空间碎片探测卫星成像CCD的在轨辐射效应分析

电荷耦合器件(CCD)是卫星应用的主流成像器件,其受空间辐射环境影响易产生辐射效应,导致卫星成像性能退化,因此CCD的在轨辐射效应分析对卫星在轨风险评估、在轨维护具有重要意义。针对空间碎片探测试验卫星成像CCD在轨出现的辐射效应,通过在轨图像数据计算,对辐射作用于CCD导致的瞬时效应、热像素、电离总剂量效应和位移损伤进行了估算。分析认为瞬时效应主要源于南大西洋异常区内高能质子入射器件导致的瞬间电离作用;热像素源于质子辐射导致的单个像素位移损伤,且数量随着在轨时间的累积不断增加,与瞬时效应无明显的相关性;在轨初期累积的电离总剂量效应和位移损伤并不突出;热像素是影响探测器光电探测性能的主要问题,在较低粒子注量时就比较显著。上述工作为卫星在轨风险评估与运行管理收集了数据依据,并初步形成了针对在轨运行光电探测载荷辐射效应分析方法,可为天基目标探测卫星成像器件的在轨辐射效应分析、抗辐射设计提供参考。     

信息广场

正我国最高"天眼"突破遥感卫星技术五个"首次"高分四号卫星自2015年12月29日成功发射以来,经历了为期一周的太空旅行,并于近日在距地球36000公里的太空"安营扎寨",睁开了当今观测地球的最高"天眼"。2016年1月5日,高分四号卫星为祖国发来了亲自拍摄的第一张"明信片"。目前,该卫星在轨正常运行,正在进行载荷测试,成像效果良好,     

"墨子号"卫星空间安全评估

“墨子号”卫星是2011年中科院空间科学战略性先导科技专项首批批准的五颗科学实验卫星之一,旨在建立卫星与地面远距离量子科学实验平台,并在此平台上完成空间大尺度量子科学实验任务．作为一颗科学卫星,它已经为中国在空间量子通信领域奠定了基础,受到国内外的普遍关注．2019年1月起,“墨子号”卫星开始进入延寿期工作,该卫星仍然承担着繁忙的拓展实验任务,包括国际合作实验任务等．“墨子号”卫星在轨空间安全问题成为“墨子号”卫星团队的关注点之一．本文基于国际空间碎片或空间目标数据信息,结合“墨子号”卫星星历数据,仿真了2020年3月17日-3月24日,“墨子号”最可能遭遇的空间碎片或空间目标情况,并给出了一些重要参数结果,对“墨子号”卫星运行具有参考作用．      

高级在轨系统在高分辨率遥感卫星中的应用

高级在轨系统AOS是空间数据系统咨询委员会CCSDS制定的关于星-星和星-地的数据管理系统。结合AOS系统协议和高分辨率遥感卫星在轨获取的各类载荷数据实际特点,设计了一种适应于高分辨率遥感卫星的空间数据处理系统。该系统把多种载荷产生的不同数据速率、不同字节大小、不同级别传输要求、不同延时要求的数据进行封装,形成统一的虚拟信道数据单元VCDU格式;并把各条虚拟信道上VCDU复接成连续的数据流经星地物理信道传输。仿真试验证明,该系统方案有效地解决了高分辨率遥感卫星多种载荷数据的组织、管理和传输问题,为后续的测绘和遥感处理奠定了可靠的数据基础。     

资源三号02星激光测高仪在轨几何检校与试验验证

我国在资源三号02星上首次搭载了一台用于对地观测的试验性载荷——激光测高仪,开展对地观测的激光测高试验。由于卫星发射时的振动以及入轨后空间环境变化等因素影响,激光测高仪的指向、测距等系统参数相对于发射前地面测量值可能发生变化,从而引起激光的平面和高程误差。本文根据资源三号02星激光测高仪特点,提出了一种基于地面探测器的在轨几何检校方法,该方法构建了以指向、测距为系统误差的严密几何检校模型,以激光测距值残差最小为原则,利用地面探测器捕获的激光光斑位置作为参考,实现系统误差参数高精度在轨几何检校。利用卫星在轨测试期间多个试验场数据进行检校后,以有关DEM数据作为地面参考比对,地形坡度小于2°区域内的激光点高程精度由检校前的100~140m提高到2~3m。利用平坦地区激光足印内少量GPS外业控制点进行验证对比,检校后激光高程测量的绝对精度优于1m。试验结果表明了资源三号02星激光测高仪在轨几何检校方法的有效性和正确性。     

高级在轨系统在高分辨率遥感卫星中的应用

高级在轨系统AOS是空间数据系统咨询委员会CCSDS制定的关于星-星和星-地的数据管理系统.结合AOS系统协议和高分辨率遥感卫星在轨获取的各类载荷数据实际特点,设计了一种适应于高分辨率遥感卫星的空间数据处理系统.该系统把多种载荷产生的不同数据速率、不同字节大小、不同级别传输要求、不同延时要求的数据进行封装,形成统一的虚拟信道数据单元VCDU格式;并把各条虚拟信道上VCDU复接成连续的数据流经星地物理信道传输.仿真试验证明,该系统方案有效地解决了高分辨率遥感卫星多种载荷数据的组织、管理和传输问题,为后续的测绘和遥感处理奠定了可靠的数据基础.     

