CN114506474A - 基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局 - Google Patents

基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，包括卫星平台，卫星平台顶部分别通过第一安装架、第二安装架安装有激光/毫米波雷达、太赫兹雷达，卫星平台的底部安装有推力器机组，卫星平台的周侧依次设置有第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面，第一侧面上分别布置有光学成像探测仪器、对地数传天线、对地测控天线、太阳敏感器，第三侧面上分别布置有天测控天线、导航接收天线，第二侧面、第四侧面上分别设置有对称布置的太阳翼，第一侧面朝向地面，第三侧面背向地面，本发明将激光雷达、毫米波雷达和太赫兹雷达三个主动雷达载荷和光学成像仪器共平台安置，实现多类型遥感仪器联合探测的应用要求。

Description

基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局
技术领域
本发明涉及航天器技术领域，具体地，涉及一种基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局。
背景技术
随着我国气象、环境、海洋、国土资源等应用领域对天基遥感观测任务需求的不断发展升级，遥感仪器的体积和质量越来越大，遥感仪器的类型越来越多，探测要素分类越来越细，对多类型遥感仪器联合探测同一探测要素的需求越来越迫切。在现有成熟运载火箭发射能力和整流罩包络的约束下，卫星总体布局需要统筹兼顾的因素不断增加。为了满足多类型遥感仪器共平台联合探测的要求，发明出了基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局。
现有技术中，李昂等在基于多观测模式的科学卫星构型布局设计与验证(航天器工程，2018,27(5)：33-39)中通过卫星不同观测模式进行分析，得出各观测模式对构型布局设计需求，完成了HXMT卫星适应多观测模式的构型布局设计。再如专利文献CN109018432B公开了一种多载荷协同观测的高精度综合遥感卫星布局，通过偏心偏转高精度高稳定安装布局，有效保障激光雷达等主动探测类载荷苛刻工作环境；实现了多手段综合的复杂约束载荷等的总体安装布局。又如专利文献CN107300561B公开了一种基于多遥感联合探测的海洋盐度卫星，同时配置多种遥感器对海洋盐度进行同步探测，多频段微波类遥感仪器安置于海洋盐度探测遥感卫星的平台上。
以上相关论文和专利中卫星布局都无法满足激光雷达、毫米波雷达和太赫兹雷达三个主动雷达载荷和光学成像仪器共平台安置，实现多类型遥感仪器联合探测的应用要求。
因此，亟需研发涉及一种基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局。
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基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局。
根据本发明提供的一种基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，包括卫星平台，所述卫星平台的顶部分别通过第一安装架、第二安装架安装有激光/毫米波雷达、太赫兹雷达且所述太赫兹雷达位于所述激光/毫米波雷达的上方，所述卫星平台的底部安装有推力器机组；
所述卫星平台的周侧依次设置有第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面，所述第一侧面上分别布置有光学成像探测仪器、对地数传天线、对地测控天线、太阳敏感器，所述第三侧面上分别布置有天测控天线、导航接收天线，所述第二侧面、第四侧面上分别设置有对称布置的太阳翼，其中，第一侧面朝向地面，第三侧面背向地面。
优选地，所述第一安装架采用桁架结构，所述桁架结构的一端连接所述卫星平台的顶部并与所述卫星平台之间形成容纳空间，所述太赫兹雷达安装在桁架结构的另一端。
优选地，所述第二安装架采用铝合金框架，所述激光/毫米波雷达布置在所述容纳空间中且通过铝合金框架安装在卫星平台的顶部。
优选地，所述太赫兹雷达的主反射面包括收拢状态和展开状态，其中，在卫星发射时太赫兹雷达的主反射面处于收拢状态，在卫星入轨后，太赫兹雷达的主反射面处于展开状态且在展开状态时能够使天线视场出射方向指向地面方向。
优选地，太赫兹雷达的主反射面处于展开状态时所述主反射面与卫星平台的顶面的夹角为82°。
优选地，还包括星敏感器，所述星敏感器通过三安装面星敏感器支架安装在第一安装架上。
优选地，所述推力器机组的数量为4个，4个推力器机组在所述卫星平台的底面上呈中心对称布置。
