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行业动态

高分一号卫星影像的技术创新

来源:本站   发布时间: 2019-10-16 13:12:08   浏览:2288次  字号: [大] [中] [小]

1围绕遥感特点的卫星一体化设计技术

在成像链路设计上进行了紧密的一体化设计,包括成像与数传接口优化、指令编排、成像功能实现、数据压缩、格式编排及不同侧摆角下速高比计算、辅助数据编排等方面,充分利用整星定位、姿态、遥测、遥控等功能部件,围绕成像与数传建立完整的成像信息链路,完备成像指令、实现同步时间0.1毫秒的高精度时统及成像位置、姿态、姿态角速度、温度等一体化设计,确保好的成像质量。开展了机械一体化设计,如星敏与相机几何关系稳定性设计,星敏支架等温化设计,优化数传天线、太阳翼、相机遮光罩等空间相容性设计。利用结构微振动传递特性及活动部件振动差异优化布局技术实现微振动的有效控制,保证了成像期间的整星抖动特性最优。开展相机等温化,实现相机部件主要温度梯度1~2℃的水平。



2提高使用效能的设计技术

为满足多种分辨率、多种相机及不同压缩及传输模式的需要,实际设计了10类18种主要的工作模式,见表2。同时为简化任务操作,所有任务模式采用相对时间程控指令技术设计了指令模板,只需设定成像开始时间、成像时间长度及成像相关的增益、级数等即可灵活成像,降低了指令编排的复杂性,提高了快捷性,有利于多任务开展和使用效能的提升。为保证数据快速下传,针对数据码速率高于传输码速率的任务设计了边记边放模式,可以延时回放或多余数据存储后回放。回放模式中设计了任意文件、任意时刻回放功能。为保证大范围观测,设计了利用动量轮控制实现滚动侧摆35°的能力,可观测范围1000km。

设计偏航90°定标模式,是国内首颗可在轨实现该模式相对定标的卫星。在轨测试期间进行了三次偏航定标,获取数据用于星上相对定标处理,改进效果明显。设计了一轨多次任务能力,并在在轨测试期间实现了一轨4次的成像,扩展了卫星多目标成像任务能力。

3相机设计新技术

高分相机在继承资源02C高分相机的基础上,综合进行了大视场同轴TMA光学系统、五中国航天谱段合一TDICCD成像技术、双相机一体组合结构设计和智能化成像电子学等技术的集成创新,为实现大幅宽成像,在线阵CCD拼接方式上采用全反全透式光学拼接方案。调焦机构设计采用移动第三反射镜实现调焦,具有移动重量小、机构轻小型化的特点。开展了消杂光完备性设计,有利于成像几何质量的保证。16m宽幅相机通过4台相机视场拼接实现大视场观测,800km幅宽是国际同类分辨率相机最宽的。相机在继承环境1A、1B卫星30m相机技术基础上,通过加大焦距提高分辨率,采用高刚度一体化支架确保高精度拼接,并采用统一遮光罩设计和新型内交叉视场拼接技术,既保证视场,又使得遮光罩尺寸最小,有利于遮光罩光学设计和整星布局。此外在高分和宽幅相机上设计了信号可嵌位功能,用于消除电路噪声。研制过程中对相机内方位元素进行测定和控制,提高了地面定标精度。

4多数据融合处理及高速数传技术

针对多相机、高码速率要求,6台相机均分两路设计了数传处理与传输通道。为节省使用频带,提高利用率,2通道采用单频双极化传输方式,是CAST968/2000小卫星上首个实现点波束、双通道数据传输的卫星。为实现点波束对地面站的精确控制和可靠性,设计了利用姿态控制计算机计算的天线指向驱动和利用轨道数据自主计算指向位置的异构冗余设计。在国内相同传输体制中采用了最小功率固态放大器,节约了用电功率,降低了整星用电负荷,有利于增加相机成像时间。



5高精度姿态控制技术

通 过 3 个 高 精 度 星 敏 定 姿 , 并 在CAST968/2000小卫星上首次采用二浮陀螺进行卫星姿态角速度测定,设计了可关闭红外地球敏感器功能,以冷冗余实现卫星长寿命姿态测量。此外,设计的偏置动量模式等可支持故障模式的成像。经过在轨测试评定,姿态稳定度优于3×10-4°/s,姿态指向精度(星上估值)在1×10-4度量级,侧摆25需要的时间为185s,均优于设计要求。


6高比能量电源技术

采用三结高效砷化镓(Ga In P2/Ga As/Ge)电池片和高比能量锂离子蓄电池组组成,实现了高比能量电源。电池片发电效率提高到28%左右,新型锂离子蓄电池组相对传统的镉镍电池组比能量提高2倍,在恒流充电基础上增加恒压基准,将镉镍的TV曲线控制改为恒流-恒压控制,并增加新型均衡充电控制电路,增加硬件过压保护和过放保护措施,保证了整个电源系统的高比能量和高可靠性。


7其它改进

将传统S波段应答机下行码速率由4096bps提升到了16384bps,提升了CAST968/2000的测控能力。采用星上存储及数传通道下传实现星上遥测

数据无压缩下传,提高了星上运行状态的可监控性。特别实现全轨道圈定位、星敏、陀螺等数据获取,有利于地面图像几何处理的质量提高。采用中继测控,提高了卫星全球可测控能力和应急情况下的可测控能力。通过优化姿态控制及相关工作流程,将以往星箭分离80s后太阳翼展开的时间缩短到65s,有

效提高了入轨段卫星工作与测控效能。通过关键结构部件承载能力提升,实现板式结构由800kg到1000kg的承载能力的提升,扩展了CAST968/2000平台任务适应能力。围绕8年寿命要求,开展了初始轨道优化设计,可保证在燃料不增加的情况下,兼顾长寿命运行。有效载荷占整星重量比达47.2%,为国内同类卫星最高水平。

 

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