敏捷型遥感卫星在轨运行期间,星上控制力矩陀螺等扰动源会引起微振动,微振动传递到高分辨率相机等敏感载荷会影响载荷性能,进而影响卫星成像质量,因此需对传递到敏感载荷的微振动进行抑制,以保证卫星高分辨率指标的实现.以高分多模卫星(GFDM-1)的微振动抑制需求为背景,确定了整星微振动抑制技术路线与微振动抑制总体方案,开展了扰动源特性研究,完成了扰动源、星体结构和敏感载荷的减隔振设计与验证,并通过星载微振动测量设备对相机等关键位置的在轨微振动响应进行了测量,对卫星微振动抑制方案进行了飞行验证.在轨微振动测量数据表明:高分多模卫星微振动抑制方案可有效满足敏感载荷相机的微振动抑制需求,可为我国后续敏捷遥感卫星的微振动抑制设计与验证提供参考.

航天器任务具有任务复杂、高风险、高成本、高可靠性、长周期等特点,为了适应未来更加复杂的航天器任务研制需要,在航天器设计与研制中引入了基于模型的系统工程(model-based system engineering,MBSE)方法.提出了基于模型的航天器研制流程和适应航天器研制过程需要的6类模型体系,分别为需求模型、功能模型、工艺模型、架构模型、产品模型以及验证模型.以月球水资源探测为假想任务背景,给出了MBSE建模过程及其模型,充分体现了MBSE方法在航天器设计及其集成仿真验证方面的优势.

针对高分多模卫星高分辨率、敏捷成像、高图像定位精度等任务需求,文章从构型和总体布局两个方面,梳理了高分多模卫星的设计理念和技术实现途径.通过体系化的数字仿真、试验模拟、在轨飞行等验证手段,对设计效果进行了验证,并分析总结了卫星构型与总体布局特点,对同类遥感卫星的总体设计具有借鉴作用.

高分多模卫星作为我国民用空间基础设施中对地观测系统分辨率最高的卫星,肩负着实现我国优于0.5m分辨率遥感图像数据自给的重任,同时还要发挥技术引领和推动的作用.其空间分辨率、敏捷成像能力达到国际先进水平,取得了重要的技术成就,有效推动了我国高分辨率对地观测系统建设和空间遥感的定量化应用水平.文章总结了高分多模卫星敏捷成像、高图像质量、大气同步校正等主要技术创新点,并从组网建设、性能提升、智能化等方面对后续发展提出了建议.

中型敏捷遥感卫星公用平台(简称"中型敏捷平台")是我国首个中等规模、敏捷遥感卫星公用平台研发项目,其研制目标包括完成平台设计开发、系统级试验验证、4项核心技术与8年寿命攻关、单机产品升级换代等.文章总结了中型敏捷平台的敏捷机动控制技术、高定位精度支持技术、通用化星载数据系统、高效率任务管理技术、整体式微振动抑制技术等方案特点,并对其应用效能进行了分析,例如平台模块化结构的良好任务适用性、通用电性验证平台的高效使用、核心技术的共享应用、新一代单机产品体系的广泛应用.该平台通用性强、任务适应范围广,后续可应用于低轨各类高精度、高效率遥感卫星任务.

针对高分多模卫星敏捷成像模式开展图像质量预估,识别出关键影响因素,并在工程设计和研制过程中采取相应措施保证图像质量.通过适当提升星下点分辨率,保证卫星一定机动范围内的0.5m分辨率;配置大气同步校正仪,消除大气对高分辨率图像的影响;采用积分时间分片设置,解决卫星大角度成像时中心和边缘视场像移速度差异大的问题;采用积分时间实时设置,解决主动推扫成像过程中焦面像移速度变化快的问题;通过地面处理,解决主动推扫成像模式下图像内部均一化的问题.高分多模卫星在轨测试结果表明:研制过程中采用的图像质量保证措施有效,敏捷成像模式下的图像质量符合预期要求.

