浅析卫星交通控制

随着外层空间轨道上卫星数量的日益增加,为避免卫星与卫星、卫星与空间碎片之间相互碰撞,必须加强对外层空间卫星的运行管理控制,即卫星交通控制。本文将对近几年在轨卫星分布状况、跟踪控制、碰撞概率及损失费用等方面进行分析,初步探讨有关卫星交通控制的政策。     

雷达空间目标识别技术综述

随着人类航天活动的增加,对于卫星和碎片等空间目标进行监视变得非常重要。为了实现空间监视任务,对空间目标进行识别是非常必要的。对空间目标的轨道特性与动力学特性进行了介绍,对雷达空间目标识别技术的研究现状和发展趋势进行了详细的综述。     

基于雷达波束篱笆的空间碎片数量的置信区间估计

针对雷达波束篱笆空间碎片探测模式,提出了一种估计碎片数量置信区间的方法.对于给定的轨道高度范围,将轨道倾角和雷达散射截面足够大的碎片是否真正穿越波束篱笆这一事件用(0-1)分布来建模,根据所获取的轨道高度数据,得到该轨道高度范围内碎片穿越波束篱笆的平均概率,进而采用中心极限定理估计出该范围内碎片总数量的置信区间.仿真实验验证了方法的有效性.     

泡沫增阻法清除空间碎片的喷射误差分析

泡沫增阻法是一种清除空间碎片的新方法。首先分析了该方法的使用范围和特点,建立了其运动学模型,提出了泡沫喷射误差的计算方法,研究了影响喷射误差的4种因素。在此基础上,分析了清除不同尺寸的空间碎片所允许的喷射误差。仿真结果表明,泡沫增阻法适用于清除尺寸为米级的空间碎片,提高卫星的轨道精度是减小喷射误差最有效的手段,并对所需的轨道精度提出了要求,为该方法的进一步深入研究和实施提供了参考。     

轨道碎片——太空中的“垃圾”

如果有机会从太空用雷达和光学望远镜观察地球,会看到如上图中的情景。地球周围密密麻麻地布满的是什么东西?这是一些“游荡”在近地轨道上的人造碎片,大到火箭残骸和废旧卫星,小到涂料薄层和金属残片。它们有一个共同的名字——地球轨道上的空间碎片,简称轨道碎片。     

基于RCS序列的空间目标分类识别方法

结合三轴稳定卫星、自旋稳定卫星、翻滚目标和空间碎片的运动特征,依据强散射中心理论分别建立这四类空间目标的电磁散射模型,通过计算机仿真得到其RCS序列仿真值.针对这四类空间目标的RCS序列特点,提出了一种三轴稳定卫星与空间碎片的判别方法和利用RCS的周期性对空间目标分类识别算法,计算机仿真实验验证了算法的有效性.     

空间碎片对航天活动的威胁日益严峻

近五年来,几次碰撞和解体事件使得空间碎片数量急剧增加,尤其是低轨道区域,数量增加已经超过50%,造成航天器在轨碰撞概率大大升高空间碎片是在轨运行或再入大气的无功能的人造物体及其残块和组件。目前在轨的空间碎片占所有在轨物体的95%。截至2013年10月,在轨空间碎片数量达到16134个。空间碎片的影响及危害空间碎片和航天器的平均撞击速度是每秒10公里,厘米级以上的空间碎片可导致航天器彻底损坏,其破坏力之大几乎无法防护,唯一的办法是躲避。     

“女娲”计划:面向地球静止轨道的在轨服务系统

地球静止轨道(GEO)因其良好的轨道特性,在人类航天活动中扮演着重要的角色。随着GEO资源的日益紧张,GEO碎片的清理工作刻不容缓。针对GEO带的空间碎片清理,提出了名为"女娲"的GEO在轨服务计划,利用在轨回收、3D打印、在轨组装等关键技术,实现基于空间碎片的在轨制造能力,并从任务需求、任务使命、任务流程、系统组成以及卫星系统概念设计等方面,对"女娲"计划进行了系统分析。     

