Drag-free卫星编队的发展现状和趋势研究

分析了Drag-free卫星编队的发展历程,就动力学建模与系统控制方法进行了综合调研和分析,提出了Drag-free卫星编队的应用前景和需要解决的关键技术,为我国未来空间环境与空间天气等超高精密探测奠定一定的基础.

近地单质量块Drag-Free卫星自适应控制方法

为了实现Drag-Free卫星中卫星本体对内部质量块的高精度跟踪,首先推导了近地环境下卫星与质量块的相对运动动力学方程,并分析了影响二者相对运动的主要干扰源,针对单质量块Drag-Free卫星的位移模式设计了自适应控制器,适用于卫星质量和空间干扰为定常或慢变未知量的情况,且在卫星质量和外部干扰为未知常值的假设下,控制器能够保证卫星对质量块跟踪误差的全局渐近收敛,最后给出了仿真场景以说明本文方法的有效性.

基于大气阻力实时辨识的Drag-free卫星最优控制研究

研究了基于大气阻力实时辨识的Drag-free卫星最优控制。将Drag-free卫星和其内部的验证质量等效为两颗内、外编队卫星并建立动力学方程,推导了基于卫星和验证质量的相对运动状态观测值反演大气阻力的算法。建立了状态最优调节器模型,采用动态规划求解经典的二次型最优控制。对低轨圆轨道Drag-free卫星的仿真计算结果表明方法的求解精度较高,计算消耗较小。

仅有单个陀螺的Drag-free卫星初始速率阻尼模糊控制研究

研究了在仅有偏航姿态测量陀螺时,利用Drag-free卫星与其内部定向体间的相对状态观测值实现姿态确定的方法。针对Drag-free卫星的特点,建立了定向体的空间姿态观测模型和Drag-free卫星的姿态动力学方程,据此推导了用于姿态确定的Kalman滤波算法。为实现初始速率阻尼阶段Drag-free卫星的三轴姿态稳定,设计了模糊控制律。仿真结果验证了方法的有效性。

手机直连卫星关键技术分析与发展展望

手机直连卫星技术的快速发展是卫星载荷技术突破、手机终端技术创新、体制标准制定并验证等多种因素叠加的结果,通过对手机直连卫星发展现状的介绍,总结了手机直连卫星的2条技术路线和3种实现方式。面对星地频率共用、星载天线、星载基站等技术瓶颈,结合实际系统和应用场景给出了重点研究内容。探讨了作为5G通信重要组成部分和6G通信基础支撑的手机直连卫星技术未来的发展方向。

HOI延迟对LEO卫星简化动力学POD的影响

通常使用无电离层(IF)线性组合(LC)消除低地球轨道(LEO)卫星简化动力学精密定轨(POD)一阶电离层延迟误差,忽略了高阶电离层(HOI)延迟误差。随着LEO卫星POD技术的发展,计算不同轨道高度的HOI延迟并探索其变化已成为进一步提高POD精度的重要手段。首先,使用国际参考电离层-2016(IRI-2016)和国际地磁参考场第13代(IGRF-13)模型,计算电离层穿刺点(IPP)位置和地磁场强度。其次,使用平滑星载GNSS数据计算电离层斜路径总电子含量(STEC)。然后,分别计算GOCE、GRACE-A和SWARM-A/B卫星的二阶和三阶电离层延迟。最后,评估了HOI延迟对LEO卫星重叠轨道分析、卫星激光测距(SLR)检核和精密科学轨道(PSO)比较结果的影响。实验结果表明:HOI延迟对LEO卫星简化动力学POD的影响大约在毫米至厘米的数量级上;HOI延迟对LEO卫星简化动力学POD外符合精度的影响分别达到0.92,0.22,0.21和0.18 mm;随着LEO卫星轨道高度的增加,HOI延迟对LEO卫星简化动力学POD的影响减小。

卫星互联网支撑跨域无人集群作战

跨域无人集群作为一种颠覆性的未来全新作战模式,其作战效能的发挥极大地受限于通信组网能力。近年来,卫星互联网凭借其广覆盖、低延时、高宽带及低成本等技术优势,在全球快速发展,是进一步发展跨域无人集群作战模式的关键。文中针对未来水下无人系统的发展趋势和现实需求,介绍了卫星互联网的发展、技术优势以及跨域无人集群的作战概念,深入分析了卫星互联网支撑跨域无人集群作战的优势,提出了结合卫星互联网技术与空域、海面、水下作战域无人集群相结合的空海跨域无人集群作战网络,并综合分析给出了技术架构,可为未来跨域无人集群作战研究提供参考。

