卫星编队

摘要： 为提升杆塔状态在线综合监测的精度,设计基于卫星编队的杆塔状态在线综合监测系统。基于卫星轨道动力学方程和卫星轨道编队方式,采用卫星编队定位技术定位杆塔物理位置,根据在线综合监测装置内置的倾角传感器,实时采集杆塔倾斜角数据,计算杆塔倾斜度,并向CMA传输计算数据,判断综合倾斜度是否超出阈值,在超出阈值时及时预警,并通过GPRS网络将监测数据打包压缩传输至监控中心,实现杆塔状态在线综合监测。实验结果表明,当卫星间距为2 km时,误码率最低,且随着卫星数目的增加,误码率增长缓慢;塔架倾角最大误差仅为0.19°,监测精度高。

摘要： 天基InSAR系统具有全天候、全天时、数据处理自动化程度高等优点,可以快速获取数字表面模型和雷达正射影像,发展前景广阔。本文首先介绍了InSAR测量及影响产品精度误差传递模型,阐述了基于卫星编队InSAR系统;然后,从系统获取干涉数据和确保产品精度两方面出发,提出在不考虑SAR技术的情况下,卫星编队InSAR系统设计主要关键技术有:系统相干性、基线选择、卫星编队设计、双星协同工作、产品精度控制等;最后,在归纳总结天绘二号关键技术攻关的基础上,对这些关键技术所涉及的性能及核心指标进行了分析,提出了设计所关注的要素。

摘要： 当前,卫星需要完成的空间任务越来越复杂,单颗卫星已经不能满足日益增长的任务需求,由多颗小卫星组成卫星编队系统协同完成任务已成为一种趋势。然而,更多卫星带来了更多挑战,例如卫星之间的安全认证以避免非合作卫星的恶意入侵。当前的卫星安全认证需落地在地面中心完成,时效性难以满足卫星编队安全认证的需求。具有去中心化、分布式信任存储、加密算法等功能的区块链技术能够在编队的卫星间执行分布式安全认证,而不必落地在地面中心完成安全认证。在深入分析卫星编队面临的安全问的基础上,提出了基于区块链的卫星安全认证技术,设计了适用于卫星编队的消息验证方案。通过对比各种加密算法的时间开销,证明使用椭圆加密算法用时最短。

摘要： 为克服绳系卫星编队系统在轨道机动过程中的系绳摆动现象,提出一种通过调整领航星推力方向进而实现编队系统轨道跟踪的控制算法。由于推力方向角与状态量互相耦合且少于系统自由度个数,轨道协同控制属于典型的非仿射欠驱动控制问题。针对此问题,首先采用升阶法将角速度作为虚拟控制输入;然后为各子系统设计子滑模面后加权得到高层滑模面和等效控制输入律,并设计观测器估计系统非线性项;其次基于模型预测控制算法优化得到最高层滑模面的趋近控制律;最后采用MATLAB/Simulink验证了所提控制算法的有效性。

摘要： 针对角速度约束下卫星编队姿态同步控制问题,提出一种附加系统动态-姿态同步控制器综合设计策略.首先,考虑角速度约束影响,建立约束下卫星编队模型;其次,建立姿态跟踪误差方程,将角速度约束转化为角速度跟踪误差约束,并设计新型有限时间附加系统动态,保证姿态变化满足约束要求;然后,基于附加系统状态,设计姿态同步控制器,实现卫星编队有限时间姿态同步;最后,搭建分布式实时仿真验证平台,主控单元由仿真单元提取实时数据绘制仿真曲线,同时将数据发送至视景单元进行场景驱动,通过实时仿真曲线与离线仿真结果的对比分析以及编队控制过程的三维可视化演示,实现了实时环境下控制算法的可靠性验证.

摘要： 空间引力波探测在卫星发射入轨、科学实验运行等阶段都对卫星测定轨有较高的任务需求.天琴计划采用地球高轨道卫星,可利用的跟踪测量手段更加丰富,轨道跟踪测量和确定精度受到测控距离、测量系统误差、编队尺度、轨道控制以及测站跟踪几何等因素的影响.本文围绕天琴卫星测定轨技术,介绍了天琴卫星测定轨任务需求,分析了可用于天琴卫星轨道跟踪测量的多种手段的水平和技术特点,并对天琴卫星高精度轨道确定技术的发展趋势进行了展望.