“天绘一号”卫星测绘相机在轨几何定标

卫星在空间环境运转过程中, 测绘相机的几何参数会发生不可预估的变化, 从而对摄影测量定位精度和数据处理精度产生影响。因此, 所有测绘卫星都对星载相机的几何参数进行在轨定标, 监测相机几何参数在轨运行状态下的变化情况。本文着重介绍了“天绘一号”卫星在轨几何定标的内容和采用的方法。     

导航卫星有效载荷的在轨测试

本文简述了全球卫星导航系统的发展现状，导航卫星有效载荷的设备组成，构建了用于进行导航卫星有效载荷在轨测试的地面系统设备，并对通过该设备进行导航卫星在轨测试的方法进行了简单分析，提出了一套行之有效的导航卫星在轨测试方案。     

人卫激光测距中卫星预报需求分析

人造卫星激光测距作为当前精度最高的现代大地测量手段之一,其观测数据在卫星或航天器的精密定轨、确定地球自转参数、建立和维护全球地球参考框架以及实现全球范围的高精度时间传递等方面发挥重要作用。在轨卫星的位置预报是卫星激光测距工作实现的前提和基础,为此,本文根据卫星激光测距工作的实际需要对在轨卫星的预报精度提出了要求,并分析CPF卫星预报的精度。研究结果显示,卫星预报精度完全可以满足当前毫米级卫星激光测距的要求。     

GF-6卫星PMS相机在轨辐射特性自动化变化监测

传统人工场地试验方法效费比较低、单次试验不确定性大,难以满足卫星载荷高频次的辐射特性变化监测等,本文利用敦煌辐射定标场(以下称“敦煌场”)自动化设备,对GF-6卫星PMS传感器在轨运行以来的辐射特性进行了自动变化监测试验。经过4次同步试验数据分析表明,GF-6卫星自2018年发射以来,PMS相机辐射特性变化小于5%。     

VLBI在探月卫星定位中的应用分析

中国实施的"嫦娥"探月工程中,探月卫星的定轨测控系统由我国现有的S频段航天测控网(USB)和甚长基线干涉测量(VLBI)系统组成。系统中,VLBI技术主要为绕月卫星定轨提供卫星的角位置。本文分析了在探月项目中,VLBI单点定位的必要性。探讨了VLBI技术用于探月卫星单点定位的基本原理及其实现方法。通过算例对模拟数据进行处理,检验了方法的正确性。对结果进行分析,得出一些结论。     

The Moon sight by KALPANA imager

Visible and infra-red (IR) channel data of KALPANA imager received at Bopal Earth Station at Space Application Centre has captured the Moon at several times. The range of Moon surface brightness in the visible channel image is compared with that of similar size Earth scene. The increase in brightness due to a closer Moon on a particular day is also seen in the histogram of the surface brightness. The brightness temperature map from the IR channel data of the Moon is also constructed. The analysis of the Moon images has a potential for monitoring degradation of the sensor optics over time.     

A Discussion of IGS Solutions and Their Impact on Geodetic and Geophysical Applications

The International Association of Geodesy officially established the International GPS Service (IGS) on Janaury 1, 1994. Its prime objective is to provide support and a rerefence system for a wide variety of scientific and practical applications involving GPS. To fulfill its role the IGS also generates, in addition to its fundamental products (orbital/staion positions and consistent Earth orientation parameters), additional reference-system products providing the necessary infrastructure, standards, and means of calibrations for timing and various atmospheric applications of GPS. The generation and efficient application of IGS products and their impact on a number of positioning and atmospheric applications, including low earth orbit satellites, is reviewed and discussed. @ 1998 John Wiley & Sons, Inc.     

导航卫星自主定轨中JPL DE星历的简化使用

导航卫星自主定轨中使用原始JPL DE星历不仅数据量较大,而且不容易编码。文中提出了一种简化的星历使用方法,利用对一定间隔的日月位置进行拉格朗日插值,取代原始星历的切比雪夫多项式拟合方法,可以有效减少上行传递的参数个数。通过实验分析得出,在60 d的自主定轨中使用间隔1 d的月球位置和10 d的太阳位置进行插值,可以在保证导航卫星自主定轨精度的基础上,参数个数从404/808个减少为254个。     