基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

手机直连低轨卫星的应用场景及业务需求分析

手机直连卫星是低轨(low earth orbiting,LEO)星座系统的重要应用方向之一。概述了手机直连卫星的主要技术路线、应用场景及业务类型;分析了低轨星座的建设成本、承载能力、运营收入;提出了我国手机直连卫星通信的主要应用应以广覆盖、海量连接为主,而卫星大流量宽带上网应用存在商业闭环的风险;最后探讨了结合应用需求的技术发展建议。

分段分策略调度的遥感卫星任务规划架构

随着遥感卫星对各类应用的支撑保障不断深入,卫星任务规划系统面临的外部环境复杂多变,如卫星轨道调整、在轨突发故障、任务随机到达、成像条件变化等,应急突发事件发生的随机性大大提高,传统的定期集中式任务规划架构逐渐无法满足高时效、高响应要求。通过分析系统外部环境种类及变化规律,设计分段分策略调度的任务规划架构,以及相应的调度策略和对象状态管理机制,实现对应急突发事件的高效响应能力。并在某遥感卫星任务管控系统项目中采用该技术架构并研制相应软件。系统实际运行结果表明,该分段分策略的任务规划技术架构基本上满足了外部环境动态变化引起的高适应和高响应要求,极大提升了系统的自动化程度和时效性指标。

多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化系统

基于中尺度数值预报模式WRF和WRFDA同化系统,实现多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化,并对同化产品进行评估和应用。2018年同化试验结果表明:通过质量控制和偏差订正,AMSU-A资料第5~9通道亮温观测增量O-B(观测值O和背景场的正演辐射模拟值B的差值)的标准差有效降低,同化后各通道亮温分析残差O-A(观测值O和分析场的正演辐射模拟值A的差值)的标准差有效降低。同化预报产品被应用在暴雨强对流个例和台风个例中,取得良好效果。

低轨倾斜轨道卫星太阳电池阵防遮挡设计与分析

低轨倾斜轨道卫星轨道面光照角周期变化,太阳电池阵受照情况复杂,其输出电流呈现波动。为此,文章分析卫星各种工况下的本体遮挡面积,结合太阳电池阵遮挡工作特性分析及阴影遮挡试验结果,开展太阳电池阵防阴影遮挡设计,并采用投影法进行卫星本体遮挡影响分析。结果表明:卫星本体遮挡时,电流损失预计值与在轨遥测电流损失值基本一致,分析误差小于2%。上述分析结果可为卫星复杂遮挡工况下电源系统能量平衡设计提供参考。

低轨遥感卫星全时在线测控技术综述

本文分析了低轨遥感卫星实现全时在线的4个随时需求,概述基于中继、北斗以及移动通信卫星系统等开展低轨遥感卫星天基测控的现状,提出了对应的天基测控方案,对比分析了各种途径的特点,提出构建天地基综合测控服务体系、发展多手段一体化综合测控终端、优化遥感卫星分级分类测控运管策略等设想,为实现低轨遥感卫星全时在线、随时指控应用探索了一种发展路径。

北斗导航卫星系统在水利行业的应用与展望

北斗导航卫星系统是我国重要的时空基础设施,建设以来已经广泛应用于社会经济多个领域。智慧水利是新阶段水利高质量发展的最显著标志和6条实施路径之一,北斗导航卫星系统为智慧水利提供了强大的技术支撑,为数字孪生水利建设提供了重要的时空基准和高精度的位置及通信服务。从北斗导航卫星系统的功能视角,选择水利工程变形监测、水利巡检、水文监测数据传输等典型应用场景,分析了北斗导航卫星系统的应用现状;同时,还讨论了北斗遥感技术在水位监测、土壤水分反演和大气水汽反演等方面的应用情况;最后,展望了北斗系统在水利领域的发展趋势,指出其应用场景和领域将持续拓展、应用规模将不断增长,以及与新技术融合应用将不断增强,随着北斗导航卫星系统技术的持续创新和应用范围的进一步扩大,北斗导航卫星系统在未来水利行业中将发挥越来越重要的作用,它将成为加快水利新质生产力、推动水利高质量发展的重要推力。

