1 中国科学院上海技术物理研究所中国科学院智能红外感知重点实验室，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
3 国科大杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
大动态、高精度主动热控技术是高轨大型空间相机高性能、长寿命运行的核心关键。空间相机主动热控系统既要满足高精度测控温要求，又要实现小型化、集成化以降低资源和功耗需求。然而，传统以中央处理器（CPU）和数字信号处理器（DSP）为控制单元的架构难以满足高集成化的设计需要，且热控功率较大，需进行功率管理以满足整星能源要求。针对以上问题，面向地球同步轨道大型空间相机大动态、高精度的测控温需求，设计了以现场可编程门阵列（FPGA）为核心控制单元的主动热控系统，利用FPGA的高速并行处理能力和丰富接口资源，实现复杂空间相机高集成度高精度主动热控。设计了热控功率错峰功能，对加热片采用分时控制，动态实时检测热控功率，在保障相机关键部件控温精度的前提下，将热控功率限定在功率设定值。该系统已应用于地球同步轨道大型空间相机，对相机108路加热、138路测温和2个星上黑体进行高精度测控温，通过地面和在轨测试验证了主动热控系统设计的合理性和正确性。
成像系统 相机 主动热控 高精度测控温 热控功率错峰 地球同步轨道 中国激光
2023, 50(22): 2210002
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210978
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
3 中国科学院大学，北京 100049
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。
海洋一号卫星 水色水温扫描仪 太阳同步轨道 可见近红外 冷空间 太阳耀光 HY-1 satellite Chinese Ocean Color and Temperature Scanner（COCTS） sun-synchronous orbit Visible near infrared（VNIR） cold space sun glitter
1 中国科学院上海天文台，上海 200030
2 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室，江苏 南京 210008
1 064 nm波长大气透过率高、天空背景辐射小，采用该波长激光开展卫星测距，有助于提升测距系统的探测能力，已成为国际测距技术的重要发展趋势之一。采用2.2 nm窄带滤光片，计算并测试了白天情况下1 064 nm波长测距系统的噪声，验证了该滤光片在白天对背景噪声的抑制效果。基于圆心光路调节方法，夜间借助红外相机实现了1 064 nm波长激光发射光路与机械轴的重合度调节，保证了全天区优于5″的激光指向精度，解决了白天观测条件下1 064 nm波长激光精确指向问题。采用重复频率为1 kHz、功率为5 W的1 064 nm激光器，建立了1 064 nm波长白天卫星激光测距试验系统，最远获得了地球同步轨道卫星的有效回波数据，实现了1 064 nm波长白天激光测距。试验研究将为我国1 064 nm在远距离卫星激光测距、空间碎片漫反射激光测距方面的应用与发展奠定了技术基础。
卫星激光测距 1 064 nm 白天 同步轨道卫星 激光指向 satellite laser ranging 1 064 nm daytime geosynchronous orbit satellite laser pointing 红外与激光工程
2020, 49(10): 20200021
1 北京理工大学信息与电子学院, 北京 100081
2 北京理工大学卫星导航电子信息技术教育部重点实验室, 北京 100081
地球同步轨道合成孔径雷达 (GEO SAR)编队飞行, 是指 2个或 2个以上的搭载了合成孔径雷达的地球同步轨道卫星协同工作, 组成一颗大的“虚拟卫星”, 进而完成多项任务并降低风险。GEO SAR编队飞行形成的多通道可以用来进行动目标检测。空时自适应处理 (STAP)在空-时二维平面上抑制杂波, 完成强杂波背景下的动目标检测。在传统 STAP算法的基础上, 提出了基于 GEO SAR编队飞行的对地面运动目标检测的方法, 并通过仿真分析了该方法的性能。
地球同步轨道合成孔径雷达 分布式 编队设计 动目标检测 空时自适应处理 GEO synchronous Synthetic Aperture Radar distributed formation design movingtarget detection Space-Time Adaptive Processing 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(4): 604
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春130033
2 上海卫星工程研究所载荷与地面应用技术研究室, 上海 200240
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。
测量 太阳角度预报 太阳同步轨道 轨道瞬根 太阳辐照度光谱仪
1 Department of Electrical Electronic and Computer Engineering The University of Western Australia, Perth WA 6009, Australia
2 北京理工大学 光电学院， 北京 100081
利用包括低轨卫星星座及同步轨道卫星等无线通信空中平台所发出的微波信号，提出一种基于飞行物体对微波的遮挡效应进行飞行物体监测的方法。如何定量分析遮挡效应是这种新方法需要解决的一个关键问题。由于微波衍射和光衍射本质上是相同的，提出利用光学分析的方法来解决这一问题。通过将整个微波链路系统用一个简化的光学系统来描述，用角谱法计算并分析了飞行物体相对于微波传播路线的移动速度、飞行物体高度等参数对接收机接收的微波强度的影响，为进一步研究这种新的监测方法奠定了基础。
角谱法 低轨卫星通信 衍射 地球同步轨道卫星 飞行物体的检测、识别和跟踪 angular spectrum method low earth orbit satellite communications diffraction geosynchronous orbit satellite detection identification and tracking of flying objects
1 中国科学院电子学研究所 微波成像技术重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院自适应光学重点实验室, 成都 610209
4 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
对用于地球同步轨道空间目标进行成像观测的地基逆合成孔径激光雷达系统进行了分析.讨论了地球同步轨道空间目标运动特性和观测几何模型, 分析了地基逆合成孔径激光雷达系统指标, 波形选择为无周期相位编码信号, 提出了基于发射和本振参考通道的信号相干性保持方法.根据目标存在振动和三维自转的特点, 采用正交基线干涉处理的方法进行运动相位误差估计与补偿.引入自适应光学系统实现大气时变相位误差校正, 同时明确了基于正交基线干涉处理的逆合成孔径激光雷达与自适应光学在大气校正方面具有互补性.设计了初步系统方案, 仿真验证了目标振动和三维自转对逆合成孔径激光雷达成像有明显的影响.
激光雷达 逆合成孔径成像 空间目标 系统分析 地球同步轨道 Lidar Inverse synthetic aperture imaging Space object System analysis GEO
航天工程大学宇航科学与技术系, 北京 101416
季节性闪光现象是由三轴稳定地球同步轨道(GEO)卫星保持的特殊对地位置及卫星帆板的运动特点产生的。结合卫星帆板材质的双向反射分布函数及太阳在地球坐标系下的运动规律,分析了帆板季节性闪光现象的原理,定量研究了地面站观测帆板闪光现象的相关规律并进行了仿真验证。研究表明,地面任意地点的望远镜每年都有两个时段能够观测到GEO卫星帆板闪光现象,每次持续约21 d,每颗卫星每天的观测时间约32 min。该结论不仅能够为观测GEO卫星提供参考,也可为分析卫星工作及运动状态提供依据。
散射 空间光学 季节性闪光 三轴稳定 地球同步轨道卫星
