院士特约稿

• 国产光学卫星影像几何精度研究

  李德仁;张过;蒋永华;沈欣;

  受卫星设计和关键硬件制造水平的限制,我国高分辨率光学卫星影像的自主几何定位精度与国际先进水平仍有一定差距。针对在轨的国产光学卫星的影像几何精度问题,文章从误差源分析入手,提出了国产光学卫星影像几何精度提升理论和方法,通过在卫星数据处理过程中自动检测、消除包括设备安装,姿态、轨道测量,相机畸变,时间同步等多种误差,提高了卫星影像的几何精度;并对高分辨率卫星数据的几何精度提升状况进行了验证。结果表明:经过所提出的几何精度提升方法处理后,国产卫星的带控制点影像几何定位精度均可达到1.5像素,显著优于原设计指标。

  2016年01期 v.25;No.116 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1363K]
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研究与设计

• 超低轨航天器气动设计与计算方法探讨

  胡凌云;张立华;程晓丽;靳旭红;丁延卫;

  对于运行在150~300km高度的超低轨航天器,气动力是轨道与姿态控制须考虑的主要扰动因素。文章首先剖析了超低轨航天器气动构型的关键要素,提出了本体截面与长细比、翼面形状与布局的设计准则;从来流特性、气体-表面作用、航天器物理特性3个方面阐述气动建模的内容与方法;综合运用射线跟踪平板(RTP)与试验粒子蒙特卡洛(TPMC)2种自由分子流模拟方法,提出一种适合工程应用的气动计算与飞行仿真流程。最后,以重力梯度测量卫星为实例,开展了初步的方案设计、模型确认与方法探索,验证了气动建模与计算流程的正确性。文章所提出的气动研究思路,对超低轨航天器的气动设计、计算等工作,均具有一定的参考意义。

  2016年01期 v.25;No.116 10-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 2165K]
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• 卫星编队连续推力控制的燃料平衡方法

  段晨阳;赵亚飞;张世杰;孔宪仁;

  在卫星编队飞行中,编队重构等机动过程会导致整个编队卫星之间燃料消耗不均匀,甚至出现某一成员卫星燃料消耗完,而导致整个编队构型提前结束乃至任务失败。针对该问题,文章提出了在卫星编队轨道重构过程中可采用的一种燃料平衡方法,即基于连续推力控制,以燃料最优为控制目标,通过建立燃料消耗函数,推导了不同相位角及重构半径时的最优控制加速度,通过减小各从星之间的燃料消耗函数的差异,使得不同成员卫星燃料消耗差别最小。编队卫星燃料平衡程度取决于初始相位角,文章给出了最佳初始相位角的表达式。最后,对以一主二从的三星编队在从星轨道重构中的从星燃料平衡问题进行了仿真,分别验证了卫星编队连续推力控制方法和编队卫星燃料平衡方法的正确性和有效性。

  2016年01期 v.25;No.116 19-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 872K]
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• 一种重力测量卫星静电加速度计在轨标定算法

  辛宁;邱乐德;张立华;刘乃金;

  静电加速度计是低低跟踪(SST-LL)重力测量卫星的关键载荷之一,其性能直接影响地球重力场空间变化率的测定结果。为了确保静电加速度计长期在轨工作,结合扩展卡尔曼滤波估计算法,提出了一种应用动力学方法确定静电加速度计校准参数的算法。首先建立静电加速度计及K频段测距(KBR)系统的量测模型;然后将高精度地球重力场模型和静电加速度计观测数据代入扩展卡尔曼滤波算法的状态方程中,将KBR系统观测数据代入观测方程中,建立静电加速度计在轨标定模型。数学仿真结果表明:静电加速度计的标度因子和零偏估计误差均在0.2%以内,实现了卫星静电加速度计较为精确的标定。

  2016年01期 v.25;No.116 25-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1251K]
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• 点式连接航天器等效刚度模态分析方法

  石川千;周徐斌;张永涛;杜冬;李昊;

