基于高低温分区热管网络的高轨通信卫星散热能力提升方法

针对我国高轨通信卫星不断提升的散热需求,提出采用基于高低温分区热管网络的热设计方法。在分析热管网络散热能力的基础上,进行设备分区布局设计、分区热管网络散热面设计和分区热管网络布局设计。该方法可在保证卫星仪器设备工作温度、不降低热设计可靠性、不增加分系统重量及功率需求的前提下,将卫星散热能力提升15%~20%。文章还结合近些年通信卫星研制中的经验和教训,归纳给出高低温分区热管网络设计中的注意事项,以期为相关工程设计提供有效指导。

面向高轨空间的北斗导航性能增强星座选型研究

由于高轨空间超出北斗卫星导航系统的正常服务区域,导航信号微弱、可见性差,难以实现高轨飞行器全程稳定可靠的导航定位服务。提出了以空间卫星为时空基准传递平台,向高轨空间区域发射导航信号,从而提高高轨飞行器导航性能的方法,并展开面向高轨空间的北斗导航性能增强星座选型研究。基于卫星可见性、精度衰减因子(DOP)、信号接收门限和所需增强卫星数目等评估指标,仿真分析了基于LEO星座、MEO星座和HEO星座的北斗导航增强性能。

基于综合变轨的高轨远程自主交会规划方法

基于近圆偏差线性方程研究了高轨远程交会问题,基于面内三脉冲变轨策略建立了双层非线性规划模型。外层采用粒子群算法对第1个和第2个脉冲纬度幅角进行寻优,对传统固定在远地点或近地点的方法进行改进。在确定第1个和第2个脉冲纬度幅角后,内层采用近圆偏差线性方程,快速迭代求解第3个脉冲纬度幅角和3次脉冲的速度增量。仿真结果表明,所提规划方法可用更小的燃料代价在指定时间内到达指定的变轨终端,具有工程应用价值。

国外新一代高轨通信卫星平台现状与分析

首先,介绍了国外新一代各类型高轨通信卫星平台的发展现状,给出了Spacebus-NEO、Eurostar-NEO、A2100/LM 2100、SSL-1300、BSS-702HP、Space Inspire、Onesat、BSS-702X、Astranis等卫星平台的主要技术指标。分析了国外新一代高轨通信卫星平台在有效载荷承载力、电推力器、空间展开机构、热控、太阳翼等方面的发展趋势,并分析了高轨通信卫星市场趋势和低成本等方面的发展特点。最后,提出了我国下一代高轨通信卫星平台的发展建议,可以作为发展我国未来高轨卫星平台的参考。

基于并行遗传算法的高轨卫星导航选星方法

高轨航天器自主导航能力在北斗三号卫星导航系统建成后得到了增强,但是也带来了部分时刻可见星数量冗余的问题。为降低运算量以保证服务的实时性,提出一种利用多种群并行遗传算法(PGA)进行快速选择当前最优可见星组合的方法。该方法将加权精度因子(WDOP)作为适应度评判标准,利用粗粒度式并行划分成的多个子种群进行搜索加速,并通过变异因子差异化设置与子种群间的信息交流来提高搜索能力。对多个典型高轨环境下7颗及以上选星任务的仿真测试表明,基于PGA的选星方法解相比遍历法所求最优解绝对误差平均值小于0.1,相对误差最大不超过1%。仿真结果表明,在典型高轨环境F1接收机利用四系统组合导航时,所提方法可以有效地快速、准确完成指定卫星数的选星任务。

面向高轨卫星的探测集群接入机制设计

利用高轨卫星高效回传集群探测数据以获取决策优势,是现代战争中不可或缺的一环。为实现探测数据近实时传输,集群卫星接入响应时间需要进一步缩短。面向集群规模扩展、高轨卫星通信链路较长且时断时续场景,针对现有接入机制在单次接入时延较大情况下仍需反复冲击重传问题,提出一种基于编队维护信息的探测集群编队非正交接入(FMI-NOMA)机制。该机制利用集群节点间可交互特性,采用选举算法汇聚信息以降低同时接入节点数量;结合功率域非正交技术,在避免大量节点反复尝试接入卫星的同时,提升节点接入成功概率,实现集群高轨卫星接入性能提升。综合考虑集群节点数量、编队链路与星地链路中断率等因素,建立接入时延与资源效率性能分析模型及资源效率最优化模型,分析优化单次接入节点数量与维护次数等机制参数。仿真结果表明,FMI-NOMA机制相较于竞争解决的多样性时隙ALOHA(CRDSA)机制及改进的CRDSA3机制,资源效率提升了约45%、接入时延降低了约12%,在编队规模扩展、星地链路时断时续的高轨卫星接入场景下更具优势。