从高分多模卫星相机成像和处理链路出发,对图像定位精度的影响环节和因素进行研究,针对主要影响因素结合当前设计水平综合考虑,建立了包含轨道确定、姿态测量、时间同步、结构稳定性、相机内方位元素稳定性、地面标定与处理等多个方面的天地一体化图像定位精度保证体系,针对各项提出了具体的系统配置和软件算法设计方案,分别采取了仿真分析、测试和试验等方法进行了验证.介绍了高分多模卫星在轨的轨道确定,姿态测量,内、外方位元素稳定性的情况,对下传的图像几何定位精度进行分析和评价,实际在轨表现与设计预估状态基本一致,表明图像定位精度设计方案和控制措施有效,实现在星下点30°角范围内图像无控制点定位精度优于5 m(1σ).

高分多模卫星是一颗敏捷光学成像卫星,具有全色优于0.5m/多光谱优于2m分辨率、1个全色谱段+8个多光谱谱段、无控制点定位精度优于10 m的能力,同时具有多种敏捷成像模式.文章概述了高分多模卫星的方案设计,并总结了卫星的敏捷成像、敏捷机动、图像质量保证、高定位精度保证、微振动抑制、大气同步校正、自主任务管理等技术特点.卫星的成功发射并投入使用,实现了民用光学遥感卫星优于0.5m高分辨率图像数据的获取能力,可有效推动我国高分辨率对地观测系统建设和空间遥感的定量化应用水平.

高分多模卫星(GFDM-1)作为中型敏捷遥感卫星公用平台(ZY2000 Remote Sensing Satellite Platform)的首发验证星,全面实践了基于公用平台的研制模式.文章结合卫星平台"一步正样"、时效要求高的特点,报告了项目管理思路与方法,即坚持以先进性、通用性、覆盖性、经济性为原则组织进行平台产品开发,100％选用平台产品化产品进行卫星平台产品选用控制,使用通用电性验证平台开展初样研制,采用系统工程理论进行工作分解,分级落实责任,有效保障了在24个月之内完成卫星研制.在此基础上,总结提炼了研制过程中的项目管理经验,提出了思考与见解,可用于后续卫星研制借鉴与参考.

中型敏捷遥感卫星公用平台(简称"平台")是我国首个寿命要求8年的低轨卫星平台,相对于之前国内低轨卫星设计寿命一般为3～5年,技术跨越很大.为确保各项工作的系统性和规范化,开展平台寿命工作.文章介绍了平台寿命工作策划、设计分析、试验、评估等内容,以及寿命指标分配、寿命故障模式与影响分析(FMEA)和寿命建模等关键技术研究及应用情况.通过平台寿命工作,识别了锂电池等51种有限寿命单机,并获得了量化的寿命评估结果,提出了后续卫星利用在轨飞行数据修正模型、完善技术方法的工作建议.

针对敏捷卫星的新型工作方式——主动推扫成像过程中的积分时间设置开展了研究.通过建立敏捷卫星主动推扫成像典型场景和积分时间模型,仿真了敏捷卫星主动推扫成像过程中相机TDICCD的积分时间变化情况,并给出了设置建议.文章对两种典型工况进行了仿真计算,均为卫星对垂轨条带进行扫描,条带长度分别为170 km和1520 km,仿真结果表明:积分时间在主动推扫成像过程中实时变化,同时在大角度机动下,边缘和中心视场的积分时间有较大差异.积分时间的实时变化需要进行积分时间的实时设置,并仿真给出了设置频率的需求;而积分时间边缘和中心视场的不一致,需要进行积分时间的分片设置.分析表明采用这些措施后,主动推扫过程中由于积分时间设置引起的图像MTF下降能得到有效控制.文章的仿真结果可以为我国敏捷卫星总体的设计和相机的设计提供参考.

