发展现代小卫星事业的实现思考

80年代中期以来，以高新技术为基础的现代小卫星事业发展十分迅速。其技术水平之高，应用范围之广远远超出人们当初的预料。由于现代小卫星的研制普遍采用了全新的设计理念和集约化管理的形式，效益成本比大大提高；加之小卫星本身具有的一系列优点和可持续发展的产业特征，已引起众多国家及相关部门领导的关注。我国是发展中国家，财力有限，按照“有限目标，突出重点，讲求实效，有所为，有所不为”的原则，充分利用各方资源和优势，切实加强现代小卫星项目的开发、研制和建设，无疑是一条“好、快、省”的航天技术发展之路。它必将对我国的军事、经济、环境监测和社会生活等诸方面产生重大影响。     

基于地面回波的超大稀疏分布式小卫星阵列的误差估计方法

用多颗小卫星雷达构成编队飞行,可以提高多项雷达探测任务的性能,如地面动目标检测(GMTI)、地面高程测量(DEM)等,其潜在性能、成本和可靠性均优于单颗大卫星雷达.制约分布式小卫星编队高效性能发挥的主要困难是如何校正这种超大稀疏三维立体阵列的误差.文中结合分布式小卫星接收回波数据的空-时-频特点,提出的算法可以从回波数据中估计这种超大稀疏阵列的误差,进行有效的校正,从而完成大观测条带、高质量的SAR成像和地面运动目标的检测等功能.     

[小卫星技术及其应用]研讨会召开

9月24日东方科技论坛在沪杏图书馆召开“小卫星技术及其在通信和对地观测中的应用”研讨会。来自全国各地的卫星及其应用领域的专家欢聚一堂,共同探讨小卫星在我国通信、环境、资源和防灾等领域的应用以及小卫星的产业化问题。副市长左焕琛出席会议并讲话。     

小卫星直线编队合成孔径雷达的对地观测性能

为了解决单孔径星载合成孔径雷达方位分辨率和观测带宽之间的矛盾,提出采用较低的脉冲重复频率,通过对多个小卫星平台的欠采样数据组合处理实现高方位分辨率的方法,分析了小卫星数目、方位分辨率和观测带宽之间的关系,建立了卫星分布距离计算公式.分析结果表明,2N-1颗小卫星组成的直线编队SAR系统与单孔径SAR系统相比,在方位分辨率相同时,观测带宽增加到原来的N倍,改善了SAR系统对地观测的性能.     

我国成功发射高分二号卫星

8月19日11时15分,我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射高分二号卫星,卫星顺利进入预定轨道。此次任务还搭载发射了一颗波兰小卫星。高分二号卫星是高分辨率对地观测系统重大专项首批启动立项的重要项目之一,是目前我国分辨率最高的光学对地观测卫星,具有米级空间分辨率、高辐射精度、高定位精度和快速姿态机动能力,主要用户为国土资源部、住房和城乡建设部、交通运输部、林业局,同时还将为其他用户部门和有关区域提供示范应用服务。     

我国小卫星的现状和发展趋势

小卫星因其研发周期短、体积小、功能强、使用灵活等特点,近年来发展非常迅速。本文介绍了小卫星的分类特点并着重介绍了我国小卫星技术的发展现状和发展趋势。     

双层协同对地观测卫星星座设计

针对日益增长的卫星对地观测需求,提出了一种双层卫星星座设计方案.首先,分析了我国目前对地观测卫星的覆盖性能,以时间分辨率和空间分辨率作为对地观测星座的评价指标;然后,通过优化卫星轨道高度,得到满足任务要求的最优轨道;最后,通过设置轨道相位使得整个星座构成全连通链路,单个地面站与卫星相连便可以与整个星座相连,从而摆脱了对中继卫星的依赖.该方案充分结合了中轨星座时间分辨率高、低轨星座空间分辨率高的优点,相对于传统的单层卫星组网方案,双层星座能够以高空间分辨率和时间分辨率对全球任意目标1 d观测多次,并实现遥测指令与观测数据的实时传输.     

