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地球同步轨道卫星对低轨卫星的目标引导方法

指挥控制与仿真 2023年

作者：陶新龙金阳辉陆小科南京电子技术研究所

在实际作战中，地球同步轨道卫星通常是最先发现弹道导弹发射的预警装备。然而，其提供的缺维探测信息，使得传统的引导交接方法难以直接应用于其对低轨卫星的目标引导上。针对此问题，本文对地球同步轨道卫星对低轨卫星的目标引导方法... 详细信息

在实际作战中，地球同步轨道卫星通常是最先发现弹道导弹发射的预警装备。然而，其提供的缺维探测信息，使得传统的引导交接方法难以直接应用于其对低轨卫星的目标引导上。针对此问题，本文对地球同步轨道卫星对低轨卫星的目标引导方法进行研究。首先，根据弹道导弹在发射及主动段飞行过程中产生红外辐射特性时的飞行高度约束，计算在单颗地球同步轨道卫星引导下，低轨卫星红外传感器的方位和俯仰探测范围。然后，对低轨卫星红外传感器的探测距离进行建模和计算，实现低轨卫星对目标的成功探测。最后，通过模拟仿真实验，验证了该方法的有效性和准确性。

关键词：地球同步轨道卫星低轨卫星目标引导弹道导弹

地球同步轨道卫星编队飞行的区域性导航系统方案

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航天控制 2003年第2期21卷 14-21页

作者：林来兴张洪华车汝才北京控制工程研究所北京100080

卫星编队飞行组成虚拟平台 ,这是当前一个完全崭新和开拓性的研究课题。根据与时俱进 ,开拓创新的精神 ,本文提出一个地球同步轨道卫星编队飞行组成的区域性导航系统方案。这是至今为止在相同精度和相同覆盖区条件下卫星数量最少的。

关键词：地球同步轨道卫星编队飞行区域性导航系统轨道设计定位精度

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地球同步轨道卫星容错定姿定轨研究

地球同步轨道卫星容错定姿定轨研究

作者：李钧西北工业大学

学位级别：硕士

无陀螺下卫星智能自主控制技术具有许多优点:(1)可提高星体的有效载荷,(2)可降低卫星的在轨运行成本,(3)可作为有陀螺下的系统备份,(4)可提高系统的可靠性。目前各国都积极参与此项研究,其中美国已有了实际的工程应用,而我国在这方面与... 详细信息

无陀螺下卫星智能自主控制技术具有许多优点:(1)可提高星体的有效载荷,(2)可降低卫星的在轨运行成本,(3)可作为有陀螺下的系统备份,(4)可提高系统的可靠性。目前各国都积极参与此项研究,其中美国已有了实际的工程应用,而我国在这方面与国外相比还存在较大的差距。本文以地球同步轨道卫星为研究对象,从理论和工程上较系统的研究了无陀螺下卫星姿态控制系统的多敏感器信息融合技术、故障诊断与系统重构技术和自主导航技术。本文从事的研究工作主要有三点: 1.无陀螺下星上多敏感器信息融合技术研究。使用CCD星敏感器、DSS数字式太阳敏感器和DES红外地平仪构造了三个相互独立的姿态测量子系统,再通过分散化滤波技术,进行多传感器信息融合,满足了卫星姿态确定所需的高精度、实时、计算量小等要求。为了全面分析本系统的性能,对系统模型进行了全面的数字仿真,并对仿真结果进行了分析。 2.卫星控制系统故障诊断与系统重构技术的研究。基于本文所采用的姿态确定系统的特点和故障的分类,采用残差加权平方和的故障检验方法来实现卫星姿态确定系统的故障自我诊断。在系统重构方面也充分的利用了模型的特点,在不增加算法复杂度的情况下实现了系统的重构。 3.地球同步轨道卫星自主导航技术研究。在惯性空间采用星光角距法实现了高轨卫星的自主定轨,通过对模型分别进行扩展卡尔曼滤波和UKF(Unscented Kalman Filter)滤波比较,结果显示UKF滤波方法可显著提高卫星定轨精度,是解决严重非线性系统滤波的有效方法。本文的创新点在于:卫星定姿定轨共用相同传感器,无陀螺获取全姿态信息,故障诊断与系统重构方法简单实用。星光角距定轨法由于使用了UKF滤波方法解决了定轨中的严重非线性问题,在不增加计算量的前提下提高了定轨的精度。

关键词：地球同步轨道卫星自主控制姿态确定信息融合故障诊断系统重构分散滤波轨道确定

基于地球同步轨道卫星的输电线路山火监测方法研究与应用分析

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电力大数据 2023年第11期26卷 24-32页

作者：王国芳文刚马仪周仿荣王一帆马御棠耿浩云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650217

为了满足输电线路山火易发地区的低漏检、高精度、大范围、高时效性火点近实时监测需求,本文以地球同步轨道卫星影像为基础,提出了一种基于MC-CNN的山火检测算法。通过结合大津算法(OTSU)和上下文算法来增加潜在火点,从而在一定程度上... 详细信息