优选地，所述光学成像探测仪器的一端延伸到所述卫星平台的内部，所述光学成像探测仪器的另一端延伸到第一侧面的外部。
优选地，所述激光/毫米波雷达的质心位于卫星主承力路径上且布置在中轴线上。
优选地，两个所述太阳翼分别收拢安装在第二侧面、第四侧面上，当卫星与运载火箭分离后按照控制系统设定的程序太阳翼展开。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明将激光雷达、毫米波雷达和太赫兹雷达三个主动雷达载荷和光学成像仪器共平台安置的卫星布局方案，实现多类型遥感仪器联合探测的应用要求，不仅兼顾了运载火箭整流罩包络的约束和对卫星横向质心偏移的要求，实现多类型遥感仪器主被动联合探测的机/电/热/光的一体化设计，并且满足了激光/毫米波雷达、太赫兹雷达和光学成像探测仪器的观测与定标等视场要求。
2、本发明保证了卫星平台数传天线、测控天线、敏感器和推力器的布局和在轨使用，可以应用到具有大机械尺寸、大质量、高精度高稳定安装、多类型遥感仪器复杂视场等多种类遥感仪器联合探测的定量化遥感卫星上。
3、本发明采用光学成像仪器嵌入卫星平台的安装方式，扩展卫星对地面的载荷装载能力，不仅解决光学成像探测仪器遮光罩超出运载整流罩包络的问题，同时降低卫星质心，有效改善遥感仪器安装面的力学环境。
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是本发明实施例中卫星对地布局示意图。
图2是本发明实施例中卫星对天布局示意图。
图3是本发明实施例中载荷舱布局示意图。
图4是本发明实施例中卫星平台布局示意图。
图5是本发明实施例中卫星在轨飞行示意图。
图中示出：
激光/毫米波雷达1 太阳敏感器8
桁架结构2 天测控天线9
太赫兹雷达3 导航接收天线10
卫星平台4 星敏感器11
光学成像探测仪器5 三安装面星敏感器支架12
对地数传天线6 太阳翼13
对地测控天线7 推力器机组14
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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
本发明提供了一种基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，包括卫星平台4，为了方便说明，首先建立卫星的布局坐标系O-XYZ，如图1所示，定义如下：
坐标原点O：卫星和运载火箭分离面中心；
Z轴：卫星在轨沿坐标原点O指向地球方向；
X轴：沿坐标原点O指向平台方向，与卫星飞行方向保持一致；
Y轴：与X、Z轴成右手系。
具体地，所述卫星平台4的顶部分别通过第一安装架、第二安装架安装有激光/毫米波雷达1、太赫兹雷达3且所述太赫兹雷达3位于所述激光/毫米波雷达1的上方，所述卫星平台4的底部安装有推力器机组14，所述卫星平台4的周侧依次设置有第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面，所述第一侧面上分别布置有光学成像探测仪器5、对地数传天线6、对地测控天线7、太阳敏感器8，所述第三侧面上分别布置有天测控天线9、导航接收天线10，所述第二侧面、第四侧面上分别设置有对称布置的太阳翼13，其中，第一侧面朝向地面，第三侧面背向地面。
本发明还包括星敏感器11，所述星敏感器11通过三安装面星敏感器支架12安装在第一安装架上。
所述太赫兹雷达3的主反射面包括收拢状态和展开状态，其中，在卫星发射时太赫兹雷达3的主反射面处于收拢状态，在卫星入轨后，太赫兹雷达3的主反射面处于展开状态且在展开状态时能够使天线视场出射方向指向地面方向。
实施例2：
本实施例为实施例1的优选例。
本实施例中，如图2、图3、图4、图5所示，所述第一安装架采用桁架结构2，所述桁架结构2的一端连接所述卫星平台4的顶部并与所述卫星平台4之间形成容纳空间，所述太赫兹雷达3安装在桁架结构2的另一端，所述第二安装架采用铝合金框架，所述激光/毫米波雷达1布置在所述容纳空间中且通过铝合金框架安装在卫星平台4的顶部。
太赫兹雷达3采用口径2m的主反射面，在卫星发射时收拢，入轨后展开的工作方式，太赫兹雷达3的主反射面处于展开状态时所述主反射面与卫星平台4的顶面的夹角为82°，保证天线视场出射方向与卫星Z轴方向保持一致。
所述推力器机组14的数量为4个，4个推力器机组14在所述卫星平台4的底面上呈中心对称布置。每个推力器机组包括4个推力器，共16台推力器安装在卫星底板上，用于卫星轨道机动和维持，姿态调整。推力器布局方式保证推力器羽流不会喷到卫星星体和其他星外部件上。
本实施例中，光学成像探测仪器5嵌入卫星平台4布置；所述光学成像探测仪器5的一端延伸到所述卫星平台4的内部，所述光学成像探测仪器5的另一端延伸到第一侧面的外部，解决光学成像探测仪器5遮光罩超出运载整流罩包络的问题。
