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
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 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
信息工程大学 信息系统工程学院, 河南 郑州 450001
地球同步轨道(GEO)卫星通信系统具有通信时延长的特点, 适用于GEO卫星长期演进(LTE)通信的资源调度算法非常重要。为提升星上资源分配的高效性, 基于可变最大加权时延优先(M-LWDF)算法, 提出了一种综合考虑媒体接入控制(MAC)层参数和应用层参数的跨层调度算法。该算法在MAC层从数学角度推导, 提出权重更大的时延判决因子及在应用层根据业务优先级不同引入Q因子。仿真结果表明, 与M-LWDF算法相比, 不同业务情况下, 跨层资源调度算法减小了通信时延, 提高了系统吞吐量, 但公平性能略有下降并增加了复杂度。
地球同步轨道卫星 跨层设计 时延因子 Q因子 Geosynchronous Orbit satellite cross-layer based design delay factor factor Q 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(4): 575
1 中国科学院大气物理研究所 中层大气和全球环境探测重点实验室, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 成都信息工程大学 中国气象局大气探测重点开放实验室, 四川 成都 610225
4 成都理工大学 地球物理学院, 四川 成都 610059
首先对地球同步轨道星载降雨雷达进行了介绍; 其次基于其技术参数, 利用美国第二代机载降雨雷达(APR-2)的实测数据模拟了地球同步轨道星载毫米降雨雷达的数据并对模拟的强度和速度场数据进行了分析; 最后根据时域信号(I、Q)和功率谱数据的特征, 采用时域无限脉冲响应(IIR)椭圆滤波器和频域高斯模型自适应处理(GMAP)两种方法对地表杂波进行了抑制, 并对抑制前后的廓线数据和回波图进行了对比分析.结果表明, 采用IIR和GMAP方法能够对受弱风条件下海面杂波影响的近地面气象回波进行较好的恢复, 对地表杂波具有较好的抑制效果.
地球同步轨道雷达 星载毫米波 数据模拟 地表杂波 geostationary weather radar space-borne millimeter data simulation surface clutter
1 国防科技大学 电子科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
2 装甲兵工程学院 技术保障工程系, 北京 100072
空间目标观测策略是决定天基光学监视系统性能的关键因素之一, 本文对国外已服役和在研的GEO目标天基光学监视系统及其观测策略进行了讨论。首先, 概述了GEO目标天基光学监视技术的发展历程; 然后, 简要分析了GEO目标的轨道特性, 并在此基础上讨论了主流的GEO目标监视策略; 最后, 针对近年来呈现出的监视系统小型化和自主运行的发展趋势, 对SBO载荷与3U CubeSat星座的目标监视性能进行了仿真评估。实验结果表明: SBO载荷和CubeSat卫星均可探测1 m直径的GEO目标, 单颗SBO载荷探测GEO目标比例大于51%, 观测弧长和重访周期分别约1.2°和1.5天, CubeSat星座则可探测超过90%的GEO目标, 平均观测弧长和重访周期分别大于67.1°和小于0.4天。由此可见微小卫星通过组网能实现对GEO目标的独立自主监视。
地球同步轨道目标 空间监视 天基光学监视 微小卫星 GEO objects space surveillance space-based optical surveillance minisatellite and microsatellite
1 北京空间飞行器总体设计部，北京 100094
2 北京市电磁兼容与天线测试工程技术研究中心，北京 100094
由于地球同步轨道 (GEO)的衰减周期长，累积效应突出，空间碎片对卫星安全产生日益严重的威胁，特别是地基设备无法观测的危险空间碎片。根据碎片分布与运动特性，开展地球同步轨道星载太赫兹雷达碎片预警技术研究。针对工作波长、目标尺寸与雷达截面积 (RCS)、观测范围与工作方式进行论证，完成雷达系统方案和仿真分析。雷达采用有源相控阵天线，天线尺寸为250 mm×250 mm，工作频率为 140 GHz，平均功率为 190 W。雷达能够在方位与俯仰 ±15°、距离为1.95~24.12 km内搜索与跟踪尺寸为 6.8 mm~15 cm的碎片，并对将要产生的撞击进行预警，预警时 间4~35 s。
地球同步轨道 星载雷达 危险空间碎片 太赫兹 搜索 跟踪 预警 Geosynchronous Earth Orbit space based radar dangerous debris terahertz searching tracking warning 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(2): 172
为了快速检测出地球同步轨道带光学观测图像中的空间碎片, 提出了一种基于信噪比的分级检测方法.首先分析实测数据, 得出观测图像中不同信噪比碎片运动相似的特性.对于高信噪比碎片, 采取帧差法快速检测, 并利用多帧图像计算速度信息; 对于低信噪比碎片, 根据高信噪比碎片检测结果得到的速度信息, 采用改进的动态规划检测方法.实际图像检测结果表明: 当递归方程的搜索窗口为5 pixel×5 pixel时, 分级检测方法检测性能最好; 当累积帧数大于5帧时, 检测时间比传统动态规划方法减少了87%以上.分级检测方法具有检测率高、虚警率低、计算量小的优势, 适合地球同步轨道带光学观测图像中空间碎片的检测.
地球同步轨道碎片 光学观测 目标检测 帧差法 动态规划 Geosynchronous earth orbit debris Optical observation Target detection Frame difference method Dynamic programming