发射卫星，要想成功不容易

4月13日早上7点38分,朝鲜在平安北道铁山郡东昌里的西海卫星发射场发射了一枚远程火箭。随后不久,朝鲜官方便宣布发射失败,火箭在发射90秒后解体并变为碎片,卫星未能进入预定轨道。这是朝鲜第三次发射卫星失败。实际上,卫星技术本就是一个相当复杂的系统工程,要想发射成功,需克服很多技术难关。     

基于轮廓特征的空间目标识别算法

高分辨力单脉冲雷达通过对三个通道回波成像可以获取各个散射中心的方位角和俯仰角,结合距离信息就可以得到各个散射中心在垂直于雷达天线轴的平面上的投影,形成方位-俯仰二维像.由于卫星的尺寸通常大于碎片的尺寸,因此卫星的方位-俯仰二维像的轮廓面积较大.提出了基于轮廓特征的空间目标识别算法,首先通过高分辨力单脉冲雷达对目标进行方位-俯仰二维像成像,然后从方位-俯仰二维像中提取目标轮廓,最后根据轮廓面积特征对卫星和碎片进行识别.经过计算机仿真实验,该算法取得了比较好的识别效果.     

弹道导弹中段拦截产生的空间碎片影响分析

针对弹道导弹中段拦截产生的空间碎片可能对在轨航天器的影响进行了分析,弹道导弹中段拦截产生的空间碎片的质量、速度和运行时间都很有限,本质上为亚轨道残骸,不会对在轨航天器造成重大影响,对在轨航天器的威胁主要来自流星和以往空间任务产生的轨道残骸.     

复兴中的俄罗斯“格洛纳斯”全球导航系统

“格洛纳斯”为俄语“全球卫星导航系统”缩写词（ГЛHACC）的译音．与美国GPS类似．军民两用。完整的“格洛纳斯”系统包括空间卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分，组网卫星共24颗．包括21颗工作卫星和3颗备用卫星。这些卫星分布在3个近圆形的轨道平面上．每令轨道面分布8颗卫星．轨道平面两两相隔120°．同平面内的卫星之间相隔45°。     

“伽利略计划”——中国航天技术发展的“助推器”

欧盟于1999年提出了旨在建立全球卫星定位导航系统的“伽利略”计划。该系统由27颗运行卫星和3颗预备卫星组成,可以覆盖全球,预计将在2008年投入使用。“伽利略”计划的投资总额估计高达33亿欧元。“伽利略”由欧盟的戴姆勒—克莱斯勒研究和科技中心研制,系统的基本构成包括星座与地面设施、服务中心、用户接收机等。我们知道,GPS星座由28颗卫星(4颗为备用星)组成,分布在6个轨道面内。“伽利略”有30颗卫星组成主系统,卫星采用中等地球轨道,均匀地分布在高度约为2.4万千米的3个轨道面上,另有12颗作为辅助运行,在个别卫星失灵的情况下起替…     

远程导弹飞行管道碎片数目统计方法

针对空间碎片数及分布,根据远程导弹飞行散布统计规律,提出一种统计导弹飞行管道内碎片数目的方法,即利用空间碎片模型数据,求出部分区域碎片数目密度随高度变化关系,构造导弹空间飞行管道,将数目密度函数在导弹飞行管道内积分,从而得到管道内碎片数目的期望值,量化评估了导弹与空间碎片的碰撞风险。仿真结果表明,远程导弹与空间碎片的撞击风险数量级为10-7,而飞行管道内碎片数目数量级为10-2,表明空间碎片已威胁到远程导弹的安全飞行。     