为了满足输电线路山火易发地区的低漏检、高精度、大范围、高时效性火点近实时监测需求,本文以地球同步轨道卫星影像为基础,提出了一种基于MC-CNN的山火检测算法。通过结合大津算法(OTSU)和上下文算法来增加潜在火点,从而在一定程度上降低火点检测的漏检率;引入PCA算法对输入特征进行优化,构建多通道网络结构,并利用联合概率和PSO参数寻优算法获取不同通道火点识别权重,在加权平均的基础上最终判定火点;同时,采用固定高温热源和太阳耀斑对虚假火点进行去除,以降低误报率。为了验证所提算法的有效性,本文随机选取了2019年至2022年期间输电线路附近历史卫星监测山火案例,并利用已知火点样本对火点反演结果进行验证。计算结果显示,该算法的火点检测精度达到了89.4%。

关键词：地球同步轨道卫星山火监测多通道卷积神经网络联合概率加权平均虚假火点去除

基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航研究

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航天控制 2003年第4期21卷 1-6页

作者：郭建新解永春北京控制工程研究所北京100080

本文提出了一种基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航方法,作为解决未来高轨道卫星自主运行的先决条件。在整个系统中,以包含摄动项的HILL 方程作为状态方程,根据由姿态敏感器给出的卫星本体相对于地球和另外两个空间天体的方位,... 详细信息

本文提出了一种基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航方法,作为解决未来高轨道卫星自主运行的先决条件。在整个系统中,以包含摄动项的HILL 方程作为状态方程,根据由姿态敏感器给出的卫星本体相对于地球和另外两个空间天体的方位,推导出测量方程,进而用简化的推广 Kalman 滤波算法进行状态估计。仿真表明,该方法收敛速度快,精度较高,是一种可行的地球同步轨道卫星自主导航方法。

关键词：姿态敏感器地球同步轨道卫星自主导航方法地面测控站状态方程滤波算法数学仿真

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地球同步轨道卫星多阶段任务可靠性建模

航天器环境工程 2016年第4期33卷 439-445页

作者：张华宗益燕韦锡峰陶强王芳上海卫星工程研究所上海200240 上海师范大学信息与机电工程学院上海200234

在分析地球同步轨道卫星首次变轨任务剖面的基础上,以模块化的思路进行卫星多阶段任务系统(phased-mission systems,PMS)建模,采用基于二元决策图(binary decision diagram,BDD)的静态多阶段任务可靠性分析方法和基于马尔可夫模型的动... 详细信息

在分析地球同步轨道卫星首次变轨任务剖面的基础上,以模块化的思路进行卫星多阶段任务系统(phased-mission systems,PMS)建模,采用基于二元决策图(binary decision diagram,BDD)的静态多阶段任务可靠性分析方法和基于马尔可夫模型的动态多阶段任务分析方法来计算地球同步轨道卫星转移轨道段首次变轨的可靠性。经与传统非任务剖面可靠性分析方法的计算结果比对可知,基于任务剖面的可靠性建模分析方法可得到较为真实和精细的结果,有助于卫星的轻量化设计和研制效益提高。

关键词：地球同步轨道卫星多阶段任务系统(PMS) 二元决策图(BDD) 马尔可夫模型任务剖面模块化建模可靠性

三轴稳定地球同步轨道卫星帆板季节性闪光现象研究

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光学学报 2018年第5期38卷 314-321页

作者：徐灿张雅声张峰刘程浩航天工程大学宇航科学与技术系北京101416 航天工程大学研究生院北京101416

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... 详细信息

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21d,每颗卫星每天的观测时间约32min。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。

关键词：散射空间光学季节性闪光三轴稳定地球同步轨道卫星

基于电弧推力器的地球同步轨道卫星系统任务设计与优化分析

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基于电弧推力器的地球同步轨道卫星系统任务设计与优化分析

作者：张郁国防科学技术大学

学位级别：硕士

为加快我国电推进技术在地球同步轨道（GEO）卫星上的应用进程,本文在GEO卫星轨道转移（OT）与在轨运行期间任务分析、基于电推进技术变轨策略选择和轨道转移运动方程求解分析的基础上,以新一代大型地球同步轨道（NextGEOSat）卫星为对... 详细信息