面向快速响应的SPARK高光谱卫星系统设计

为解决全球高光谱遥感数据稀缺问题,需研究具有快速响应能力的高光谱卫星技术。分析了高光谱卫星发展现状和趋势,提出了微小型高光谱载荷配置方法,并在此基础上进行观测任务需求分析。通过提出的基于通用接头的分舱式模块化设计方法、低冲击的小型化在轨展开技术、智能化的在轨自主工作模式,实现了微纳卫星的模块化、小型化、智能化设计。在轨试验结果表明,提出的微纳卫星具有应对突发情况的快速响应能力,在国际上首次实现了50 kg以下卫星的高光谱遥感观测。     

5年期满 北京一号小卫星继续服役

2010年10月27日,我国首颗由企业自主运行的高性能对地观测卫星——北京一号小卫星圆满完成5年设计寿命期内各项任务,进入超期服役期。在当日举行的庆祝活动中,北京一号小卫星的运行公司北京宇视蓝图信息技术有限公司被科技部授予“国际科技合作基地”,北京一号小卫星五周年纪念图集《图鉴五洲》也正式发布。     

机动卫星星座对多目标成像任务规划

在卫星对地观测任务中,需要研究卫星星座的快速机动及任务规划方法。该文研究了机动卫星星座对多目标的成像任务规划算法。提出了单颗太阳同步圆轨道卫星对单个点目标的可见性分析方法,结合解析方法与数值方法,得到目标的可见性,并给出卫星轨道机动及构型返回策略。在对多目标成像任务规划中,生成变轨策略集,并利用遗传算法求解任务规划问题,提高了计算效率。仿真结果表明:该方法准确性高,提高了星座的观测能力和平均目标观测次数。     

中国 城管小卫星上天

北京的哪些建设工地还在“扬沙”式地野蛮施工；北京周边的哪些道路，在未来几年内会有堵车“嫌疑”；绿色的新北京，哪些地方还存在裸露的黄土……这些由不同部门需要综合协调才能发现的“北京问题”，如今只要一颗小小的卫星就能探测出来。一颗可以监控北京环境问题的“高性能对地观测微小卫星”于8月发射升空，正式执行为期5年的工作任务。     

谈谈我国研制发展小卫星

小玲玲:最近,我国成功地将两颗科学试验小卫星送入太空。请问这次发射有什么重要意义? 老博士:这次将“试验卫星一号”和搭载的“纳星一号”小卫星送入太空,标志着我国小卫星研制技术取得了重要突破。小玲玲:发射这两颗小卫星的目的是什么?     

卫星编队飞行的协同控制

为了实现卫星编队飞行任务,设计了卫星编队飞行队形协同控制。考虑控制精度以及小推力卫星变轨时间长等特点,采用了相对运动的非线性动力学方程进行数学建模,并采用精度较高的相对轨道根数法设计了目标队形。应用滑模控制理论,设计了跟踪控制器,并通过Lyapunov稳定性理论,证明了控制系统全局渐近稳定性。通过一个“1颗主星与3颗从星”编队的测量基线放大控制仿真,验证了该控制器的可行性。结果表明,该控制器具有控制精度高、实时性强等特点,可用于卫星编队飞行队形协同控制。     

卫星遥感:千里之外的环境监测

垃圾与每个人的生活息息相关,每天早晨出门时,你可能都会把一小袋垃圾扔到垃圾桶,但是你肯定不会想到地上的垃圾会与天上的卫星扯上关系!是的,首都就在利用这样一颗小卫星——"北京一号",作为高科技手段辅助进行城市精细化管理。"北京一号"是一颗具有中高分辨率双遥感器的对地观测小卫星,重166.4公斤,每天都在高达686公里的轨道上运行。这颗小卫星性能先进,它拥有的4米高分辨率遥感器是目前国内小卫星中分辨率最高的,幅宽24公里。它还首创星上存储数据块筛选技术,基于卫星云图的星上存储数据可选择性下载。利用小卫星对首都城市环境监测始于2007年,当时主要监测全市城中村的环境整治情况、五大铁路干线和城铁沿线环境整治状况进展和非正规垃圾场的分布变化情况。到2008年,监测重点转向奥运场馆和比赛道路周边市容环境情     

