水色遥感产品的三要素为：叶绿素、悬浮物质和黄色物质。水色水温扫描仪（简称水色仪）作为海洋一号卫星的主载荷之一，设置了8个可见近红外探测通道，主要目的是获取全球的海色三要素分布产品，为全球海洋初级生产力分布研究提供数据。2007年发射的HY-1B星水色仪，作为零辐射基准的冷空位置在入轨初期即存在光污染，导致近红外探测通道深海水域信号出现截止，并且纬度越低冷空信号越大。为了研究此问题的存在机理并对B星水色仪的历史数据进行修复，在实验室对问题产生源的特性进行了验证，并对其影响机理进行了分析。通过获取C星水色仪耀光能量与太阳天顶角的关系，计算B星水色仪在不同太阳天顶角的耀光能量。根据辐射定标系数可得到耀光能量对应的信号码值和码值修复量。结果表明，该修复值与由太阳天顶角计算得到的能量成线性关系，并可用于对B星水色仪其他目标信号进行修复。该算法可用于对B星水色仪近9年的遥感数据的修复，为后续与同类海洋遥感仪器的数据比对并反演水色产品奠定了理论基础。

为了在有限的太阳观测窗口内获得高质量的太阳光谱数据,需保证太阳进入观测窗口时仪器已完成自身预热。为保证仪器预热时间的一致性,需在轨实时预报预热开始时刻,需对每轨太阳开始进入仪器观测窗口的时间进行短时间高精度预报。详细介绍了一种由卫星平台当前广播时间和轨道瞬根推导预报时刻太阳角度的方法。利用该方法预报某一太阳同步轨道卫星本体坐标系下的太阳角度,并将预报结果与STK仿真结果进行比对。该预报方法在预热时间内的最大角度误差为0.5°,导致预热时间最大偏差为20 s,满足1 min的指标要求。分析了预报方法中的主要误差来源,为后续卫星载荷的在轨太阳角度短期预报提供了借鉴与参考。

为了避免太阳敏感器(DSS)指向故障导致星载太阳辐射监测仪(SIM)功能失效,为风云三号(FY-3(03))卫星的太阳辐射监测仪(SIM)设计了备份跟踪方式程控太阳跟踪并分析了其跟踪精度.利用星上儒略日时间和卫星轨道瞬根,基于类基准地表辐射网(BSRN)算法推导了轨道坐标系太阳矢量、俯仰角和偏航角.将计算结果与卫星给定指向数据进行了比较.结果表明:太阳矢量三轴偏差均小于0.1°,俯仰角平均偏差为0.024 6°,偏航角平均偏差为-0.080 4°.对利用程序计算的多轨道指向数据进行了太阳模拟跟踪控制实验,结果表明:SIM俯仰跟踪控制精度优于0.1°,偏航跟踪控制精度优于0.05°.为保证在轨跟踪精度,试验了俯仰零点角和偏航零点角,其分别为80.46°和-36.96°.最终分析结果表明,俯仰程控跟踪不确定度为±0.318°,偏航程控跟踪不确定度为±0.316°,满足SIM太阳跟踪精度±0.5°的要求.设计的太阳程控跟踪降低了SIM对光学指向器件的依赖,提高了在轨太阳跟踪的可靠性.

由于FY-3(01)星和FY-3(02)星宽视场扫描式太阳辐射监测仪(SIM)测量时间短、精度低, 本文利用FY-3(03)星SIM实现了太阳的高精度跟踪测量。首先, 分析了SIM太阳跟踪精度指标、跟踪转动范围, 测试并确定了数字太阳敏感器(DSS)的视场范围、频率、分辨率, 标定了DSS在轨像面辐照度。为消除跟踪抖动现象, 分析测试了控制时间间隔和跟踪精度的关系, 确定了理想控制时间间隔为500 ms。外场和在轨实验结果表明, SIM太阳跟踪精度优于±0.1°, 俯仰在轨跟踪精度为0.029°, 偏航在轨跟踪精度为0.025°, 原始太阳总辐照度(TSI)值为1 353.1 W/m2。另外, DSS太阳指向精确, 跟踪控制可靠, 大幅增加了TSI监测时间。FY-3(03)星SIM在太阳同步轨道卫星上实现了TSI的太阳跟踪测量, 跟踪精度是国际空间站(ISS)同类载荷CPD跟踪精度的10倍。

对空间跟踪与监视系统预警探测单元的探测视场、成像像素规模、空间分辨力、光学增益等光学系统性能进行了逆向工程解算; 基于目标与背景的短波红外辐射特性, 对该预警探测单元的工作波段进行了定量分析, 提出了其预警探测单元并非工作在传统预警卫星常用的低大气透过率波段 (2.5~2.9 μm)的新观点。计算结果表明, 在强背景噪声条件下, 预警探测单元采取高大气透过率波段 (2~2.4 μm)的选通滤波措施, 可获得最优探测能力。

太阳同步回归轨道既可以满足光照条件的要求,又可以满足时间分辨力的要求,是对地观测航天器首选轨道之一。Q值是将太阳同步轨道和回归轨道联系起来的桥梁,是太阳同步回归轨道设计时最先考虑的参数。通过对太阳同步轨道和回归轨道特性的分析,可以建立Q值与太阳同步回归轨道参数之间的数学关系,作为太阳同步回归轨道设计的依据。本文通过对轨道回归特性的分析,引入了设计太阳同步回归轨道Q值的方法。结合某航天任务的具体指标,利用Q值选取算法,在500～510 km轨道高度范围内选取了一条轨道高度为502.59 km的轨道。该轨道的回归周期为21 d,平均重访周期为5 d,是500～510 km轨道高度范围内重访特性最优的太阳同步回归轨道。基于Q值选取的轨道设计算法从理论上找到了太阳同步轨道设计中的关键,为复杂的轨道设计工作提供了一个可靠而易行的方法。