月球地形特征认识及增强可视化

长期以来人们生活在地球上,已形成了基于地球的习惯式视觉感受与空间认识,对其他星体地貌与现象的认知和识别成为新的挑战。基于月球与地球地形地貌上的差异性认知,研究地球认知转移的月球地形地貌的增强可视化,能够让人们更加直观地认识月球地形地貌。对比分析月球与地球的地形在地貌类型、地表色彩体系和地形起伏的异同性,建立基于地球认知转移的月球地形增强可视化的认知基础;构建月球与地球地形可视化要求的相似性和差异性,对撞击坑、月海、月陆、月溪等月球的典型地貌和区域地形进行了晕渲参数调整,分析月球地形在不同参数下的晕渲效果,实现月球地形增强晕渲可视化;揭示了月球地形可视化既要借鉴地球可视的认知转移（如暗色-低地形,亮色-高地形）,又要打破地球特定思维造成的可视化误解（如白色-雪线、绿-植被）,制作符合月球自身特征的可视化体系。     

泛地图理论下深空探测场景空间制图表达思考

以月球与行星探测为代表的深空探测活动将人类对于物理空间的认知从地球空间拓展到月球、行星乃至行星际等深空场景空间。如何构建深空探测场景下的空间位置概念、制图内容,并建立相应的制图表达机制和可视化方法,以满足深空探测工程任务实施和重大科学发现的需求,这对制图学提出了新的挑战。针对此问题,在泛地图等前沿理论的指引下,结合笔者团队在中国深空探测任务中的制图实践,对深空场景中涉及的天体卫星轨道、月球与行星、探测器本体等多尺度空间进行统一位置关联,并对所涉及的制图内容、数据、可视化技术等进行了探讨,以构建一种面向深空探测场景的天、地、器一体化空间可视化表达的制图方法。可为研制中国后续深空探测工程任务和科学研究所需的新型制图产品提供思路。     

GEO空间碎片轨道变化分析

针对GEO（Geostationary Earth Orbit）在轨及附近空间的碎片,首先分析了不同面质比光压摄动的量级,并给出一年内地影的分布情况,然后推导适合GEO的春分点根数的拉格朗日摄动运动方程,从动力学角度分析面质比对轨道的影响,最后给出相应的数值验证,证明了空间碎片的面质比与光压摄动对轨道的影响成正比.     

Collocation and least squares methods as a tool for handling gravity field dependent data obtained through space research techniques

Least squares adjustment and collocation methods have in the last decade been the tool for extracting gravity field information from data obtained through space research techniques (satellite orbit tracking, altimeter observations, doppler determined positions), and when combining these data with data observed at the surface of the Earth. The mathematical framework for the two models is described and the models are compared. It is shown that the two methods only become equivalent in cases where the number of parameters are equal to the number of observations. It is pointed out that several arbitrary choices (of parameters, weights and norms) will have to be made before the methods can be applied, and that further investigations are needed in order to justify the specific choices. Presented at the European Workshop on Space Techniques for Solid Earth Physics, Oceanography, Navigation and Geodesy, (SONG 1978), Schloss Elmau, BRD, 1978.     

Phase center modeling for LEO GPS receiver antennas and its impact on precise orbit determination

Most satellites in a low-Earth orbit (LEO) with demanding requirements on precise orbit determination (POD) are equipped with on-board receivers to collect the observations from Global Navigation Satellite systems (GNSS), such as the Global Positioning System (GPS). Limiting factors for LEO POD are nowadays mainly encountered with the modeling of the carrier phase observations, where a precise knowledge of the phase center location of the GNSS antennas is a prerequisite for high-precision orbit analyses. Since 5 November 2006 (GPS week 1400), absolute instead of relative values for the phase center location of GNSS receiver and transmitter antennas are adopted in the processing standards of the International GNSS Service (IGS). The absolute phase center modeling is based on robot calibrations for a number of terrestrial receiver antennas, whereas compatible antenna models were subsequently derived for the remaining terrestrial receiver antennas by conversion (from relative corrections), and for the GNSS transmitter antennas by estimation. However, consistent receiver antenna models for space missions such as GRACE and TerraSAR-X, which are equipped with non-geodetic receiver antennas, are only available since a short time from robot calibrations. We use GPS data of the aforementioned LEOs of the year 2007 together with the absolute antenna modeling to assess the presently achieved accuracy from state-of-the-art reduced-dynamic LEO POD strategies for absolute and relative navigation. Near-field multipath and cross-talk with active GPS occultation antennas turn out to be important and significant sources for systematic carrier phase measurement errors that are encountered in the actual spacecraft environments. We assess different methodologies for the in-flight determination of empirical phase pattern corrections for LEO receiver antennas and discuss their impact on POD. By means of independent K-band measurements, we show that zero-difference GRACE orbits can be significantly improved from about 10 to 6 mm K-band standard deviation when taking empirical phase corrections into account, and assess the impact of the corrections on precise baseline estimates and further applications such as gravity field recovery from kinematic LEO positions.