要求;其次讨论小卫星沿航向编队飞行的轨道设计,以及重访时间为几小时观测系统的实现途径。文章仅提供一个新方案设想,但采用这种1天回归轨道卫星沿航向编队飞行的方法,对其他地区提高观测时间分辨率也有普遍的应用意义。

相控阵雷达系统最大跟踪能力研究

相控阵雷达系统的最大跟踪能力是相控阵系统的重要指标,也是边跟踪边搜索(TAS)工作模式的研究基础。为了从工程应用的角度深入分析该性能指标,本文在Singer模型基础上,分析雷达跟踪的重访时间与工程测角误差的关系,并且分析在最小检测信噪比(SNR)情况下的跟踪驻留时间。通过对多目标时的统计分析,给出了平均重访时间和平均驻留时间,在此基础上,给出稳态时的最大跟踪能力闭和解析式。最后对非稳态的情况进行了分析,得到相应的雷达饱和状态解析式。基于上述分析,利用VC++建立仿真平台,通过仿真验证了相关结论的正确性。

低轨巨型链形星座解析设计及效能分析

随着微小卫星技术的发展和对地侦察需求的增长,快速设计一个最小卫星数量、低重访时间(10 min内)、具备永久性星间链路的低轨星座成为当前星座设计的热点和难点。针对最小卫星数量实现低重访时间覆盖的问题,提出一种低轨Walker-链形星座及其设计方法,与常规Walker星座的区别为具有一条或多条封闭链状构型,依据覆盖需求和传感器视场角推导了解析设计方法。以对地侦察任务为例设计了一个包含132颗卫星的低轨链形星座,并与常规Walker-δ星座、共地面轨迹星座对比分析效能,验证了其数量优势、低重访时间和永久星间链路特性。

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在轨遥感卫星200余颗我国已构建高分辨率对地观测系统骨干网【光明日报】近日,国家航天局正式发布开通国家遥感数据与应用服务平台。据悉,目前,我国在轨稳定运行的300KG以上的卫星有300余颗,居世界第二位。在轨遥感卫星200余颗,实现了16米分辨率卫星数据1天全球覆盖,光学2米分辨率数据全球1天重访,1米分辨率合成孔径雷达卫星对全球任意地区重访时间为5小时。我国天地一体化的空间基础设施体系建设取得进展。