高轨凝视卫星基于AIS数据的海洋图像几何精校正方法

针对高轨凝视卫星存在难以选取地面控制点从而在一定程度上影响卫星性能发挥的问题,文章将连续成像的凝视卫星与船舶自动识别系统(AIS)数据有机结合起来,充分利用AIS数据定位精度高、更新频次快、与高轨凝视卫星配准性好的特点,将船舶AIS数据作为控制点对海洋区域进行几何精校正。根据海洋较地面平坦的特点,基于多项式校正法,设计了两种针对高轨凝视卫星的遥感图像校正策略,并利用高分四号卫星和商用AIS数据进行了验证比对,给出了应用建议。分析结果表明:采用AIS数据可有效提升高轨凝视卫星海洋遥感图像定位精度,可为高轨凝视卫星影像快速几何精校正策略设计提供参考。

基于多星座GNSS的高轨航天器组合导航性能评估

高轨航天器采用多星座GNSS(包括BDS、GPS、Galileo、GLONASS)导航时存在可见卫星数少、定位误差大和难以保证持续性等问题,而随着北斗三号全球卫星导航系统的正式开通,有了更多提供导航服务的在轨卫星,能大幅增加高轨航天器可用的卫星数量并显著改善其定位性能。针对典型中高轨道航天器场景,开展了基于含北斗三号的多星座GNSS的组合导航定位性能仿真和评估。仿真结果表明,基于紧组合定位算法的典型高轨航天器可以获得米级的定位精度,与松组合定位模型相比,在可见卫星数量较少时仍可保证误差不发散,验证了当前多星座GNSS背景下典型高轨航天器应用紧组合定位时的误差水平,特别是基于并行遗传算法(Parallel Genetic Algorithm,PGA)下的GNSS/SINS紧组合算法可进一步改善定位精度。

高轨遥感卫星持续跟踪多个动目标的任务规划方法

对多个动目标持续跟踪成像是高轨遥感卫星的重要任务之一。为此,文章提出了高轨遥感卫星对多个动目标持续跟踪的任务规划方法。以卫星姿态机动次数和姿态机动角最小为优化目标,以卫星对动目标持续跟踪的起始、终端状态、服务次数约束及时间分配的限制为约束,建立高轨遥感卫星姿态机动对多个动目标的调度模型。在此基础上,采用遗传算法生成高轨遥感卫星在每个任务周期对多个动目标调度的任务序列,结合九宫格跟踪算法完成对多个动目标的持续跟踪。仿真结果表明:任务规划方法可以成功对1个高速动目标及多个中低速动目标进行跟踪监视,具有很好的适应性。

一种基于深度学习的高轨卫星CEI信号频率估计算法

针对高轨卫星连线干涉测量(Connected Element Interferometry,CEI)信号的高精度频率估计这一难题,建立了CEI中的正弦信号频率估计模型。设计了基于深度学习框架的CEI信号频率估计算法,将算法划分为基于前馈深度神经网络的频率表征模块和基于卷积神经网络的频率计算及估计模块,在此基础上设计了各模块的具体结构和学习训练流程。对于算法的核心模块进行了仿真实验验证,并将所提算法与前人的相关算法进行了比较与分析,证明了该算法的有效性、稳定性和优越性。

高轨导航接收机的时钟辅助定位算法

针对高轨卫星导航接收机接收信号弱、可用卫星少及定位精度差的问题,提出利用恒温晶振的频率稳定性抑制观测噪声,进一步改善定位精度的时钟辅助定位算法。通过区分星历星钟误差和用户测距误差在本算法中的不同传递路径,在理论上给出了算法的定位精度与星座几何构形之间的关系,并指出本算法在高轨场景下具有显著的精度优势,在低轨和地面场景下没有精度优势。仿真试验证实了算法的有效性,在典型的高轨场景下,本算法的单点定位误差仅是标准算法的1/10。

我国首张高轨卫星互联网初步建成

近日,首张完整覆盖我国国土全境及“一带一路”共建国家沿线重点区域的高轨卫星互联网初步建成。近年来,随着中星16号、中星19号和中星26号高通量通信卫星相继成功发射,中国航天科技集团有限公司中国卫通已初步建成首张完整覆盖我国国土全境及“一带一路”共建国家沿线重点区域的高轨卫星互联网。

高轨空间碎片光电观测技术综述

高轨空间碎片(一般指轨道高度高于20000公里)的光学观测是近年来空间碎片研究领域中重要的研究主题之一。它在目标的探测、跟踪、识别等领域有着广阔的应用前景。目前对其物理特性的有效研究手段主要是基于时间序列的测光观测,基于同时性的多色测光观测,基于低色散的光谱观测以及基于偏振的光学观测。该文将重点从此四个方面回顾目前的研究现状和常用的处理方法,并对研究难点和未来发展趋势作了分析和阐述。