为了改善卫星几何分布,提高低轨(Low earth orbit,LEO)卫星实时定轨的精度与可靠性,提出了北斗卫星导航系统(Beidou navigation satellite system,BDS)与全球定位导航系统(Global positioning system,GPS)组合模型.组合模型基于加权最小二乘法(Weighted least square,WLS),利用伪距观测量建立观测模型,实时估计LEO卫星位置.目前,LEO卫星尚未装备星载BDS+GPS双模接收机,为验证算法可行性,利用GPS/BDS卫星星历文件与STK软件仿真生成实验数据.实验结果表明,BDS+ GPS组合模型较GPS系统模型精度至少提高26％.

针对卫星寿命要求如何分解的问题,提出了一种卫星寿命指标分配的方法,在确定卫星耗损寿命要求的基础上,通过开展寿命建模,开发了一种基于蒙特卡罗仿真迭代的寿命指标分配算法,实现了卫星寿命指标的量化分解.该方法可在当前卫星寿命设计工作中推广应用.最后,文章对卫星长寿命设计工作提出了相关建议.

Disturbances on a satellite bus can be a great enemy to high resolution space cameras by causing significant degradation to their image quality.An effective way to solve the problem is to isolate the payload from satellite bus using passive vibration isolators.A low frequency vibration isolation system was developed and demonstrated through system-level performance testing.Results showed that two of the primary frequency contents of the disturbances transmitting to the payload were attenuated by 96% and 98% respectively,and the image jitter was reduced to less than 0.5 pixels from 5~10 pixels.

The phosphors of Ce{sup 3+} activated Ba{sub 2}Ca(BO{sub 3}){sub 2} with chemical formulas Ba{sub 2(1-x)}Ce{sub x}Na{sub x}Ca(BO{sub 3}){sub 2} and Ba{sub 2}Ca{sub 1-2x}Ce{sub x}Na{sub x}(BO{sub 3}){sub 2} were prepared. The luminescence properties have been investigated under vacuum ultraviolet UV and x-ray excitation. Though the point defects Ce{sub Ba{sup {center_dot}}} and Na{sub Ba{sup '}} are expected to occur in samples Ba{sub 2(1-x)}Ce{sub x}Na{sub x}Ca(BO{sub 3}){sub 2}, and Ce{sub Ca{sup {center_dot}}} and Na{sub Ca{sup '}} are expected to appear in samples Ba{sub 2}Ca{sub 1-2x}Ce{sub x}Na{sub x}(BO{sub 3}){sub 2} according to the formulas of the compounds, however, two types of Ce{sup 3+} centers were found in all samples due to the occupancy of both Ba{sup 2+} and Ca{sup 2+} sites. So the influence of doping concentration on the preferential site occupancy was studied, and it was found that Ce{sup 3+} ions always preferentially enter Ba{sup 2+} sites at low doping concentration for both samples Ba{sub 2(1-x)}Ce{sub x}Na{sub x}Ca(BO{sub 3}){sub 2} and Ba{sub 2}Ca{sub 1-2x}Ce{sub x}Na{sub x}(BO{sub 3}){sub 2}. In addition, the 5d energy levels and decay behaviors for Ce{sup 3+} in Ba{sup 2+} and Ca{sup 2+} sites, the concentration quenching, and the x-ray excited photon output were evaluated to clearly reveal the luminescence more » features. « less

The properity of amorphous SiO 2 is sensitive to the irradiation of energetic ions, electron beam, X- and γ-rays, even to VUV radiation. The luminescence of a-SiO 2 and irradiated a-SiO 2 has been investigated. Here, we report that the visible light can be emitted under the excitation of Ar + ion laser from the surface of bulk fused quartz which was irradiated by “white” SR in UHV at room temperature. The emission spectrum is an asymmetry band peaked at about 625 nm, with a FWHM of about 20 nm. The SR for irradiation is from the 800 MeV storage ring without any optical elements between the light source and the samples. The vacuum is kept below 5 × 10 −7 Pa, the average beam current is 100mA and the irradiation time is 3 hours. The intensity of the luminescence is rapidly decreased under the excitation of laser. It can stand for half an hour when the power of excited laser light is kept at 2W/cm 2 approximately.