收藏 分享(赏)

中国海洋一号卫星在轨管理及问题分析.doc

上传人:cjc2202537 文档编号:211820 上传时间:2018-03-24 格式:DOC 页数:18 大小:107.50KB
下载 相关 举报
中国海洋一号卫星在轨管理及问题分析.doc_第1页
第1页 / 共18页
中国海洋一号卫星在轨管理及问题分析.doc_第2页
第2页 / 共18页
中国海洋一号卫星在轨管理及问题分析.doc_第3页
第3页 / 共18页
中国海洋一号卫星在轨管理及问题分析.doc_第4页
第4页 / 共18页
中国海洋一号卫星在轨管理及问题分析.doc_第5页
第5页 / 共18页
点击查看更多>>
资源描述

1、中国海洋一号卫星在轨管理及问题分析第 12 卷专刊2003 年 9 月航天器 SF_程SPACECRAFTENGINEERINGVo1.12No.3135中国海洋一号卫星在轨管理及问题分析郭义琪李肖瑛李方正刘飞(西安卫星测控中心,西安 710000)摘要对中国海洋一号卫星一年来的测控管理进行了总结,初步分析了中国海洋一号卫星在轨管理期间的轨道姿态,电源温控,星上时钟以及栽荷使用情况,研究了相关参数的变化规律,并就红外状态变化对姿态精度的影响以及姿态翻转对轨道的影响进行了分析,找出了卫星单,双红外地球敏感器工作条件下姿态精度的差别,提出了进一步改进卫星姿控方式的建议.为提高地面测控管理的效率,减

2、轻地面卫星管理人员的工作压力,对小卫星平台提出了卫星自主故障定位等建议.关键词中国海洋一号卫星,卫星管理,运行分析,改进建议.引言中国海洋一号(HY 一 1)卫星自 2002 年 5 月 15 日上午 9 时 50 分在太原卫星发射中心发射成功后,6 月 1 日转入在轨管理阶段.截至 2003 年 5 月 15 日,卫星共运行了5214 圈.在此期间,西安卫星测控中心组织各测控站对 HY 一 1 卫星进行了 760 圈次的测控,有效测控弧段累计达 11400 分钟,共向卫星发送单指令 412 条,卫星正常情况下注人数据 330次,1114块(其中 C1 数据:903 块,精轨根数:49 块,星

3、务校时:7 块,姿控校时:155 块).接收实时,延时遥测数据共 289MBytes,向东方红卫星公司提供实时遥测报告 750 份,延时遥测报告 76 份,原码报告 760 份,向海洋应用中心提供轨道根数 360 组,测控计划 52 份.圆满完成卫星各种监视及正常的卫星管理工作的同时,配合研制部门和用户分析了卫星出现的电源下位机,遥控单元下位机栓锁,姿控时跳秒,地面收不到图像,姿控系统受月光干扰等 13 个问题.问题的出现虽然给地面的测控和应用带来了一些不便,但从卫星的测控情况看,一年来卫星运行基本正常.星上试验项目取得了预期效果,为 HY1 卫星发挥更大的应用效益创造了条件.1 卫星运行基本

4、情况的初步分析卫星运行期间,地面通过对卫星测控及对星上的健康分析,按照该卫星设计时的要求,对卫星各分系统的在轨运行情况进行了初步的分析,现说明如下:1.1 卫星轨道分析1.1.1 卫星轨道变化的基本规律2002 年 5 月 15 日至 5 月 29 日通过地面控制,使 HY 一 1 卫星高度从 864km 降到 798km,在此轨道上运行平稳.升交点赤经以每天 1.0088.向东漂移,卫星降交点地方时初期为8:53:02,目前为 9:22:38(2003 年 4 月 20 日),位移 29 分钟,并以每天约 10s 的速度向中午漂移(详见图 1).实测数据显示,降交点地方时在设计值(8:451

5、0:40) 范围内稳定变化.相邻136 航天器工程 12 卷两轨间隔也随着半长轴的变化而逐渐减小,从发射初期的 2844.32km 变为当前(2OO3 年 4 月20E1)的 2803.71km.变轨后至 2002 年 11 月第一次姿态异常前,HY 一 1 卫星轨道基本符合太阳同步,回归,冻结轨道特性.近地点辐角处于 91o 左右,偏心率基本保持在0.00114 附近.在 HY 一 1 卫星的倾角和半长轴条件下,对应的冻结轨道标称值为近地点辐角 90.,偏心率0.00103.2002 年 11 月姿控计算机复位导致姿态翻转后使卫星轨道脱离冻结轨道,卫星近地点辐角和偏心率开始有周期性变化(周期

6、约为 4 个月),近地点辐角变化范围在76.106.左右,偏心率变化范围在 0.0008 至 0.0014 之间.1.1.2 卫星姿态翻转对轨道的影响分析卫星长期管理期间,卫星地球敏感器受太阳,月光干扰,星上姿控系统及姿控计算机复位,造成了卫星由对地三轴稳定姿态转为全姿态捕获共计 4 次,使得轨道下降较快,下表列出每次姿态翻转造成轨道及喷气次数的变化.表 1 四次翻转全姿态捕获轨道参数及喷气时间变化表次数第 1 次(2002.11.06 姿控算机复位)第 2 次(2002.11.21 月亮干扰)时间异常前异常后差值异常前异常后差值历元时间 2002.11.52002.11.942002.11.