所述激光/毫米波雷达1位于卫星主承力路径上且质心布置在和中轴线上，有利于卫星横向质心偏移满足运载火箭的要求。
两个所述太阳翼13分别收拢安装在第二侧面、第四侧面上，当卫星与运载火箭分离后按照控制系统设定的程序太阳翼13展开。
多类型遥感仪器联合探测的卫星布局不仅兼顾了运载火箭整流罩包络的约束和对卫星横向质心偏移的要求，实现多类型遥感仪器主被动联合探测的机/电/热/光的一体化设计，并且满足了激光/毫米波雷达1、太赫兹雷达3和光学成像探测仪器5的观测与定标等视场要求。
本发明中多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，主要是指激光雷达、毫米波雷达和太赫兹雷达三个主动雷达载荷和光学成像仪器共平台安置，实现多类型遥感仪器联合探测的应用要求，同时满足卫星平台数传天线、测控天线、导航天线，推力器、各类敏感器和太阳帆板等星上主要仪器和设备的观测视场、羽流和展开动态包络等要求，并且能够保证安装精度和可靠性。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，包括卫星平台(4)，其特征在于，所述卫星平台(4)的顶部分别通过第一安装架、第二安装架安装有激光/毫米波雷达(1)、太赫兹雷达(3)且所述太赫兹雷达(3)位于所述激光/毫米波雷达(1)的上方，所述卫星平台(4)的底部安装有推力器机组(14)；
所述卫星平台(4)的周侧依次设置有第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面，所述第一侧面上分别布置有光学成像探测仪器(5)、对地数传天线(6)、对地测控天线(7)、太阳敏感器(8)，所述第三侧面上分别布置有天测控天线(9)、导航接收天线(10)，所述第二侧面、第四侧面上分别设置有对称布置的太阳翼(13)，其中，第一侧面朝向地面，第三侧面背向地面。
2.根据权利要求1所述的基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，其特征在于，所述第一安装架采用桁架结构(2)，所述桁架结构(2)的一端连接所述卫星平台(4)的顶部并与所述卫星平台(4)之间形成容纳空间，所述太赫兹雷达(3)安装在桁架结构(2)的另一端。
3.根据权利要求1所述的基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，其特征在于，所述第二安装架采用铝合金框架，所述激光/毫米波雷达(1)布置在所述容纳空间中且通过铝合金框架安装在卫星平台(4)的顶部。
4.根据权利要求1所述的基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，其特征在于，所述太赫兹雷达(3)的主反射面包括收拢状态和展开状态，其中，在卫星发射时太赫兹雷达(3)的主反射面处于收拢状态，在卫星入轨后，太赫兹雷达(3)的主反射面处于展开状态且在展开状态时能够使天线视场出射方向指向地面方向。
5.根据权利要求1所述的基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，其特征在于，太赫兹雷达(3)的主反射面处于展开状态时所述主反射面与卫星平台(4)的顶面的夹角为82°。
6.根据权利要求1所述的基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，其特征在于，还包括星敏感器(11)，所述星敏感器(11)通过三安装面星敏感器支架(12)安装在第一安装架上。
7.根据权利要求1所述的基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，其特征在于，所述推力器机组(14)的数量为4个，4个推力器机组(14)在所述卫星平台(4)的底面上呈中心对称布置。
8.根据权利要求1所述的基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，其特征在于，所述光学成像探测仪器(5)的一端延伸到所述卫星平台(4)的内部，所述光学成像探测仪器(5)的另一端延伸到第一侧面的外部。
9.根据权利要求1所述的基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，其特征在于，所述激光/毫米波雷达(1)的质心位于卫星主承力路径上且布置在中轴线上。
10.根据权利要求1所述的基于多类型遥感仪器联合探测的卫星布局，其特征在于，两个所述太阳翼(13)分别收拢安装在第二侧面、第四侧面上，当卫星与运载火箭分离后按照控制系统设定的程序太阳翼(13)展开。
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