海洋二号卫星SLR精密定轨

随着我国第一颗海洋动力环境卫星海洋二号(HY-2)的成功发射并正式投入使用,我国的海洋环境监测与海洋资源探测能力得到了进一步完善和提高.精密轨道跟踪和确定是海洋动力环境卫星的关键技术,也是有效利用包括雷达高度计在内的星载设备观测数据开展海洋科学研究的必备条件.本文介绍了我国首次HY-2卫星激光测距(SLR)国际联测的情况,采用动力学定轨方法,利用6个月的SLR实测数据进行了精密定轨,并通过内符合精度、与DORIS轨道的比较以及站星距检核等方法仔细分析了SLR定轨精度.处理结果表明,HY-2卫星SLR定轨的平均三维位置精度约为12.5cm,径向位置精度好于3cm.这项工作为SLR国际联测及精密定轨在我国对地观测卫星工程中的应用提供了成功范例.     

VLBI 应用于GEO 导航卫星的测定轨

我国区域卫星导航定位系统的星座设计包括了5 颗或更多地球同步卫星, GEO 卫星相对于地面测站的运动较小, 且由于需要维持轨位而必须较频繁地机动轨道, 这两个特点对GEO 导航卫星的精密定轨都提出了新的挑战. 目前已有采用C 波段转发式测距和L 波段直发式伪距测量实现GEO 卫星精密定轨的成功实践. 本文将在探月工程“嫦娥一号”和“嫦娥二号”测定轨中发挥重要作用的VLBI 技术应用于GEO 卫星测定轨, 介绍了VLBI 的测定轨原理和系统差校正方法, VLBI 测量主要约束了GEO 卫星的南北和东西位置分量. 中国VLBI 网(CVN)对某GEO 导航卫星进行了24 h 观测试验, 本文综合利用VLBI 测轨数据和C 波段转发式测距数据进行定轨分析, VLBI 时延测量精度约3.6 ns, 时延率约0.4 ps/s. 分析表明, VLBI 数据提供了对测距数据系统差的标定, 而综合两种类型数据联合定轨可以显著提高卫星机动后轨道快速恢复定轨预报精度.     

利用诺阿-5号卫星影像研究积雪和融雪径流

从六十年代末期开始,美国Barnes等人就已利用气象卫星,天空实验室和大地卫星等进行积雪研究.苏联也曾利用卫星资料研究中亚地区和伏尔加河的春汛预报.我国接收气象卫星云图已有近十年的历史.卫星云图用于气象预报的价值很大,但用于研究积雪尚未引起人们足够的重视.本文是利用中央气象台和上海市气象台接收的诺阿-5     

卫星转发器的时延变化

使用转发式测距观测数据对地球静止轨道(Geostationary orbit,GEO)卫星进行精密定轨时,通常认为卫星转发器时延变化很小,可作为常数和卫星轨道一并求解.事实上这个假定有一定误差,影响了GEO卫星定轨精度.为了研究转发器时延对GEO卫星精密定轨精度的影响,本文对站间单差消除卫星转发器时延与非差常数解算转发器时延两种定轨方案进行了对比.结果发现,转发器时延变化对轨道的影响约为1~2 m.在此基础上,固定差分方法解算的轨道及相关参数,使用非差法反演瞬时转发器时延,结果表明转发器时延变化有明显的周日效应.转发器时延变化规律的发现,为建立GEO卫星定轨精确模型、进一步提高GEO卫星精密定轨以及轨道预报精度具有重要价值.     

Jason-1卫星厘米级星载GPS精密定轨

美法合作研制的Jason-1海洋卫星于2001年2月7日在美国加利福尼亚州成功发射, 它接替已经运行了 9 年的Topex/Poseidon(T/P)卫星, 继续对全球海平面进行高精度的实时监测. 海洋卫星的轨道误差, 尤其是径向误差直接影响卫星测高的效果, 为了能与T/P的测高数据很好地衔接, Jason-1卫星径向轨道须达到2.5 cm精度. 本文利用Jason-1卫星星载GPS实测数据, 通过非差动力学定轨方法, 计算了Jason-1卫星2002年12月19日至2003年1月7日两个cycle的轨道, 并利用与JPL计算的精密轨道比较、轨道重叠检验及SLR检核等多种方法全面地分析了本文的定轨结果. 多种比较结果综合表明, Jason-1卫星径向定轨精度可达到1~2 cm.     