用于地空通信的单轨小卫星组网轨道特性研究

提出了采用小卫星组网的方法来解决战斗机超视距通信问题。为实现某一局部区域的超视距通信保障，提出并设计了单轨道小卫星组网方案，多颗小卫星单轨道组网实现简单，只要数量足够多，就能够实现对局部区域的连续通信覆盖，满足对局部区域作战的超视距通信需要；研究了单颗小卫星的在不同高度时覆盖范围半径、覆盖区域与地心的夹角等特性；研究了小卫星组网时，在轨道高度为780 km，不同数量的小卫星组网通信宽度、相临小卫星覆盖范围的重叠宽度和夹角等特性。     

卫星导航定位系统(七)

阐述了我国在抢占太空制高点方面所取得的成就,主要介绍了2004年我国8次发射长征运载火箭,将10颗中国自主研制的卫星送入太空的情况。     

卫星对地观测任务启发式自主规划算法研究

传统的卫星对地观测任务调度依赖于地面控制中心离线生成执行计划,为将规划权与地面控制中心解耦,实现卫星对任务及时和自适应规划,本文通过对观测任务的分析,结合小卫星姿态转换能力强以及拥有计算单元的特点,对卫星观测动作以及约束条件做了合理抽象与简化,建立了问题模型,提出了一种适用于小型卫星调度观测任务的启发式自主规划算法HIPA,算法对于每个任务进行资源消耗计算并给出是否可被观测的结果.通过在不同资源条件限制情况下、不同数量的任务样本集上设置的系列对比实验表明,本文所设计的启发式自主规划算法求解性能更好,可最大化利用卫星资源在最短时间内得到规划序列,可有效提高卫星的观测效率.     

美国极轨气象卫星的转型探索

气象卫星是重要的国家基础性、战略性空间系统.美国极轨气象卫星体系通过融合美国国防部、美国海洋和大气管理局及欧洲气象卫星组织各自的极轨气象卫星系统,实现了全球全天时的持续覆盖能力.为获取高时效性全球范围气象卫星资料,近年来美国一直在探索气象卫星的转型发展.在梳理美国极轨气象卫星发展历程的基础上,分析了其多种转型探索,包括对美国国家海洋和大气管理局开展的新一代卫星架构研究项目,试点采购商业气象卫星数据,开展气象小卫星关键技术及载荷研究等.     

美国极轨气象卫星的转型探索

气象卫星是重要的国家基础性、战略性空间系统.美国极轨气象卫星体系通过融合美国国防部、美国海洋和大气管理局及欧洲气象卫星组织各自的极轨气象卫星系统,实现了全球全天时的持续覆盖能力.为获取高时效性全球范围气象卫星资料,近年来美国一直在探索气象卫星的转型发展.在梳理美国极轨气象卫星发展历程的基础上,分析了其多种转型探索,包括对美国国家海洋和大气管理局开展的新一代卫星架构研究项目,试点采购商业气象卫星数据,开展气象小卫星关键技术及载荷研究等.     

基于分层禁忌遗传算法的卫星任务调度方案

对地观测卫星在地球观测系统中起着核心作用,任务调度是对地观测卫星满足更多任务需求并获得高观测效率的重要手段。随着用户的激增,大量的任务请求引起卫星资源、时间资源的冲突,导致卫星任务的调度效率低下。为了解决上述问题,通过拆分和聚类2种策略对任务进行预处理,设计了一种基于分层禁忌遗传算法(layered tabu genetic algorithm, LTGA)的卫星任务调度方案。建立了对地观测系统模型,分析了观测任务调度的相关约束;通过分析任务时间窗口冲突情况来确定任务拆分方式,通过计算聚类距离来区分任务分布状态,从而选取合适的观测任务构成预调度任务集合;在上述任务规划的基础上,提出LTGA完成任务的选取和排序,生成观测计划。仿真结果表明,所提出的卫星任务调度方案能够有效提升调度收益、降低调度时间。