CN107161358A - 大角度机动双侧视工作遥感卫星构型的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大角度机动双侧视工作遥感卫星构型的实现方法，其包括以下步骤：步骤一，卫星在轨飞行时，卫星常用工作姿态为卫星本体坐标系与轨道坐标系成固定夹角右侧视飞行，通过绕滚动轴旋转实现大角度机动，切换为卫星本体坐标系与轨道坐标系成固定负夹角的左侧视飞行姿态，根据情况，通过绕滚动轴大角度机动，切换为右侧视飞行姿态等。本发明实现了可在左侧视飞行模式下飞行和成像，达到卫星相对单侧视飞行的可视成像带宽提升至两倍，单副天线实现了两副天线才能达到的效果，卫星的对地覆盖能力得到大幅提升，可将全球的重访时间缩短为原来一半，平均访问次数提高一倍，卫星的使用效能得到了较大提升，在遥感卫星上得到了成功应用。

Description

大角度机动双侧视工作遥感卫星构型的实现方法
技术领域
本发明涉及一种卫星总体构型布局技术领域，具体地，涉及一种大角度机动双侧视工作遥感卫星构型的实现方法。
背景技术
随着遥感卫星成像分辨率成像质量的提高，卫星的使用性能得到了大幅提升，但伴随成像质量提升带来的就是天线硬件重量的增加和天线尺寸的变大，而由于运载能力和包络的限制，天线尺寸又不能太重、太大，这对卫星的能力又形成了制约，目前遥感卫星一般工作在单一斜飞模式(即单侧视模式)下成像。
对于上述缺陷，目前还没有设计出一种大角度机动双侧视工作卫星构型，这样对于提高卫星在轨对地的覆盖和重访能力，提高卫星的使用效能，通过对合成孔径雷达遥感卫星的斜飞工作模式分析发现，将载荷天线安装在卫星的顶部，并使卫星具备左右双侧视机动、飞行和成像能力有巨大作用，成为业内亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大角度机动双侧视工作遥感卫星构型的实现方法，其将只能右侧视飞行模式工作下的卫星，通过绕滚动轴(即飞行轴)做大角度机动，实现了可在左侧视飞行模式下飞行和成像，根据需要还可再通过大角度机动，切换回右侧视飞行模式，从而可达到卫星相对单侧视飞行的可视成像带宽提升至两倍，单副天线实现了两副天线才能达到的效果，卫星的对地覆盖能力得到大幅提升，可将全球的重访时间缩短为原来一半，平均访问次数提高一倍，卫星的使用效能得到了较大提升，在遥感卫星上得到了成功应用。
根据本发明的一个方面，提供一种大角度机动双侧视工作遥感卫星构型的实现方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一，卫星在轨飞行时，卫星常用工作姿态为卫星本体坐标系与轨道坐标系成固定夹角右侧视飞行，通过绕滚动轴旋转实现大角度机动，切换为卫星本体坐标系与轨道坐标系成固定负夹角的左侧视飞行姿态，根据情况，通过绕滚动轴大角度机动，切换为右侧视飞行姿态；
步骤二，将整个载荷天线阵面沿方位向等分为三个子阵，中间子阵固定于星体顶部，其余两块子阵收拢时位于与中间子阵垂直的两侧阵面上，展开时在展开机构的作用下分别转动90°，展开后形成一副完整天线阵面；
步骤三，多个星敏感器通过支架安装在载荷天线框架上，在双侧视工作遥感卫星上的布局应为不同的光轴指向，任意两个星敏感器光轴的轴线之间应不小于某固定夹角，且不同侧视飞行姿态下，均有不少于一个星敏感器正常工作。
优选地，所述根据右手定则卫星本体坐标系与轨道坐标系成固定夹角为35°，固定负夹角为-35°。
优选地，所述任意两个星敏感器光轴的轴线之间应不小于固定夹角为60°。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明将只能右侧视飞行模式工作下的卫星，通过绕滚动轴(即飞行轴)做大角度机动，实现了可在左侧视飞行模式下飞行和成像，根据需要还可再通过大角度机动，切换回右侧视飞行模式，从而可达到卫星相对单侧视飞行的可视成像带宽提升至两倍，单副天线实现了两副天线才能达到的效果，卫星的对地覆盖能力得到大幅提升，可将全球的重访时间缩短为原来一半，平均访问次数提高一倍，卫星的使用效能得到了较大提升，在遥感卫星上得到了成功应用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的流程示意图。
图2(a)为本发明实施例大角度机动遥感卫星右侧视工作示意图。
图2(b)为本发明实施例大角度机动遥感卫星左侧视工作示意图。
图3为本发明实施例双侧视遥感卫星载荷天线和星敏感器收拢状态构型示意图。
图4为本发明实施例双侧视遥感卫星载荷天线和星敏感器展开状态构型示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明大角度机动双侧视工作遥感卫星构型的实现方法包括以下步骤：