5G通信技术对卫星电视节目传输的影响及发展

【目的】我国5G通信技术的成熟与发展,开始对诸多传统行业造成冲击。比如卫星电视节目传输在5G通信技术出现之前,通常拥有较高延迟,影响电视节目传输效率。而将5G通信技术应用于卫星电视节目传输中,能够提高卫星电视节目的传输效率。【方法】文章从5G通信技术角度出发,首先探究了5G通信技术下传输技术的发展趋势,其次分析了5G通信技术对卫星电视节目传输的影响,最后为5G通信技术下卫星电视节目传输提供了一些发展对策。【结果/结论】通过分析发现,5G通信技术能够从发展、行业、市场、干扰四个方向,对卫星电视节目传输带来影响,因此通过采用转变卫星电视节目传输模式、完善5G通信技术与卫星电视节目传输场景与框架、加快对5G基站的施工管理与建设、利用5G通信技术丰富卫星电视节目用户体验等发展对策,能够在提高卫星电视节目传输效率的同时,进一步扩大卫星电视行业的市场竞争优势。

卫星遥感赋能旱情监测:进展与展望

我国干旱灾害发生频繁,造成的损失严重。传统的干旱监测主要基于气象和水文数据,在监测面上的旱情时存在局限。基于新质生产力开展旱情监测迫在眉睫,也是新时期干旱灾害防御工作的重要着力点。近年来,随着卫星遥感技术快速发展,大范围、高精度、高频次、全天候对地观测能力基本形成,旱情遥感监测由早期的模型研究向业务化应用方向发展,多源遥感星地协同旱情监测、精细化旱情综合评估以及遥感、水文气象耦合的旱情预警是未来发展趋势。

遥感卫星任务智能决策的机器学习方法研究

基于遥感卫星任务决策的特点,研究如何采用机器学习方法对执行任务时产生的大量动作、指令和遥测数据进行分析和训练。为了给遥感卫星任务建立机器学习方法,探索机器学习辅助遥感卫星任务智能决策的可行性,并探讨机器学习模型对卫星任务数据的适应性和处理效率。借鉴地面相关人工智能系统成熟的机器学习架构,研究建立遥感卫星任务相关智能决策的机器学习方法,并给出了机器学习的样例。研究结果表明:机器学习方法的适应性很强,初步实现了遥感卫星自主任务决策,并达到一定的准确率,对卫星任务智能决策技术进行了有益探索。

应用紫外敏感器的高轨卫星自主导航技术

针对高轨卫星在无地面测控站支持下难以实现高精度自主导航,卫星的自主生存能力不足的问题,文章提出一种利用地球紫外波段和恒星可见光波段为卫星进行自主导航的技术并进行了在轨验证,该导航方法利用视场1观测恒星可见光波段,视场2观测地球紫外波段。视场1利用星敏感器全天球识别算法识别所有恒星星像,识别结果的光轴指向作为恒星矢量;视场2被用来对地球紫外波段轮廓成像,计算得到地心矢量在卫星本体坐标系中的方向,通过高精度的系统偏差标定,实现了目前国内较高精度的高轨卫星天文导航应用。

面向卫星常规测控任务的地面站资源调度

卫星测控任务的地面站资源调度问题是在特定的时间和约束条件下,根据卫星的常规任务要求,为卫星分配相应的地面站资源,从而得到能够满足卫星任务要求的资源分配和调度方案。基于实际应用,分析卫星测控任务的调度问题,考虑资源调度过程中涉及的卫星时间约束和资源约束,建立卫星测控任务中地面站资源调度的数学模型。设计2个阶段遗传算法,第一阶段选择卫星执行任务的圈数,第二阶段选择任务弧段,逐步减小搜索的解空间。仿真研究结果表明,2个阶段遗传算法能够较好地解决多卫星多约束的测控资源调度问题。

低轨星座卫星快速开发与验证方案设计

针对低轨星座卫星快速开发与验证需求,提出试验星+工程星+接口验证平台(VPI)并行研制验证方案。通过工程星研制,对卫星结构、总装设计及供电主通道、推进贮供主通道等设计进行验证,支撑试验星设计优化与结构投产;VPI对星上电子单机接口、星上软件等进行迭代验证。通过试验星研制,对低轨星座卫星功能性能全面验证,确定星座卫星基线。该方案经多颗卫星实施验证,有效提高了低轨星座卫星验证效率。