高轨卫星星载计算机优化设计与实现

首先对当前星载计算机系统在高轨卫星领域的应用现状进行了分析,主要涉及处理器最小系统的存储器设计、数据共享及总线协议设计等。针对上述3个方面存在的不足,提出了处理器最小系统存储器优化设计方案,解决了存储器应用与选型的困境;采用“存储器+FPGA电路”的设计方法,实现了主备机数据共享;提出了一种自适应总线协议设计方法,解决了1553B总线协议通用性较差等问题。提出的设计方法,在中国下一代大容量通信卫星平台的星务计算机系统中得以应用,并取得了较好的效果,为星载计算机系统后续优化设计工作提供了新的思路。

基于GNSS的高轨卫星定位技术研究

利用全球卫星导航系统(GNSS)进行导航定位具有全球、全天候、实时和高精度的优点,应用于高地球轨道(HEO)卫星的定位,能够提供精确的轨道和姿态确定,并且可以克服目前主要利用地面测控系统对HEO卫星进行定位的设备复杂、投资高等缺点,使得自主导航成为可能.本文对利用GNSS的高轨卫星定位相关技术进行了研究,分析了单一GNSS系统和多个GNSS组合系统的卫星可见性、动态性和几何精度因子(GDOP).通过仿真分析表明,利用组合GNSS系统并通过提高GNSS接收机灵敏度的方法,可以解决GNSS进行HEO卫星定位的相关问题,并能保证HEO卫星定位精度的要求.

基于全球导航卫星系统的高轨卫星定轨理论研究及仿真实现

由于地基定轨系统的局限性,提出基于全球导航卫星系统(GNSS)的高轨卫星定轨方法,并设计实现了高轨卫星天基定轨仿真软件。结合高轨卫星天基定轨的特点和GNSS的建设现状,研究卫星可见性算法和星间观测模型,综合轨道积分和Kalman滤波方法的优点,提出确定高轨卫星轨道的积分滤波方法。仿真结果表明基于GNSS完成天基定轨增加了卫星的观测量,提高了定轨精度。最后在理论研究的基础上,自主开发了集STK、Matlab和Visual C++为一体的高轨卫星天基定轨仿真平台。为北斗系统应用于高轨卫星天基定轨提供了理论上的参考依据和模拟工具。

利用GPS实现高轨卫星定位的抗远近效应算法

针对GPS应用于高轨卫星定位面临的远近效应问题,提出利用正交相关的联合极大似然估计算法来对GPS信号进行二维搜索,可以得到正确的码延时及多普勒估计.极大似然估计算法首先利用滑行相关法对仿真信号中的强信号进行搜索,得到强信号模型,然后利用正交相关去掉强信号,最终实现对弱信号的正确捕获.本文对高轨卫星接收到的GPS信号进行了功率分析,并建立了信号模型,进行了算法仿真.结果表明,这种估计算法能够提高二维搜索性能,有效解决远近效应问题.

美国高轨天基态势感知技术发展与启示

太空是国家新边疆,太空活动是国家意志和战略意图的重要体现,是国家利益拓展的重要保障,太空安全已成为国家安全的重要组成部分.经略太空感知先行,空间态势感知是指获取和认知空间态势信息,包括空间目标监视和空间环境监测,是进一步开展空间操控和空间对抗的基础.本文首先梳理了美国空间态势感知领域相关条令的发展历程,介绍了美国高轨领域几个典型态势感知项目的实施情况,总结了其中4项关键技术,包括进入空间、自主运行、交会对接导航与控制和多角度立体成像技术.最后,本文从太空态势感知体系建立、天基自主感知系统、发展空间攻防对抗能力几个方面给出了发展建议.

高轨卫星机热一体化星敏感器支架设计

传统轻合金金属材料星敏热器支架由于热膨胀系数一般为10-5 /℃,空间热环境下,星敏感器安装面热变形较大,不能满足高精度卫星使用需求。文章给出了一种高刚度高精度微变形机热一体化星敏感器安装支架设计方法,试验表明:星敏感器支架与星敏感器组合体一阶固有频率178.4 Hz,具有足够的刚度特性,星敏感器安装面力学环境水平远优于允许值,有效保护了星敏感器的光学部件;同时在轨极端工况下,星敏感器安装面指向最大热变形变化量为6.41″,峰值为1.58″,实现了卫星在轨姿态确定精度优于2.8″,满足了卫星高精度定姿及图像导航配准要求。

基于高轨光学监视平台的定轨精度分析

高轨光学监视平台具有获取高轨空间目标态势信息的优势。本文主要研究基于高轨光学监视平台的空间目标的改进轨道确定算法和精度评定方法,分析了高轨光学监视平台对高、中、低轨三类典型空间目标的定轨精度,用观测值残差和估计参数协方差两种方法对定轨精度进行评定,并讨论光学观测误差对定轨结果的影响。通过仿真实验可以得出,高轨光学监视平台对这三类空间目标的定轨误差都在千米级,观测系统误差是定轨误差的主要来源。