远程导弹飞行管道碎片数目统计方法研究

摘 要：针对空间碎片数及分布,根据远程导弹飞行散布统计规律,提出一种统计导弹飞行管道内碎片数目的方法,即利用空间碎片模型数据,求出部分区域碎片数目密度随高度变化关系,构造导弹空间飞行管道,将数目密度函数在导弹飞行管道内积分,从而得到管道内碎片数目的期望值,量化评估了导弹与空间碎片的碰撞风险。仿真结果表明,远程导弹与空间碎片的撞击风险数量级为10-7,而飞行管道内碎片数目数量级为10-2,表明空间碎片已威胁到远程导弹的安全飞行。     

2013—2015年BDS空间信号测距误差的精度评估

基于武汉大学发布的精密星历，计算2013年1月至2015年9月北斗广播星历的轨道、钟差和空间信号测距误差，并对其进行统计分析评估。结果表明：北斗卫星的径向精度总体上优于0.7 m、法向精度总体上优于1.4 m，且无明显的长期变化趋势；在切向精度上，倾斜地球同步轨道和中轨道优于2.1 m，高轨道的切向精度已从14 m左右提升至8 m左右；北斗高轨道、倾斜地球同步轨道、中轨道的钟差精度分别为6.3 ns, 4.7 ns, 4.3 ns；所有卫星的钟差精度总体上优于6 ns；所有卫星的空间信号误差精度总体上优于2 m，从长期来看，中轨道卫星的空间信号误差精度较为稳定；倾斜地球同步轨道和高轨道卫星的空间信号误差精度存在一定的波动。     

空间碎片碰撞风险评估模型及其应用

以现有的空间碎片环境模型为基础,建立了一套空间碎片风险评估模型。该模型包括空间碎片环境、航天器有限元建模、几何遮挡处理以及碰撞概率计算四个模块。为了验证风险评估模型的精度及有效性,针对机构间空间碎片协调委员会指定的三种标准工况,将该计算结果与国内外已有的风险评估模型的计算结果进行比较,验证了风险评估模型的正确性。利用开发的风险评估模型,对立方体航天器遭遇空间碎片碰撞风险进行仿真评估与分析,给出了轨道高度、倾角以及航天器自身的姿态参数对航天器遭遇空间碎片碰撞风险的影响特性。     

基于卫星无源探测的飞行器主动段轨道估计

运用卫星探测空间飞行器对国防科技的发展有其深远意义,而无源定位则是实现目标探测的一项关键技术。针对空间飞行器的运行轨道来说,其主动段起关键作用,因此,卫星对空间飞行器主动段轨道的无源探测估计与误差分析至关重要。在对大量数据分析的基础上,利用自适应定点的四阶龙格库塔算法求解卫星二阶微分运动方程,确定了其轨道,建立了数值解模型、坐标转换模型、空间飞行器轨道估计模型等多种数学模型,运用Matlab、Mathematica等软件对数据进行了分析和处理,利用图表直观地显示了其结果。     

空间飞行器主动段的轨道估计与误差分析

为了对无源探测卫星系统的定轨方式和精度进行定量分析,通过坐标转换、受力分析、拟合、最小二乘法、微分方程数值解法与误差分析等方法,建立了基于卫星无源探测的空间飞行器在主动段的交汇定位优化模型和运动方程模型。基于模拟数据和模型,给出了卫星和空间飞行器的轨道曲线以及卫星的系统误差。经过系统误差修正,空间飞行器的估计轨道误差仅为7.582 1 m。     

北斗卫星导航系统空间信号精度分析

按照空间信号测距误差(SISRE)的定义给出了北斗卫星SISRE的计算公式。利用2013年11月的实测数据及相应精密轨道钟差产品对北斗卫星轨道精度及SISRE进行了统计分析。结果表明:北斗系统non-GEO卫星广播星历轨道精度优于GEO卫星;各卫星广播星历轨道误差径向精度最好;GEO卫星SISRE均值优于4m,IGSO卫星SISRE均值优于3m,MEO卫星SISRE均值优于4m。