摘要： DEM是地球空间信息科学的基础数据,InSAR技术作为新型对地观测技术,在构建高精度DEM方面展现巨大潜力及优势。但由于观测模式和侧视成像的影响,仍存在一些固有误差。本文基于天绘二号卫星编队构型的特点,采用地形数据更新的方式,优化InSAR数据处理过程和参数,并对生成的DEM作径向基函数插值处理,最后采用SRTM1 DEM、ASTER GDEM和机载高程数据对插值后的DEM进行点、线、面精度分析。实验结果表明:插值后的DEM高程误差整体质量较好,与实际地形相符,在平地区域其高程精度可达2.5m,符合我国1∶25000 DEM国家标准和美国HRTI-3标准,表明了天绘二号卫星构建高精度DEM的可靠性。

摘要： 主要针对卫星姿态系统容错控制研究领域已有的成果进行了回顾.总结了国内外卫星容错控制的现有成果,主要从卫星姿态控制系统的可重构性、单体卫星容错控制和卫星编队容错控制3个部分对相关的研究成果进行了归纳分析.其中,卫星姿态系统的可重构性从重构目标和系统功能要求两方面进行分析;对单体卫星容错控制现状的介绍主要从自适应技术、滑模理论、预设性能、干扰观测器、故障估计观测器几个方面展开;卫星编队容错控制方法从独立容错、协同容错、拓扑重构和组成重构的角度进行阐述.最后进行总结,并展望了卫星姿态控制系统容错控制领域未来可能出现的新问题和研究思路.

摘要： 高精度星间基线测量是实现天绘二号卫星任务的前提,其星间基线信息通过星载GNSS相对定轨方式获得,除星载GNSS接收机外,天绘二号卫星之间没有高精度的测距系统,导致相对定轨精度无法采用外部数据检校。为合理评价天绘二号卫星相对定轨精度,一方面,采用KBR对GRACE卫星相对定轨进行外部检核,通过GRACE卫星相对定轨结果验证软件精度;另一方面,采用西安测绘研究所和国防科技大学两家结果互差进行直接评估。计算结果表明,CRACE卫星相对定轨得到的星间基线精度可达0.8mm,两家机构的天绘二号卫星相对定轨互差在R、T、N及3D方向的RMS分别为0.9mm、1.1mm.0.4mm和1.5mm,通过GRACE卫星的间接证明和两家机构结果的互差评估,可以初步得到天绘二号卫星相对定轨三维位置精度优于2mm的结论。

摘要： 卫星编队在深空探测等领域有不可替代的作用.卫星编队相对导航和星间通信网络技术是实现卫星编队飞行的两个关键技术系统.目前卫星编队的相对导航和星间通信网络一般是两个独立的系统,系统不仅实现复杂而且重量及成本都增加很多,此外传统的基于载波相位差分GNSS方法由于依赖导航星座只能应用在近地卫星编队应用有其局限性.本文探讨了一种新的卫星编队自主相对导航与通信系统一体化系统设计方案,提出了基于软件无线电的半双工CDMA测量通信一体化系统,实现自主相对导航和星间通信的一体化功能,通信数据和导航测量数据也统一在一个数据帧中传输,不需要独立的星间网络通信系统和增加额外的通信频段进行通信数据传输.系统采用S波段,详细阐述了系统架构和工作原理,分析了系统性能,并进行仿真验证.

摘要： 以小卫星编队技术为基础,提出了一种基于编队重构的近地多任务探测方案,建立了一个多模型、多约束、多变量的编队重构优化模型.针对这一全局优化问题,结合梯度搜索的高效性和粒子群搜索的随机性,研究设计了一种梯度粒子群优化算法,为空间构型任务设计了合理的任务时间窗口和高效的推力方案.并横向对比了文中算法与传统粒子群算法、梯度搜索算法的优化性能,仿真结果表明,提出的算法搜索效率高,相对梯度搜索算法提高3.33％,相对PSO提高8.29％,适用于卫星编队队形重构这类强非线性、多约束的全局优化问题.

摘要： 采用精度高于C-W方程的椭圆参考轨道方程描述编队卫星间的相对运动规律。为避免因滤波器缺乏在线自适应调整能力导致的相对轨道估计精度下降，提出了将基于正交性原理的自适应强跟踪滤波器（STF）和UKF相融合产生重要密度的粒子滤波器，应用于卫星编队相对定轨的方案。该滤波器通过UKF构造粒子群，对粒子群中的每一个sigma点用STF进行更新，使得算法自适应。仿真结果表明，此方案确实有效。

摘要： 卫星编队重构避碰策略是卫星编队的关键技术之一。提出了一种新的考虑避碰约束的编队队形重构路径规划方法。首先通过常规编队重构规划方法得出各星的机动策略，以此预测重构过程中各星最小距离，将此最小距离大于安全距离作为约束条件，重新规划出队形重构轨迹。仿真结果表明，该方法计算量小，能够快速地规划出考虑避碰约束时的队形重构卫星机动轨迹，且能有效节省能量消耗。