  针对点式连接航天器受接触影响而产生的非线性特性,提出了利用线性等效刚度代替非线性刚度以计算点式连接航天器模态的分析方法。首先采用有限元软件对点式连接航天器的非线性刚度进行分析,并基于非线性振动和结构动力学的原理,建立了等效刚度的计算方法。将等效刚度代入广义弹簧单元,最终获得点式连接航天器的简化模型并分析其模态。模态分析结果与试验结果对比显示,相比于传统分析方法,基于等效刚度的简化模型精确地预测了点式连接航天器的模态,有利于提高点式连接航天器的动力学仿真分析精度。

  2016年01期 v.25;No.116 31-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1463K]
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• 卫星复合材料桁架结构多级优化设计方法

  苏若斌;陶炯鸣;孔祥森;

  针对卫星用复合材料桁架结构,提出一种多级优化设计方法,对复合材料桁架结构的空间构型、几何参数以及材料铺层角度开展协同优化设计。该方法能够在缩减优化问题求解规模,提高解算精度的同时,获得兼顾结构刚度、强度、稳定性、质量以及在轨热变形的综合最优结果。最终通过工程算例,验证了文中提出优化设计方法的有效性。

  2016年01期 v.25;No.116 40-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 989K]
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• 星载环形天线动力系统传动效率研究

  冯涛;肖勇;赵将;张欣;杨军刚;

  针对星载环形天线动力系统的传动效率进行了研究,推导得出了驱动力最大值的解析表达式,通过数值计算与试验验证发现,传动效率对环形天线驱动力最大值影响较大。用解析表达式对天线展开过程中传动效率进行分析,得出桁架单元数、绳索-滑轮间摩擦系数是影响驱动绳索传动效率的关键因素。文章的研究结果可为环形天线动力系统设计提供参考。

  2016年01期 v.25;No.116 46-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 838K]
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• 充气式再入柔性热防护系统热流及结构研究

  黄明星;王伟志;

  建立了充气式再入返回航天器的展开模型,用工程算法对整个再入过程的外热流和温度进行了估算。根据再入过程的外热流和温度条件,参考"充气再入飞行器试验"(Inflatable Reentry Vehicle Experiment,IRVE)典型热防护材料和结构设计,建立了柔性热防护系统结构模型及传热模型,通过ANSYS有限元方法计算出柔性热防护系统各功能层再入过程中的温度响应。文章从功能层材料、功能层铺层顺序和复合功能层三方面,初步分析比较了各种方案的充气式再入柔性热防护系统的防热效果,可为充气式再入返回柔性热防护系统的设计分析提供参考。

  2016年01期 v.25;No.116 52-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1386K]
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• 航天器ISOP直流变换器控制策略研究

  杨双景;

  分析了电压型控制和电流型控制的输入串联-输出并联(ISOP)航天器直流变换器的输入均压、输出均流特性,指出了电压型控制可以实现其输入电压自动均压、输出电流自动均流;电流型控制时其输入端电压等分是不稳定平衡,不能实现其输入端自动均压、输出自动均流。在电流控制模式下提出新的输入均压控制策略。通过1kW样机的仿真和试验结果,验证了文章分析的正确性和控制方法的有效性。

  2016年01期 v.25;No.116 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 2280K]
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• 基于Proximity-1协议的星间测距与时间同步技术研究

  申景诗;左莉华;贺瑞;康旭辉;

  卫星之间信息交互、星间相对测距及时间同步是卫星星座与编队卫星飞行任务的关键技术。文章利用空间数据系统咨询委员会(CCSDS)Proximity-1协议中给出的时间业务,提出了一种非相干双向测距/时间同步方法,在星间信息传输的同时完成星间高精度测距,并详细给出了算法的计算公式推导和模型误差分析,理论分析和实验仿真结果表明:文章提出的方法具有较高的测距/时间同步精度,且功能集成度高,可为星间链路的建设提供技术支持。

  2016年01期 v.25;No.116 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1130K]
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• 天基信息网络低轨非对称路由协议研究

  李伟明;张素娟;申景诗;

  天基信息网络中的低轨道(LEO)卫星因拓扑变化快、轨道周期短,存在较多的信息网络相关节点间的非对称链路。文章从路由表优化和特殊链路处理方案等方面进行研究,提出了一种基于分时的低轨卫星网络路由算法。以星间链路传输时延作为计算代价度量来判断路由选择的优劣,从链路检测、路由计算和数据转发等三部分对路由协议进行描述,并制定了低轨链路处理方案,可以有效地发现网络中的非对称链路,及时进行相应处理。最后,仿真对比分析结果表明,文章所提出的协议方案在非对称链路存在的情况下性能更为优越。

