[發明專利]一種遙感微納衛星地面微振動實驗系統及方法

有效

• 申請號: 202010032344.6
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111207895B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 崔陽;梁廣;趙笙罡;劉世杰;王文川;馬慧;李世舉;李良成;張晗;高鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;B64G5/00
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發明公開一種遙感微納衛星地面振動實驗系統包括帶有載荷平臺一體化數據處理平臺的衛星，安裝于衛星頂面的懸吊系統及工業相機，安裝于星載相機上的微振動傳感器，安裝于衛星內部的動量輪組件及微振動數據處理單元，以及放置于衛星正前方的標準標靶。本發明還公開一種遙感微納衛星地面振動實驗方法，利用工業相機對標靶進行同步成像，并利用光學成像數據對地面衛星微振動進行反演，然后與微振動傳感器實時測試結果進行比對，以實現對微振動測試結果的逆向驗證。

技術領域

本發明涉及航空航天技術領域，特別涉及遙感微納衛星地面微振動實驗方法。

背景技術

遙感衛星是指利用遙感技術和遙感設備，對地表覆蓋和自然現象進行觀測的人造衛星。隨著小衛星技術的發展，遙感衛星也進入了微納衛星階段，即以微米、納米技術為基礎，通過以提高“功能密度”為核心的系統小型化、輕量化和低功耗等技術，將衛星進行更高度的三維集成化、一體化、模塊化和功能軟件化，使得衛星重量減小到100kg左右或100kg以下。

目前，遙感微納衛星大多還是繼承傳統大平臺衛星設計模式，采用分立式設計，相對而言主要存在以下問題和缺陷：

a)微納衛星平臺與成像載荷分別獨立設計，平臺與載荷設計耦合度不足，衛星姿態測量數據與成像載荷實際姿態運動存在較大誤差，對圖像成像質量、高精度定量化應用方面影響較大；

b)微納衛星整星在軌微振動特性系統性研究和相關實驗較少，因此尚無微納衛星在軌微振動量級和特性數據，相應微振動在軌對遙感光學成像質量影響難以量化；

c)目前針對微納衛星開展過零星的地面微振動測試和相關實驗，尚未對地面微振動實驗數據的準確性進行閉環驗證。

因此，需要一種適用于遙感微納衛星的地面微振動實驗方法，對微納衛星在軌微振動進行地面模擬和驗證，并提供微振動地面驗證結果，為微納衛星的微振動抑制和規避措施提供設計依據。

發明內容

為了實現微納衛星在軌微振動的地面模擬和驗證，本發明提供一種遙感微納衛星地面振動實驗系統及方法。一種遙感微納衛星地面振動實驗系統，其中所述衛星安裝有載荷平臺一體化數據處理平臺，用于接收和處理光學相機數據、微振動數據、衛星姿態數據以及GNSS數據，并對光學相機數據和/或微振動數據和/或衛星姿態數據和/或GNSS數據進行融合、處理和分發，所述實驗系統包括：

懸吊系統，用于水平吊裝待實驗的衛星，以模擬空間微重力環境；

動量輪組件，安裝于所述衛星的內部側板處，與所述載荷平臺一體化數據處理平臺可通信地連接，用于模擬微振動源；

微振動傳感器，用于檢測衛星的微振動狀態；

微振動數據處理單元，安裝于所述衛星的內部側板處，與所述微振動傳感器可通信地連接，用于對所述微振動傳感器輸出的微振動信號進行處理、存儲和傳輸；

工業相機，安裝于所述衛星的頂面處，用于在微振動環境下對標準標靶成像；以及

標準標靶。

進一步地，所述衛星還包括衛星平臺，太陽帆板以及星載相機，其中所述太陽帆板用于向衛星提供電能，所述衛星平臺為衛星主體結構，用于安裝衛星平臺用的電子學產品和部組件。

進一步地，所述懸吊系統包括安裝于所述衛星平臺頂面處的吊環。

進一步地，所述微振動傳感器包括線加速度計和角振動傳感器，其中，所述線加速度計為石英撓性加速度計，其檢測帶寬為DC～500Hz，檢測精度為10^-5g₀，用于檢測線振動，所述角振動傳感器為磁流體MHD角速度傳感器，檢測帶寬為1Hz～1kHz，角振動位移(角位移)檢測精度為0.1″，用于檢測角振動。