[發(fā)明專利]敏捷SAR小衛(wèi)星及其總體設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710343713.1
• 申請(qǐng)日: 2017-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107323685A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉興彬;于迎軍;陸晴;莊磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號(hào): B64G1/10
• 分類號(hào): B64G1/10
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 郭國(guó)中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種宇航飛行器及其總體設(shè)計(jì)方法，具體地，涉及一種敏捷SAR小衛(wèi)星及其總體設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星平臺(tái)的敏捷機(jī)動(dòng)控制能力對(duì)遙感衛(wèi)星具有重要的作用和意義，利用姿態(tài)的機(jī)動(dòng)能力，載荷的觀測(cè)效率可以得到大幅提高，載荷可以制定靈活多變的工作模式，載荷可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)觀測(cè)，滿足各種觀測(cè)任務(wù)的需求。

一方面，敏捷衛(wèi)星平臺(tái)作為一種新型衛(wèi)星平臺(tái)，將有效載荷固連在衛(wèi)星上，依靠姿控系統(tǒng)控制衛(wèi)星整體沿俯仰、翻滾、偏航三個(gè)軸向擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)地觀測(cè)，觀測(cè)方式上更加靈活，具有廣泛的應(yīng)用前景，具備此功能后，衛(wèi)星具備對(duì)多點(diǎn)目標(biāo)實(shí)施觀測(cè)，使得衛(wèi)星在面對(duì)重大災(zāi)情問(wèn)題時(shí)，可保障觀測(cè)的完整性、及時(shí)性需求，可在最短的時(shí)間內(nèi)獲取所有關(guān)聯(lián)目標(biāo)的信息，最快地獲取該地區(qū)的圖像，最快地生成相關(guān)事件相關(guān)的信息。

另一方面，利用敏捷平臺(tái)的敏捷機(jī)動(dòng)能力，敏捷SAR(合成孔徑雷達(dá))衛(wèi)星可以采用重量更輕、成本更低的拋物面體制SAR(合成孔徑雷達(dá))載荷，以滑動(dòng)聚束模式實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，為衛(wèi)星的高敏捷度和低成本發(fā)射奠定基礎(chǔ)；另一方面，通過(guò)衛(wèi)星的高精度快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)，還可以提高衛(wèi)星的覆蓋性能，相比于單側(cè)視工作的SAR(合成孔徑雷達(dá))衛(wèi)星，距離向大角度擺動(dòng)工作的敏捷SAR(合成孔徑雷達(dá))衛(wèi)星的覆蓋性能提高了近一倍，同時(shí)通過(guò)衛(wèi)星的敏捷機(jī)動(dòng)，衛(wèi)星還可以以不同的視角觀測(cè)，獲取被觀測(cè)區(qū)域的更多維信息量，增強(qiáng)載荷的目標(biāo)識(shí)別能力。

但是，傳統(tǒng)的大衛(wèi)星在技術(shù)上不能降低了星載SAR(合成孔徑雷達(dá))系統(tǒng)的重量和體積，不具備強(qiáng)軌道適應(yīng)能力、高敏捷機(jī)動(dòng)和高精度跟蹤能力，研制周期長(zhǎng)、成本高、發(fā)射不靈活、啟用速度慢和性能低，所以急需發(fā)展SAR(合成孔徑雷達(dá))系統(tǒng)技術(shù)，使SAR(合成孔徑雷達(dá))小衛(wèi)星系統(tǒng)的研制成為可能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種敏捷SAR小衛(wèi)星及其總體設(shè)計(jì)方法，其大大降低了星載SAR(合成孔徑雷達(dá))系統(tǒng)的重量和體積，具有強(qiáng)軌道適應(yīng)能力、高敏捷機(jī)動(dòng)、高精度跟蹤能力、研制周期短、成本低、發(fā)射靈活、啟用速度快、性能高的特點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種敏捷SAR小衛(wèi)星，其特征在于，其包括太陽(yáng)電池陣、衛(wèi)星本體、載荷專用頂板、反作用飛輪、冷氣貯存箱，太陽(yáng)電池陣位于衛(wèi)星本體的上方，衛(wèi)星本體位于載荷專用頂板的上方，太陽(yáng)電池陣位于載荷專用頂板的上方，反作用飛輪位于冷氣貯存箱的一側(cè)，冷氣貯存箱位于太陽(yáng)電池陣的下方，反作用飛輪位于載荷專用頂板的上方。