7、212002.11.232历兀时同(s)3240032399.9908332399.99132399.991半长轴(m)7168352.8527167889.756463.0958857167772.1487167637.474134.674偏心率 0.001147820.0009290.000218820.000988260.000908437.983105倾角(.)98.7809998.7801680.00082298.7769898.7830.00602偏航正(s)3512096096096094608500偏航负(s)127920184801848018480273208840俯仰正(

8、s)1234018001800180060604260俯仰负(s)15440341003410034100374803380滚动正(s)1322015401540154057604220滚动负(s)15940306603066030660357405080斜装 1 正(s)0361203612036120361200斜装 2 负(s)000000次数第 3 次(2OO3.02.16 月光干扰)第 4 次(2OO3.04.16 姿控系统调整)时间异常前异常后差值异常前异常后差值历元时间 2003.2.152003.2.1942003.4.162003.4.204历兀时同(s)3240032399

9、.9908332399.99132399.991半长轴(m)7167231.717166945.364286.346137166872.347166562.881309.459偏心率 0.0012250.0010560.0001690.001188580.001190051.47106倾角(.)98.78207898.7905680.0084998.75899898.755620.003378偏航正(s)13460300001654030320392608940偏航负(s)30620483001768048460582209760俯仰正(s)80201518071601534020340500

10、0俯仰负(s)3872044440572044440491604720滚动正(s)1138018580720018800231004300滚动负(s)4084049820898049820550805260斜装 1 正(s)3612036120036120361200斜装 2 负(s)000000图 1 为 HY 一 1 卫星人轨后至 2003 年 4 月 17El 的降交点地方时的变化情况.童型郭义琪等:中国海洋一号卫星在轨管理及问题分析 137图 1日期图 2 中国海洋一号卫星变轨后半长轴的变化规律图 2 为 HY 一 1 卫星变轨结束后至 2003 年 4 月 20 日的轨道半长轴变化情

11、况,可以看出,在几次卫星姿态异常时,姿控发动机工作使轨道半长轴下降较快.表 2 列出了 HY 一 1 卫星轨道各相关参数的变化情况:表 2 中国海洋一号卫星轨道各相关参数的变化情况1.2 卫星姿态分析1.2.1 卫星姿态的设计精度为了满足星上有效载荷的正常工作,使水色仪和 CCD 更好地获取到质量好的图片,在卫星总体设计时提出了姿态指向和姿态稳定度的要求.具体要求如下:控制指向精度:俯仰,滚动0.4.;偏航0.5;指向稳定精度:三轴0.Ol.,Is.l_r_一86420864243210432l8l470258l22lOO5433999998888言恹黉皿卜.【呻甘 noo皿 n 甘 noo皿

12、 on盯 noo皿n 廿 noo皿 o 廿 noo皿廿廿 noo皿 n 皿.【廿 noo皿.陬.【廿 noo山口.【盯 oo 律N.【N.【廿 NooN 规|9N 茸 1I 由 N00N 妣.【.【廿 NooN 时|1n.【廿 N.N 期舫 l|上 1o.【廿 NooN 日点目N.0z 敝皿 o.【.廿 NooN 星卫皿.廿 NooN 皿吣替时 oo 一洋皿吣廿 NooN 海目 gN 廿 z0oN 咽皿一.【_上盯 Noo 皿卜心盯 Noo 皿 n.【心廿Noo 皿 on廿 Noo 皿 dmm 竹 NooOOOOOOOOOOOO949 垂 g488 丁76B666666_177 丁 7 丁 7

13、,一罢 f.取一暴半升参数设计理论值发射初期变轨结束一年后变化规律半长轴(km)7169.0567235.5711747169.0092377166.562881 下降偏心率0.0003l10.001410.0011410.001190052002 年 I1 月 7 日后周期性变化埙角(.)98.8 0.198.80082798.79489498.75562 周期性下降近地点辐角()153.617l19082893105.464862002 年 11 月 7 日后周期性变化降交点地方时 8:459:018:53:028:53:469:22:38 向中午漂移相邻两轨间隔(km)2895.2528