风云四号辐射成像仪及其数据在卫星气象中的应用

人类社会的发展与气象观测密不可分,通过气象卫星观测气象是气象预报的重要手段。气象卫星主要分为极轨气象卫星和静止气象卫星两类。辐射成像仪一般是各类气象卫星的核心载荷,用于获取目标不同光谱波段的辐射数据。卫星气象是指对气象卫星获取的辐射数据进行分析处理,利用分析结果进行气象和气候预报。本文重点介绍了中国最新研制发射的第二代地球静止气象卫星--风云四号辐射成像仪的性能和技术特点,并介绍了辐射成像仪数据产品在卫星气象中的应用。     

多种测量技术条件下的GEO卫星定轨研究

提出了基于SLR和转发式测距数据的GEO卫星定轨方案, 探讨了两种新的C波段转发式测距设备的系统时延精确标定方法, 包括激光并置比对法和联合定轨法, 其中激光并置比对法的时延标定精度为0.5 ns, 联合定轨法的时延标定精度优于1 ns. 利用中国区域内的转发式测距跟踪网对GEO卫星进行了联合定轨实验, 结果表明经过事后精处理, 定轨残差为0.205 m, 激光外符视向精度为0.133 m, 三维位置精度优于5 m, 预报2 h激光外符视向精度为0.373 m.     

天宫一号飞行器失效后激光测距实验分析

天宫一号飞行器于2016年3月终止了数据服务,成为在轨飞行的"空间碎片".其所处的轨道空间,高度约400 km,是天宫二号航天器、国际空间站等载人航天器以及一系列对地测量卫星运行的重要区域.空间碎片对这些航天器的运行构成严重威胁.卫星激光测距是目前空间目标观测手段中精度最高的一种,测量精度可达厘米量级,其高精度的观测结果为碰撞风险评估提供了有力支撑.天宫一号装有角反射器,这为激光测距提供了良好的实验平台.2016年3~5月期间,中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站(7237)和中国科学院上海天文台佘山观测站(7821)以及中国科学院紫金山天文台等单位联合对失效的天宫一号目标进行了激光测距实验,共获得有效数据23圈.通过实测数据处理分析,发现激光观测数据的均方根(RMS)即定轨精度可以达到10 cm.利用卫星激光测距(SLR)精密定轨得到的新根数做轨道预报,两天的预报在地固坐标x,y,z三个分量上的误差约200~300 m,径向误差好于100 m,能够满足激光测距后续观测的要求.本次实验将为天宫二号及其他低轨道航天器的激光测距和精密定轨提供有益的参考和技术支撑.     

捕星

中国科学院院士李济生,在我国人造卫星轨道动力学和卫星测控技术研究领域堪称权威。 他主持开发的卫星精密轨道确定系统,突破了多项技术难点,把卫星定轨精度从千米组级提高到米组级,达到世界先进水平;他在国内首次提出并实现了卫星测控应用软件的通用化、模块化、标准化,使卫星测控软件的设计思想发生了根本性变革;他提出的“卫星时”概念,为开创出独具中国特色的一网管多星的新路子作出了贡献。     

美苏空间武器战揭秘(一)

在冷战时期,尤其是从1983年美国实施“星球大战”划以来,美国与原苏联都研制了形形色色的反卫星武器。反卫星武器是用于打击、破坏航天器或损害其正常功能的空间武器,可分为天基和地基两种,有核能、动能和定向能多种类型。其中地基核能和动能反卫星武器又有反卫星卫星(共轨式)和反卫星导弹(直接上升式)两种;天基反卫星武器则有共轨式(天雷)和非共轨式(航天器上的动能和定向能武器)两种。     

叱咤风云的新星

我国于今年6月10日用长征3号运载火箭发射了中国第1颗静止轨道气象卫星“风云二号”。此前,我国曾发射过两颗极轨气象卫星风云一号A、B。静止气象卫星的主要特点是可以多时次地监测可观测区域内地气系统的动态变化,从而大幅度地提高灾害天气系统的监视能     

GRACE卫星非差运动学厘米级定轨

随着IGS精密星历精度以及星载GPS接收机性能的提高, 基于星载GPS载波相位观测值的非差运动学方法不但可以取得与弱化动力学方法(reduced-dynamic method)相当的定轨精度, 而且由于其不依赖于力学模型, 还非常适用于如CHAMP, GRACE和GOCE等轨道极低的地球观测卫星, 因此成为了精密定轨中的研究热点. 详细分析了星载GPS非差运动学定轨误差改正模型及改正方法; 给出了一种改进的星载GPS非差数据质量控制技术以及大型法方程快速求解算法; 自主研发了一套非差运动学精密定轨软件, 并利用软件对GRACE卫星进行了轨道计算. 结果表明: 与JPL提供的事后精密轨道进行比较, GRACE-A卫星单天非差运动学轨道的径向精度为3~4 cm, GRACE-B卫星为3~5 cm.     