摘要： 本文采用分布式仿真三层设计模式,进行了卫星编队分布式仿真系统研究.在确定卫星编队分布式仿真系统研究目标的基础上,给出了系统总体方案,并对系统运行机制进行了描述.最后,按照三层设计模式,给出了分系统软件功能模块设计实例.通过对不同功能进行层次化划分，使得软件系统中复杂的应用逻辑更加清晰，使设计开发人员能够更加清楚的了解系统的主要功能，为开发人员有重点的开发提供参考。本文的研究成果可成为未来其它分布式仿真系统研制开发的重要参考。

摘要： 为了验证星载计算机的软/硬件性能，建立了以两个星载计算机为核心的卫星编队仿真验证系统。介绍了该系统的软、硬件构成，重点解决了动力学仿真机与星载计算机CAN 总线双向数据传输、动力学仿真机以及星载计算机的进程同步、星载计算机的无线通信以及实时驱动STK 场景动画显示等问题。在成功实现系统的基础上，进行了双星编队自主维持控制仿真。仿真结果校验了系统设计的合理性以及软硬件接口的正确性。

摘要： 建立了基于卫星编队的空间目标光学测量模型，具体包括基于星敏感器的姿态测量模型，卫星编队模型，和光学交会测量模型.重点建立了光学交会测量模型，先介绍了无误差情况下的光学交会测量原理，然后推导出在误差条件下以公垂线中点近似估计目标位置的模型.最后分别从基线测量误差、标定误差和目标与参考星距离变化三方面研究对测量结果的影响，对光学测量模型的精度进行了仿真验证.

摘要： 随着卫星编队和星座技术在我国航天领域的应用越来越广泛，针对我国目前星间链路发展需求，对星间链路的体系架构进行了研究，针对中小规模的星间网络，基于CCSDS的AOS以及SPP协议，进行了星间通信协议的研究，确定协议框架和协议帧结构,提出了更为便捷的寻址方式，并利用半实物平台时遥测，遥控、音频和视频四种业务进行了星间链路协议的仿真验证.

摘要： 本文介绍了一种基于二阶一致性理论的卫星编队协同控制方法.通过C-W方程对蜂拥卫星群进行动力学建模，组成水平面椭圆编队构形，采用一致性控制方法对其初始化进行协同控制，算例仿真证明控制方法有效.

摘要： 循环追踪算法作为一种借鉴生物行为的追踪策略,在空间任务中的应用目前属学科前沿问题.在对国内外循环追踪理论相关文献进行研究的基础上,阐述了三种追踪算法的发展历程和基本原理,分析了循环追踪算法的特点和优势,从理论和试验验证两个方面总结了循环追踪算法及其在空间任务中的应用情况.最后,对循环追踪算法应用在空间任务中未来研究方向进行了展望.

摘要： 本发明涉及用于LEO应用的能够以编队(10)飞行的小型卫星，特别是质量为10kg或者更小的纳米卫星或者皮米卫星，其包括壳体(12)和设置在壳体(12)中的具有预定功能的至少一个插入板(14)，以及用于在飞行轨迹T

摘要： 本发明公开一种编队SAR卫星的相位同步干扰信号的检测与补偿方法，主要包括：相位同步信号的缺失检测；对相位同步信号进行脉冲压缩，并进行升采样操作；提取每一帧脉冲压缩后信号峰值处的复信号，并计算该帧信号的主瓣能量；根据脉冲压缩增益，计算每一帧信号的能量阈值，并进行信号有效性的判定；对提取出的复信号序列进行滤波操作；对滤波操作后的复信号序列进行相位解缠绕；对解缠绕后的相位序列，根据主星和辅星的星上时间，分两种情况判断主星和辅星的数据缺失位置；判断完缺失数据位置后，通过局部数据拟合得到拟合系数，对缺失位置的数据进行拟合外推。本发明主要解决编队SAR卫星相位同步信号中干扰信号的检测与补偿的问题。

摘要： 本发明公开的一种有卫星失效后的混合编队卫星星座失效重构方法，属于航空航天技术领域。本发明从星座构型几何特征的角度出发，结合Walker‑δ星座构型特点，分析失效前Walker‑δ星座内混合卫星编队的根卫星，通过父子星约束与子星间约束连接编队节点，以根卫星为根、以父子星约束为边、以子星间约束为连接建立编队构型约束树，将复杂的多星多约束星座重构问题转化为简单的约束树分层遍历问题；卫星失效时在给定任务性能指标与相位调整机动方式下能够实现的混合编队星座的重构，且对于卫星总数不大的卫星星座情况下能够实现在轨自主重构。本发明具有扩展性，对于不同组成、不同编队约束的混合编队星座均能够解决失效重构问题。本发明具有重构效率高的优点。