步骤一，卫星在轨飞行时，卫星常用工作姿态为卫星本体坐标系与轨道坐标系成固定夹角右侧视飞行，通过绕滚动轴旋转实现大角度机动，切换为卫星本体坐标系与轨道坐标系成固定负夹角的左侧视飞行姿态，根据情况，通过绕滚动轴大角度机动，切换为右侧视飞行姿态；
步骤二，将整个载荷天线阵面沿方位向等分为三个子阵，中间子阵固定于星体顶部，其余两块子阵收拢时位于与中间子阵垂直的两侧阵面上，展开时在展开机构的作用下分别转动90°，展开后形成一副完整天线阵面；
步骤三，多个星敏感器通过支架安装在载荷天线框架上，在双侧视工作遥感卫星上的布局应为不同的光轴指向，任意两个星敏感器光轴的轴线之间应不小于某固定夹角，且不同侧视飞行姿态下，均有不少于一个星敏感器可正常工作。
根据右手定则卫星本体坐标系与轨道坐标系成固定夹角为35°，固定负夹角为-35°。
任意两个星敏感器光轴的轴线之间应不小于固定夹角为60°。
实施例
如图2(a)和图2(b)所示，本实施例XXX遥感卫星配置了一副合成孔径雷达相控阵天线，四个高精度星敏感器，相控阵天线阵面完整尺寸为方位向3600mm，距离向2900mm，为提高卫星的对地覆盖和重访能力，提高卫星使用效能，卫星相对以前卫星右侧视飞行状态下，增加了左右双侧视机动和左侧视飞行和成像功能，由于卫星载荷天线要求卫星对地观测时天线阵面为侧视35°状态，采用了成熟的对地定向整星零动量三轴稳定控制方式，鉴于卫星三个主轴方向上的惯量均较大，达到了7200kg·m2，星体外大部件多，经仿真分析绕卫星滚动轴旋转的大角度机动是实现其双侧视工作最可靠的方法，同时根据右手定则，将星体本体坐标系与轨道坐标系成35°夹角的侧视飞行定义为右侧视，将星体本体坐标系与与轨道坐标系成-35°夹角的侧视飞行定义为左侧视，卫星根据实际情况，以右侧视飞行为常态工作模式，根据需要时进行左侧视机动和成像。
如图3至图4所示，根据双侧视卫星的工作模式要求，将卫星的相控阵天线阵面布置于星体顶部，而发射卫星的运载火箭整流罩包络为3350mm，完整阵面无法直接安装，因此将天线阵面沿方位向等分为方位向1200mm、距离向2900mm的三块子阵，中间子阵正装于星体顶部，另外两块子阵收拢时位于与中间子阵垂直的两侧阵面上，展开时在展开机构的作用下分别转动90°，展开后形成一副完整天线阵面，通过此种构型将相控阵天线正装于星体，以满足运载包络发射要求，展开后可满足天线在轨观测要求。
为满足高分辨率遥感卫星的成像要求，减少姿态测量基准误差，卫星在相控阵天线框架上设置了三个星敏感器和底板上一个星敏感器来适应左、右双侧视工作模式的需求，保证卫星的姿态测量基准与载荷天线的波束指向基准相统一；通过将相互两个星敏感器的光轴指向夹角设置为均大于60°，并考虑避开太阳光和地气光的影响，从而保证在左右侧视飞行状态下均有两个星敏感器可供正常使用，两个星敏感器在轨测量数据相互融合、校准，从而有效提升了星敏感器对卫星在轨姿态的测量精度，达到了适应双侧视工作遥感卫星的构型布局目的。
综上所述，本发明将只能右侧视飞行模式工作下的卫星，通过绕滚动轴(即飞行轴)做大角度机动，实现了可在左侧视飞行模式下飞行和成像，根据需要还可再通过大角度机动，切换回右侧视飞行模式，从而可达到卫星相对单侧视飞行的可视成像带宽提升至两倍，单副天线实现了两副天线才能达到的效果，卫星的对地覆盖能力得到大幅提升，可将全球的重访时间缩短为原来一半，平均访问次数提高一倍，卫星的使用效能得到了较大提升，在遥感卫星上得到了成功应用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种大角度机动双侧视工作遥感卫星构型的实现方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一，卫星在轨飞行时，卫星常用工作姿态为卫星本体坐标系与轨道坐标系成固定夹角右侧视飞行，通过绕滚动轴旋转实现大角度机动，切换为卫星本体坐标系与轨道坐标系成固定负夹角的左侧视飞行姿态，根据情况，通过绕滚动轴大角度机动，切换为右侧视飞行姿态；
步骤二，将整个载荷天线阵面沿方位向等分为三个子阵，中间子阵固定于星体顶部，其余两块子阵收拢时位于与中间子阵垂直的两侧阵面上，展开时在展开机构的作用下分别转动90°，展开后形成一副完整天线阵面；
步骤三，多个星敏感器通过支架安装在载荷天线框架上，在双侧视工作遥感卫星上的布局应为不同的光轴指向，任意两个星敏感器光轴的轴线之间应不小于某固定夹角，且不同侧视飞行姿态下，均有不少于一个星敏感器正常工作。
2.根据权利要求1所述的大角度机动双侧视工作遥感卫星构型的实现方法，其特征在于，所述根据右手定则卫星本体坐标系与轨道坐标系成固定夹角为35°，固定负夹角为-35°。
3.根据权利要求1所述的大角度机动双侧视工作遥感卫星构型的实现方法，其特征在于，所述任意两个星敏感器光轴的轴线之间应不小于固定夹角为60°。
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