14、44.322805.16280371 缩短138 航天器工程 12 卷1.2.2 几种状态下的卫星姿态卫星上天后,通过对一年来的姿态角和姿态角速度的监视分析,得出卫星在整个应用期间有如下几种状态:a.双红外地球敏感器工作正常时的姿态;b.单红外地球敏感器工作时(受太阳保护程序的影响)的卫星姿态;C.双红外地球敏感器工作时陀螺参与工作时的卫星姿态;d.单红外地球敏感器工作时陀螺参与工作时的卫星姿态;e.双红外地球敏感器均不正常时(即卫星处于全姿态捕获时 )的卫星姿态.1.2.3 卫星姿态精度分析根据以上五种状态下的卫星姿态,利用中心数据库分析系统对卫星工作在双红外地球敏感器和非双红外地球敏感器的

15、姿态进行了分析,结论如下:(1)双红外地球敏感器工作时的卫星姿态精度双红外地球敏感器工作下的卫星姿态是卫星应用期间的主要工作姿态,利用中心数据库分析系统,剔除了除双红外地球敏感器工作以外的所有姿态,得出了卫星一年来工作在双红外地球敏感器条件下的六个卫星姿态角和姿态角速度变化情况图.图 3 中国海洋一号卫星俯仰姿态角(双红外地球敏感器)o圣警日期图 4 中国海洋一号卫星俯仰姿态角速度(双红外地球敏感器)从上图可以看出,俯仰的指向精度约在一 0.5.01.3.之间,大部分时间满足设计要求(0.4.),俯仰的指向稳定度约在一 0.03.0.01./s 之间;.I:三.:t.:;I:jIJ.上 I_I

16、U_I-J.ILi_朋曩一.1r:一1 喀哪;:“.1I,?_日期02-00P00,.00003.卜 03-003.4.1S14l413l2lo_l211-llll1l0,11l0日期图 5 偏航姿态角度估值(双红外地球敏感器)图 6 偏航姿态角速度估值(双红外地球敏感器)从上图可以看出,偏航的指向精度约在 0.1.5.之间,大部分时间约在 0.1.之间,偏25l505100l一.一,嫦警州什 H咿,州H州期日什他什“州冲加;弓蛇吃;弓口口口 D 口口口口口 00一 s/.一 ,200一.一,接犟专刊郭义琪等:中国海洋一号卫星在轨管理及问题分析 139航的指向稳定度约在一 0.01./s0.0

17、2./s 之间;02-02.02-卜 02-8-02-_02-02-02-03-1-02-03-3-0一151414131210-12111112-1110e1110日期日期图 7 滚动姿态角度估值(双红外地球敏感器)图 8 滚动姿态角速度估值(双红外地球敏感器)从上图可以看出,滚动的指向精度约在一 0.3.o.40 之间,大部分时间约在一0.3.0.2.之间,滚动的指向稳定度约在一 0.0r/s(u0.01./s 之间.由这些图形可见,卫星的姿态在双红外地球敏感器工作状态下基本满足设计要求.图中的散点是由于单双红外地球敏感器工作切换,姿控校时,精轨注入时造成的瞬间变化,而后收敛在稳定的姿态.

18、随着季节变化,卫星姿态角及角速度变化的幅度均有相应的改变.通过对轨道和姿控校时注入的监视,发现此类注入后,有时偏航姿态角会有较大的变化(变化幅度可达 1o).(2)卫星在非双红外地球敏感器工作时的姿态精度卫星运行一年来,工作在非双红外地球敏感器工作时的姿态角和姿态角速度变化较大,图9 为卫星一年来正常运行时的所有俯仰姿态角散点图.一1.50-2.00,02-5-02-6-02-一 02-8-02-9-02-02-02-03-103-2-03-3-03-4-151414131210-1211111211109l110日期图 9 中国海洋一号卫星俯仰姿态角从图 3 与图 9 的比较可以看出,在非双

19、红外地球敏感器工作时段的俯仰姿态角的精度较差,其变化范围在一 2.1.5.之间.其余的滚动和偏航姿态角变化情况类似,由于篇幅所限,这里不再列出.(3)提高姿态精度的建议n0n0n0一 o)需避帅印如加加如印印000nn一 o)需000000005050502110001一 D)睾140 航天器工程 12 卷在单红外地球敏感器工作时卫星姿态精度较差,主要原因是受星上太阳保护程序控制.为了使不同时期的姿态指向精度和姿态的稳定精度均能满足设计要求,必须彻底解决红外地球敏感器受太阳,月亮干扰的问题,缩短单红外地球敏感器工作时间.由于单双红外地球敏感器切换时给星上计算姿态带来了一定的偏差,根据地面分析,单红外地球敏感器工作时间可以控制在 150s 以内,根据风云一号卫星试验结果,星上在短时间内停止对卫星的姿态控制,不会对卫星的应用造成很大的影响.建议对 HY 一 1 卫星受太阳,月光干扰时对卫星姿态暂时停控.1.3 电源系统分析

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 高等教育 > 教育学

本站链接:文库   一言   我酷   合作


客服QQ:2549714901微博号:道客多多官方知乎号:道客多多

经营许可证编号: 粤ICP备2021046453号世界地图

道客多多©版权所有2020-2025营业执照举报