未来太空"杀手"——反卫星武器

随着太空战场的逐渐形成,军用卫星已成为太空战场作战指挥和战略武器系统的重要组成部分,对其攻击也必然成为太空作战的重要内容。在未来太空战中,反卫星武器是摧毁各种军用卫星的有效武器,它将成为未来太空战场上的一个“杀手”。苏联于20世纪60年代初开始研制地基共轨式反卫星武器,亦称“杀伤卫星”或“拦截卫星”。它由弹头和SL—11大型液体运载火箭两部分组成,总长达45米左右。拦截卫星为圆柱体,高5米,直径1.5米,重2000～2500千克。星上装有5台轨道机动发动机、雷达或红外制导装置和高能炸药破片杀伤战斗部。拦截卫星用SL—11运载火箭…     

嫦娥二号卫星轨道确定与测轨技术

嫦娥二号卫星轨道为运载火箭直接将卫星送入地月转移入口点、近月点100km高度月球捕获型轨道.该类型轨道确定及精度评估是测控需要解决的关键问题之一;X波段测量技术实验数据处理方法及精度评估是测定轨中要解决的另一关键问题.本文针对喷气卸载对转移轨道定轨的影响提出了截短观测弧段以提高轨道解算精度的定轨策略,提出了基于入轨轨道与地月转移第一次中途修正量的入轨点精度评估方法,以及基于渐进重叠弧段的近月捕获轨道精度评估方法,在摄动力分析的基础上给出了100km高环月工作轨道月球重力场模型选用策略.给出了深空相位测量数据处理方法,对X波段测距及DOR数据噪声进行了评估.分析表明,文中给出的定轨策略正确、可行,嫦娥二号卫星在地面控制中心的测控下准确进入环月工作轨道;X波段测量数据处理与精度分析方法正确,测速及时延数据噪声降低70%以上,测轨实验数据精度有显著提高.X波段测轨技术与数据处理方法适用于后续深空探测.     

上海天文台GEOS-3激光测距精度的初步估计

一、引言卫星激光测距资料应用于大地测量学和地球动力学研究上的程度主要取决于两个因素:(1)激光测距的精度;(2)卫星定轨的精度。因此对激光测距的精度作一正确的估计是必要的。上海天文台在1980年8月到10月的地球自转短期联测(MERIT Short Campaign)期间和1981年1月3日应用Nd·YAG人造卫星激光测距仪测到了激光卫星GEOS-3的一些距     

空间推进系统:中国卫星事业的“推进器”——上海空间推进研究所空间推进系统研制记

本期"走近科学"我们将介绍上海空间推进研究所获得2011年度上海市科学技术奖科技进步奖一等奖的"风云三号卫星推进系统"项目. 风云三号是我国首个被纳人世界气象组织全球卫星观测系统的卫星,于2000年11月正式获国务院批准立项.2008年5月27日成功发射A星,2010年11月5日成功发射B星,两星至今在轨稳定运行.未来,将会有8-12颗风云三号卫星在轨组网运行.它们将持续为我国和周边国家提供高精度气象服务.     

上层对流层大气水汽通道亮温揭示的季风涛动

利用１９７９￣１９９５年ＮＯＡＡ极轨卫星探测到的上层对流层大气通道月的水汽亮温资料分析了全球季风强度的年际变化,指出赤道中东太平洋与南亚和热带南美地区,以及太平洋南北半球副热带地区在水汽通道亮温强度上存在的反向的年际变化,这种形态的年际变化可能反映了大气环境的一种涛动,即季风涛动。     

前沿

正实践十三号:开启中国通信卫星高通量时代2017年4月12日19时04分,在长征三号乙运载火箭的托举下,实践十三号(中星16)卫星由西昌卫星发射中心出发,挺进了浩瀚苍穹。国家国防科工局表示,这颗卫星将在真正意义上实现自主通信卫星的宽带应用,促进我国卫星通信产业的发展。该卫星一举突破我国高轨卫星领域电推进、Ka频段多波束宽带通信系统、激光通信等多项关键技术,实现了多个"首次"。这颗在众多领域率先"吃螃蟹"     

高精度千赫兹重复频率卫星激光测距系统及实测结果

千赫兹重复频率激光测距具有目标捕获快、回波数多、测距精度高、标准点数据密度高等优点, 已成为国际激光测距技术的发展趋势. 针对千赫兹激光测距系统, 中国科学院上海天文台采用皮秒脉宽千赫兹频率激光器和高精度事件计时器, 研制了纳秒级控制精度的事件模式距离门控及后向散射避免电路, 设计开发高实时性控制软件和数据预处理软件, 建立了高精度千赫兹重复频率卫星激光测距系统, 实现了从低轨到中高轨卫星千赫兹重复频率常规观测和低轨道卫星白天测距, 测距精度7~12 mm, 并在国际上首先实现了同步轨道卫星千赫兹重复频率激光测距. 与低重复频率激光测距相比, 激光测距有效回波数和标准点数据密度有数量级增加, 测距精度也有了一定的提高.     

两种“风云”各有神通

今年6月10日升空的我国第1颗静止气象卫星"风云二号"于6月17日定点在东经105°赤道上空轨道上,它是我国第二代气象应用卫星。细心的读者会问,第一代气象卫星"风云一号"与它有什么异同?这还要从气象卫星的种类谈起。气象卫星通常按照轨道分为两类:一类是采用近极地太阳同步轨道的极轨气象卫星;另一类则是与地球同步的静止气象卫星。它们在功能上各有所长,在