为加快我国电推进技术在地球同步轨道（GEO）卫星上的应用进程,本文在GEO卫星轨道转移（OT）与在轨运行期间任务分析、基于电推进技术变轨策略选择和轨道转移运动方程求解分析的基础上,以新一代大型地球同步轨道（NextGEOSat）卫星为对象,设计了基于电弧推进系统的改进型（NextGEOSat Plus）卫星平台;并建立了卫星的总体与子系统的数学模型,以及电弧推力器（Arcjet）模型、功率模型、质量模型、环境模型和星蚀期模型;采用遗传算法（GA）对Arcjet用于GEO卫星的变轨与南北位置保持（NSSK）进行了任务和系统优化计算分析。结果表明,采用电推进系统完成GEO卫星的变轨和南北位置保持等任务是可行的,并可节省大量推进剂,显著提高有效载荷的质量,或大幅降低卫星发射成本,或明显延长卫星使用寿命。计算表明,当采用四台功率为1600W Arcjet实施变轨任务,四台功率为200W Arcjet完成NSSK任务,在推力弧段为60°时,变轨时间为149天,推进剂耗量减少28.4%,有效载荷增加153%。采用电弧推进系统实现GEO卫星的变轨和南北位置保持等任务具有自身的优点,并可以获得显著的经济效益,通过采取相关措施可以减少卫星的变轨时间;同时,电弧推进系统也可用于航天器的阻力补偿、星际航行,以及星座和小型卫星的编队飞行和精确定位等任务,具有较广阔的应用前景。

关键词：电弧推力器地球同步轨道卫星轨道转移南北位置保持遗传算法优化计算

基于地球同步轨道卫星遥感数据野火蔓延速率估算

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基于地球同步轨道卫星遥感数据野火蔓延速率估算

作者：刘向茁电子科技大学

学位级别：硕士

野火蔓延速率(Wildfire Spread Rate,FSR),定义为单位时间内野火朝某个方向蔓延的距离,是表征野火行为特征(野火火焰高度,野火火线密度等)的重要参数。(近)实时的野火蔓延速率数据可以为野火防控提供及时有效的监控信息,提高相关部门野... 详细信息

野火蔓延速率(Wildfire Spread Rate,FSR),定义为单位时间内野火朝某个方向蔓延的距离,是表征野火行为特征(野火火焰高度,野火火线密度等)的重要参数。(近)实时的野火蔓延速率数据可以为野火防控提供及时有效的监控信息,提高相关部门野火救援的效率。然而,传统的野火蔓延速率估算方法都难以实现大区域且(近)实时的野火蔓延速率估算,无法为相关部门及民众提供科学及时的决策数据和支持。随着新一代地球同步轨道卫星的陆续发射,高空间分辨率和时间分辨率卫星遥感数据的获取成为可能,有助于提高野火蔓延速率提取的时效性及准确性。本研究以日本新一代地球同步轨道卫星Himawari-8数据为基础,面向2015年11月17日澳大利亚南部草原野火,开展基于地球同步轨道卫星遥感数据野火火点检测方法和野火蔓延速率提取方法研究。完成的主要工作和相关成果如下:(1)将目前常用的四种不同野火火点检测算法应用到Himawari-8数据上,对研究区野火火点进行近实时的检测。四种野火火点检测算法包括三种基于空间信息的野火火点检测方法(基于固定阈值,基于窗口上下文以及基于全局上下文方法)和一种基于时间信息的野火火点检测方法(基于时间序列方法)。不同算法中的参数根据研究区的信息设置。最后基于中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)野火火点产品(MYD14)对不同的野火火点检测算法结果进行了质量评估。同时,Himawari-8测试版的近实时野火火点(Active Wildfire,WLF)数据也被首次评价。结果显示,基于全局上下文的检测算法在研究区表现最好,基于时间序列的方法次之,基于固定阈值和基于窗口上下文的方法效果相当,WLF数据质量最为不好。(2)建立了一种新的基于地球同步轨道卫星遥感数据的近实时野火蔓延速率提取方法(H8-FSR)。该方法的建立依据惠更斯理论和野火火点质心理论。方法的实施分为三步:时间序列野火过火面积提取、时间序列野火中心提取、近实时野火蔓延速率计算。野火过火面积来自于野火火点的累计,野火中心来自过火面积的质心。将该方法应用在研究区提取了近实时的野火蔓延速率。结果显示,与英联邦科学与工业研究组织(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization,CSIRO)草地野火传播(Grassland Fire Spread,GFS)模型的野火速率模拟结果相比,H8-FSR方法可以很好的提取野火蔓延速率,其中回归系数(slop)为0.944,决定系数(R)为0.552,平均偏差(Mean Bias Error,MBE)为-0.15 m/s,平均绝对百分误差(Mean Absolute Percent Error,MAPE)为31.25%,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)为0.930 m/s。(3)探讨了野火火点质量和过火面积累计时间对于H8-FSR方法性能的影响以及分析了提取的野火蔓延速率与植被地形气象之间的关系。影响H8-FSR性能的分析显示,H8-FSR在不同的野火过火面积累计时间下表现出性能不同,基于全局上下文的野火火点检测数据在累计时间为1个小时和2个小时的时候,H8-FSR表现最好。在相同的累计时间下,野火火点数据质量越高,H8-FSR提取野火的性能越好。野火蔓延速率与植被地形气象信息的相关性分析表明,在研究区野火蔓延速率与可燃物信息、气象信息以及植被生长状况有较显著的相关关系,与坡度无显著相关关系。

关键词：野火蔓延速率野火中心野火行为地球同步轨道卫星近实时