  2016年01期 v.25;No.116 73-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 353K]
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• 天地一体化互联网络中航天器网关的设计及实现

  龙吟;朱珂;丁凯;陈淞;邓松峰;

  当前空间通信的发展趋势是空间通信网与地面通信网融合,建立天地一体化互联网络的信息传输系统。针对空间数据系统咨询委员会(CCSDS)推荐的基于CCSDS空间链路承载网际协议业务(IP over CCSDS)网关协议转换技术,文章提出一种实现天地一体化互联网络的航天器网关的设计思路,即通过研制航天器网关实现IP协议与CCSDS高级在轨系统(AOS)空间数据链路协议的相互转换,并对服务质量(QoS)保证方法进行了设计。针对航天器网络搭建了测试系统平台,并对高清图像、高质量话音、计算机数据和遥测数据等网络数据的传输进行了测试,测试中通过航天器网关进行传输的所有网络数据包均无丢帧现象发生,文章提出的IP over CCSDS网关可用于构建天地一体化互联网络。

  2016年01期 v.25;No.116 77-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1983K]
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• 月地高速再入返回航天器时统设计及验证

  金晟毅;白崇延;张伍;黄昊;李溟;

  月地再入返回航天器在第二宇宙速度下实现服务舱和返回器分离,返回器以半弹道跳跃方式准确地再入并着陆在预定回收区,为了保证返回器的导航精度,对返回航天器的时间精度有一定的要求。为此,文章提出适用于二级信息拓扑结构的多舱段航天器的器上时间维护系统(简称"时统")和相应的地面验证系统设计。通过理论分析和地面验证试验,并结合月地高速再入返回航天器真实在轨飞行数据分析,证明此时统设计能够在较长时间内使月地再入返回航天器的器上时间精度保持在较高的水平。

  2016年01期 v.25;No.116 84-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1127K]
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• 卫星在轨时钟源频率特性评估方法研究及应用

  陈曦;李文东;姜东升;

  针对传统评价卫星在轨时钟源频率特性方法,在实际应用中存在占用地面测控资源、自主性较低及评估精确性受限的问题,提出以星载高稳钟源作为参考频率源,基于遥测数据评价卫星时钟源频率特性的方法,并详细介绍了其方案设计、数据处理流程以及在轨实际应用的情况。该方法具有原理简单、算法简便、资源占用少、应用性强的优势,可有效解决传统方法在实际应用中遇到的问题。

  2016年01期 v.25;No.116 90-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 347K]
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全球高分光学星专栏

• 全球高分光学星概述(二):欧洲

  朱仁璋;丛云天;王鸿芳;邱慧;白照广;

  欧洲高分光学星及其星座主要以欧洲航天局(ESA)和法国、英国、德国、西班牙、意大利等国家研制的卫星为主。法国牵头的军事卫星太阳神-2(Helios-2)地面分辨率(全色)为0.35m;商业遥感卫星主要有法国的SPOT-6/7和昴宿星(Pleiades)星座(分辨率0.5m)以及英国主导的灾害监测星座(DMC)(分辨率可达1m)。亚米级彩色视频成像小卫星正在研制之中。6U立方星星座及米级地球静止轨道光学星等新概念已被提出。地球静止轨道光学星由ESA牵头,应用传统相机地面分辨率可达3m,而未来的概念(光学合成孔径)可使分辨率优于3m。文章着重阐述欧洲地球观测高分光学星的应用、技术状态与发展趋势。

  2016年01期 v.25;No.116 95-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 6504K]
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战略发展与情报研究

• 海洋盐度探测卫星的现状分析和未来趋势

  殷小军;张庆君;王睿;张欢;

  调研了ESA的"土壤湿度和海洋盐度"(SMOS)卫星和后续发展计划,以及NASA的"宝瓶座"(Aquarius)卫星;对比分析了SMOS和Aquarius卫星盐度测量数据的应用情况。结果表明:在低纬度地区,Aquarius卫星的盐度测量精度均优于SMOS卫星,但是在高纬度地区的盐度测量精度较差。针对2颗卫星在应用中存在的同步测量手段欠缺、射频干扰(RFI)等突出问题,提出了相应的解决途径,如增加同步测量和采用多种RFI检测抑制手段。最后,提出了海洋盐度探测卫星的发展趋势,如开展辐射计反演与遥感数据预处理技术、高精度外定标技术和高精度热控技术研究。

