低轨道高压太阳电池阵充放电效应试验

针对我国空间站采用的高压太阳电池,开展低轨道等离子体环境下高压太阳阵样品充放电效应试验,在实验室复现了高压太阳电池阵静电放电和二次放电现象。结果表明,高压太阳电池偏置电压为-70 V时开始出现静电放电,且静电放电次数随着偏置电压的减小而增大,并在高密度的等离子体环境下更容易发生静电放电。当偏置电压为-100 V,串间电压为80 V时观测到了二次放电。

一种偏置动量轮在轨维护的变带宽控制方法

针对长寿命运行卫星在轨维护中出现的备份偏置动量轮离散性差异较大,导致俯仰角收敛缓慢的问题,在姿态现象分析的基础上,根据卫星姿态动力学原理,建立偏置动量轮工作模式下的俯仰姿态的PID(Proportion Integration Differentiation,比例积分微分)控制模型,并进行系统开环与闭环传递函数公式推导。然后在伯德图(Bode Diagram)基础上,重点分析相位裕量的敏感参数,给出俯仰姿态控制回路的带宽调整方法,实现变带宽控制。卫星偏置动量轮在轨切换维护的结果表明,通过及时调整PID参数,减小回路带宽,可以有效改善相位裕量,保持卫星控制性能,实现俯仰姿态快速收敛,且俯仰角控制精度优于0.03°,取得较好的应用效果。

倾斜船舶在随机海浪中的生存概率分析

应用安全池思想研究随机海浪中倾斜船舶大幅横摇运动及倾覆概率问题.船舶横摇运动微分方程充分考虑了船舶阻尼和恢复力的非线性以及海浪激励的随机性.应用谐加速度方法求解船舶非线性横摇运动微分方程.绘制了船舶在不同倾斜角下的安全池,并据此得出了船舶的安全概率.研究表明:倾斜角对船舶的稳性影响很大,在同等激励下,倾斜角越大,船舶的安全池面积越小,倾斜船舶在较小的海浪激励下就可以倾覆.

偏置动量卫星东西位置保持策略优化方法

针对偏置动量卫星的特点,提出了一种偏置动量卫星东西位置保持策略优化方法。根据单自由度轮控系统的控制方式、角动量管理的控制方法,以及角动量管理对卫星轨道的影响,基于动量轮转速的变化建立了推力器喷气效率、轨道元素变化量计算模型,提出了可延长东西位置保持周期的轨道控制优化策略。实际轨控任务应用结果表明方法控制效果良好。

一点多星轨道计算精度研究

应用理论分析和计算机模拟相结合的方法，讨论了卫星动力学模型中多种误差因素对一点多星轨道计算精度的不同影响，给出了星间相对位置计算的主要误差因素及其限制要求．并在此基础上，对一点多星的轨道计算和跟踪测量方法。

平均地磁控制器的研究

针对小卫星单独利用三轴磁力矩器控制姿态可能出现失控的情况,研究了偏置动量轮与三轴磁力矩器组合控制的方案.其中,动量轮提供常值的俯仰轴偏置动量,并与依据轨道平均法设计产生的磁控力矩一起完成三轴对地定向的任务.通过在高、中、低倾角轨道上的大量仿真,表明这一方案在各种轨道上都能取得较好的控制效果,即便在几种磁力矩器故障情况下也能很好地稳定住卫星姿态.

LEO卫星星下点轨迹保持策略优化研究

在轨运行的LEO(low earth orbit)卫星绝大多数是太阳同步回归轨道,为了保持其轨道特性并满足星上载荷工作条件,必须进行星下点轨迹保持。分析了倾角偏置实现降交点地方时保持的同时对星下点轨迹漂移的影响,以及半长轴衰减和倾角长期变化引起的星下点轨迹漂移,给出了增大半长轴偏置量的星下点轨迹保持方法和计算模型。仿真结果显示,此方法不但满足轨迹保持要求,而且减小了轨道维持频度,在工程应用中有重要的意义。

低轨偏置动量卫星气动干扰力矩补偿控制研究

针对低轨卫星由于气动干扰力矩较大导致偏置动量控制精度较低的问题,理论分析了气动干扰力矩并进行建模,讨论了基于角动量与角速率作用产生陀螺力矩的影响。固定偏置动量卫星X、Z轴基于磁力矩器控制,气动干扰力矩严重时又处于磁不可控区,为确保姿态控制精度,考虑增加1台反作用飞轮抑制气动干扰力矩,反作用飞轮可与偏置动量轮组成单自由度偏置动量控制,反作用飞轮用作补偿轮,沿X轴安装。采用飞轮角动量补偿和磁补偿方法提高固定偏置动量控制精度:为防止赤道上空X轴处于磁不可控区时补偿轮角动量变化对X轴的干扰,对补偿轮角动量输出进行限幅,给出了补偿算法;为防止反作用飞轮限幅后角动量对Z轴产生干扰,设计了磁补偿控制策略。仿真结果表明:在同时采用角动量补偿和磁补偿后三轴姿态控制精度0.2°,较无补偿时有大幅提高。

LEO星载GNSS精密定轨经验加速度优化方法

该文针对LEO星载GNSS简化动力法定轨中的力学模型不准确问题,讨论了以伪随机脉冲作为经验加速度的优化方法,实现力学模型偏差的补偿:首先,讨论了LEO星载GNSS定轨中经验加速度估计与定轨精度的制约关系,针对伪随机脉冲经验加速度估计优化问题,设计迭代逼近的方法,确定伪随机脉冲参数估计频度及约束条件。然后,以JASON-1实测星载GNSS数据为例,说明伪随机脉冲经验加速度优化的步骤和过程,并确定该卫星优化估计策略和定轨性能。

Swarm低轨卫星星座的GPS接收机差分码偏差估计

差分码偏差(differential code bias,DCB)是指由全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)信号接收和发射硬件导致的频率相关的偏差项,对电离层估计有显著的影响,在利用GNSS观测数据提取电离层总电子含量时需要被精确修正,研究利用低轨卫星的星载GNSS观测数据估计DCB尤为重要。使用Swarm星座3颗卫星GPS接收机2016年1月的双频观测值,设计了独立估计和联合估计两种估计方案,采用附加限制条件的间接平差方法对GPS卫星以及星载接收机的DCB进行估计。以中国科学院和德国宇航中心的DCB产品作为参考,分析了两种估计方案的精度和稳定性,相较于独立估计方案,联合估计方案得到的GPS卫星DCB的稳定性较独立估计方案提高了16.6%,且与参考DCB具有更好的一致性。