優(yōu)選地，所述載荷專用頂板的形狀為長(zhǎng)方形。

優(yōu)選地，所述太陽(yáng)電池陣的形狀為長(zhǎng)方形。

本發(fā)明還提供一種敏捷SAR小衛(wèi)星的總體設(shè)計(jì)方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟一，衛(wèi)星采用太陽(yáng)陣長(zhǎng)期對(duì)日定向的姿態(tài)控制模式設(shè)計(jì)，只在任務(wù)需求時(shí)才進(jìn)行短時(shí)間的姿態(tài)控制，將姿態(tài)擺動(dòng)到任務(wù)目標(biāo)位置，完成后恢復(fù)對(duì)日定向姿態(tài)；

步驟二，充分利用和發(fā)揮衛(wèi)星的姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力，將衛(wèi)星本體作為整星的伺服機(jī)構(gòu)，大幅簡(jiǎn)化衛(wèi)星設(shè)計(jì)，降低衛(wèi)星重量、體積和研制成本；

步驟三，采用反作用飛輪實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的敏捷機(jī)動(dòng)；

步驟四，衛(wèi)星僅裝載少量液氨，以實(shí)現(xiàn)軌道維持能力；

步驟五，衛(wèi)星采用專用載荷頂板設(shè)計(jì)。

優(yōu)選地，所述姿態(tài)控制模式的設(shè)計(jì)使得衛(wèi)星無(wú)需硬件更改適應(yīng)各種軌道和降交點(diǎn)地方時(shí)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的靈活組網(wǎng)，大大豐富了衛(wèi)星的組網(wǎng)策略。

優(yōu)選地，所述步驟二的具體步驟為首先，對(duì)于SAR載荷利用姿態(tài)的機(jī)動(dòng)與跟蹤能力，天線在距離向、方位向的掃描能力要求大大弱化，特別是在方位向上，直接利用姿態(tài)跟蹤掃描實(shí)現(xiàn)高分辨率滑動(dòng)聚束成像，此外對(duì)于太陽(yáng)陣、數(shù)傳、中繼系統(tǒng)而言，也不再需要設(shè)計(jì)專用的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，各個(gè)系統(tǒng)的配套都將得到大幅簡(jiǎn)化，帶來(lái)的另一個(gè)好處是整星在軌運(yùn)行期間的所有動(dòng)作均由一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的計(jì)算、分配和規(guī)劃，更容易實(shí)現(xiàn)星上自主任務(wù)規(guī)劃，簡(jiǎn)化地面操作人員難度，并提升衛(wèi)星工作效率。

優(yōu)選地，所述采用反作用飛輪實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的敏捷機(jī)動(dòng)相比于控制力矩陀螺來(lái)講，由于敏捷SAR衛(wèi)星進(jìn)行了衛(wèi)星輕量化設(shè)計(jì)，重量一般控制在五百千克以內(nèi)，反作用飛輪驅(qū)動(dòng)下的機(jī)動(dòng)時(shí)間已足夠滿足要求，更重要的是對(duì)于需要高分辨率成像的敏捷SAR衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，由于成對(duì)使用的控制力矩陀螺的疊加動(dòng)量誤差較大，成像過(guò)程中衛(wèi)星平臺(tái)的穩(wěn)定性難以保證，將影響成像質(zhì)量，而反作用飛輪配置機(jī)動(dòng)完成后衛(wèi)星姿態(tài)角速度較小，滿足高分辨率成像模式下對(duì)姿態(tài)的高精度高穩(wěn)定度要求，在重量、功耗上都具有非常大的比較優(yōu)勢(shì)。