  2016年01期 v.25;No.116 119-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 815K]
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• 欧洲航天局月球着陆器概述及启示

  朱汪;

  月球南极位于太阳系中已知的最大撞击坑——爱特肯盆地的边缘,具有独特的科学探测价值,但鉴于多种原因至今尚无着陆器涉足。针对欧洲航天局月球南极着陆的长期论证结果,选取了最新的月球着陆器设计方案,介绍了整器构型和任务飞行过程,总结了光照与通信分析方法、障碍识别与规避和推进系统的实现方式;分析了月尘环境及等离子探测仪、月尘分析仪、月壤挥发物分析仪和可移动载荷等4种有效载荷的功能组成。最后提出了对我国月球探测的建议。

  2016年01期 v.25;No.116 124-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1053K]
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• 欧洲“过渡试验飞行器”再入返回技术综述

  魏昊功;陆亚东;李齐;彭兢;

  欧洲"过渡试验飞行器"(IXV)是在欧洲未来运载器预备工程(FLPP)框架下研发的飞行试验器,主要用于演示验证升力体高超声速再入技术。2015年2月11日IXV成功回收,标志着欧洲在飞行器再入返回技术上实现了新的突破。文章介绍了IXV的发展历程、飞行试验情况,以及主要设计要求和技术指标,梳理了空气动力学、热防护系统(TPS)、制导导航与控制、回收等关键技术的解决途径,可为我国开展相关研究提供参考。

  2016年01期 v.25;No.116 131-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 2857K]
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管理与实践

• BSS-702系列平台低成本设计分析及启示

  杨军;周志成;李峰;裴胜伟;

  美国波音卫星系统-702(BSS-702)系列平台采用分舱模块化设计、电推进辅助变轨和全电推进等技术,有效降低了通信卫星系统的研制与发射成本,是目前国际上单路转发器价格最低的通信卫星平台。文章从发射服务、地面运行维护、总体设计,以及分系统与单机等方面,分析了BSS-702系列平台实现低成本的主要途径,并给出了针对我国下一代大型地球同步轨道卫星平台低成本设计的建议。

  2016年01期 v.25;No.116 141-146页 [查看摘要][在线阅读][下载 1134K]
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信息简讯及其他

• 动态新闻

  <正>长征五号、七号火箭将在2016年首飞据《中国航天报》2016年1月20日消息,中国航天科技集团公司董事长雷凡培近日表示,中国新一代运载火箭长征五号、长征七号将于2016年首飞。目前,长征五号正在海南文昌航天发射中心进行合练,长征七号正在生产中。据了解,长征五号是中国目前研制规模最大、技术跨度最高的航天运输系统工程。其近地轨道运载能力25t,地球同步转

  2016年01期 v.25;No.116 147-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 178K]
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• 科技成果

  <正>中科院研发出瞬时估算PM2.5浓度的新方法据《北京日报》2016年1月12日报道,中科院遥感与数字地球研究所研发团队提出了一种PM2.5浓度遥感瞬时估算新方法,能在高污染状况下实现快速、实时、区域覆盖的PM2.5卫星监测。研究人员基于遥感方法和技术,研究了基于气溶胶光学厚度、细模态比、气溶胶层高、空气相对湿度等遥感参数的PM2.5遥感(简称PMRS)方法,可不依

  2016年01期 v.25;No.116 149页 [查看摘要][在线阅读][下载 50K]
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• 发射短讯

  赵迎龙;瞭望;

  <正>白俄罗斯通信卫星一号发射成功据人民网2016年1月16日报道,当天,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功将白俄罗斯通信卫星一号送入预定轨道。这次发射任务是根据中国航天科技集团公司所属中国长城工业集团有限公司与白俄罗斯共和国单一制生产企业精密电子机械厂于2011年签署的项目合同实施的。卫星由中国空间技术研究院研制,采用东方红四号卫星平台,发射质量为5200kg,设计寿命15年。卫

  2016年01期 v.25;No.116 150页 [查看摘要][在线阅读][下载 48K]
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