摘要： 本发明公开了一种多卫星同步编队重构控制方法，在全驱动卫星编队重构的误差动力学方程的基础上，以各卫星对应的滑模面之差表征同步重构误差进而设计同步重构控制项来同步各卫星间的重构运动，得到包含同步重构项的分布式同步重构控制器，进一步分析分析闭环系统收敛到期望构型时分布式同步重构控制器参数的设置条件，控制参数和同步重构控制项对应的拉普拉斯矩阵的最小非零特征值共同决定滑模面、相对位置和相对速度的稳定重构精度。采用上述一种多卫星同步编队重构控制方法，采用包含同步重构项的分布式同步重构控制器缩短各颗卫星完成重构任务的时间差，实现对所有从星进行同步编队重构，且得到了受控制参数和同步重构控制项对应的稳定重构精度。

摘要： 一种基于多路傅立叶叠层的卫星编队成像系统及方法，由多组光学相机组成编队成像系统，采用单色光照明获取一系列不同强度低分辨重叠图像，快速反演合成高分辨目标图像，利用重叠表面采样多图像迭代进行相位解算，实现将傅立叶叠层合成孔径应用于在轨卫星编队飞行高分辨率成像，拓展傅立叶叠层合成孔径在轨遥感成像应用领域，结构形式紧凑，集成复杂度低。

摘要： 本发明公开了星敏感器修正条件下基于测距信息的卫星编队位置解算方法：在主星本体上设置标定点，在从星上设置特征点；求解从星特征点在主星体坐标系下的坐标、从星质心到主星质心的相对位置信息、主星体坐标系下从星质心相对于主星质心的位置与速度的广义向量及其一阶导数，进入卡尔曼滤波算法，输出最终卫星编队相对位置解算结果。本发明星敏感器修正条件下基于测距信息的卫星编队位置解算方法以激光测距与姿态测量为输入，基于直接解算算法与相对运动学方程，搭建状态估计方程，利用卡尔曼滤波算法给出卫星编队的相对位置解算结果，实现了卫星编队高精度的星间相对导航结果。

摘要： 本发明公开了卫星编队控制的推力器标定方法，具体为，首先，根据双星轨道平根数计算控前控后的理论构型参数；理论构型参数包括x‑y平面内投影椭圆的短半轴p；z方向运动的振幅s；相对偏心率矢量的相位角θ；相对倾角矢量的相位角ψ；航迹方向距离l；根据编队构型参数控前控后的变化量以及控制策略选择对应的标定方法，根据推力器标定方法的解算推力器标定系数。本发明的推力器标定方法，旨在为编队控制提供准确的标定系数，为后续编队控制提供参考，进而实现高精度的编队控制。

摘要： 本发明涉及航空航天技术领域，提出一种卫星编队运动状态地面模拟系统，包括：多个卫星姿态运动模拟系统，所述卫星姿态运动模拟系统包括二自由度转动平台以及地面平动装置；以及位姿测量系统，所述位姿测量系统包括位置测量系统以及姿态测量系统。本发明通过提出一种卫星编队运动状态地面模拟系统，可以模拟卫星编队的在轨相对运动状态，进而可以在分布式载荷投入使用前完成分布式载荷的在轨协同工作能力的地面演示验证。

摘要： 本申请提供了一种卫星编队通信的方法，应用于由多个卫星组成的依次首尾相连闭合的双向环形拓扑的卫星编队中，基于该种架构提出了完整的编队的环路检测方法，加入与退出机制流程，以实现卫星编队拓扑结构的灵活可扩展性，同时更好地改善通信系统的整体性能。

摘要： 本申请提供一种卫星编队保持控制的方法及电子设备，所述方法包括：根据当前主从星绝对轨道根数计算相对轨道根数；根据相对轨道根数的衰减率，计算名义相对轨道根数；根据当前相对轨道根数与所述名义相对轨道根数，计算当前编队轨道根数保持误差；根据所述当前编队轨道根数保持误差，以最小化燃料消耗为目标，计算脉冲的点火纬度幅角和脉冲大小；根据计算得到所述脉冲的点火纬度幅角和脉冲大小，利用推进系统参数计算每个脉冲处连续推力点火起止时间。能够利用编队相对导航结果，自动生成用于编队维持的最优脉冲大小和实施时刻。并利用脉冲大小和实施时刻，实现对近地轨道卫星编队连续小推力控制，解决了星地可见性对编队控制精度的约束问题。