分布式小卫星系统的技术发展与应用前景_林来兴
分布式小卫星系统的技术发展与应用前景
分布式小卫星系统的技术发展与应用前景作者：李琬琛来源：《中国新通信》 2017年第23期【摘要】随着我国航天科技的飞速发展，我国已经逐渐掌握了卫星发射和卫星飞行等航天高科技技术。
当前，我国发射的小卫星具有很多优点，但是也存在一定的缺陷，亟需一种新型卫星来代替传统小卫星。
分布式小卫星系统不仅能够克服传统小卫星所具有的缺陷，而且能将将传统小卫星的优势充分进行发挥，是现代小卫星系统重要的发展方向，也是我国航天应用的一个全新的领域，极大的提高了我国的通信和导航技术。
【关键词】分布式小卫星系统关键技术应用前景二十世纪八十年代开始，全球范围内掀起了一阵发射小卫星的热潮，各国都对小卫星争相研究并进行发射，截止到二十一世纪初期，至少有七百颗小卫星被全世界各个国家发射升天，这一数量已经占到了同一时期的航天器发射总量的五分之一。
小卫星的发射技术通过这么多年的发展，已经取得了长足的进步，而小卫星的全方位应用，对各国来说在军事方面已经带来了巨大的技术革新，并且已经给各国带来极大的利益。
为了区别在卫星发射初期阶段发射的技术水平相对较低的卫星，当前我们把能够为各国带来极大的利益的小卫星叫做现代小卫星。
一、小卫星的优点及缺点小卫星的优势主要体现在以下几个方面：小卫星的性能十分优越，不仅在飞行过程中机动性非常强，拥有非常快速的飞行速度并且能够灵活的进行转向，而且能够更为方便的进入小卫星的内部空间，在小卫星上上及时的应用各种新的技术，而且能够在内部进行教育培训实验或者是进行空间演示实验，这对于发展中国家来说有位重要。
另一方面，小卫星还具有体积非常小，重量非常轻的优点，并且制造过程中需要消耗的成本也非常低廉，制造周期也非常短，甚至可以在几个月就能完成。
小卫星的缺陷主要体现在以下几个方面：小卫星由于体积有限，因此载重非常小，而且功率也相对较低，而且运行寿命相对于一般卫星来说非常短，具有较高的风险。
另一方面，小卫星对自身的单点故障非常敏感，很容易由于小故障导致整个小卫星存在风险，而且在发射小卫星来说，想找到一个价格非常低并且有保障的发射工具并不容易。
应用卫星遥感技术监测林火燃料可燃性研究现状与发展趋势
布 ，帮助分析 、建模和预测火行为 ［。特别是 空间分辨率高 、大 尺度的燃料类型和燃料可燃性 的遥感 图像可 以 大大提高火险预报精度 和有效 地采取措施控制火燃烧 的行 为 。本 文通过文献综述 ，分析了应用卫星遥感技术监 测林火燃料和可燃性 的国内外进展和未来发展趋势 。
作者 简介 ：田小龙 （ ９６ ），男 ，浙江Ｉ安人 ，硕士研究生 ， １８ 一 ｝ 缶 从事林火生态研究 ； 通讯作者。
３ 期
田小龙 ，等 ：应用卫星遥感技术 监测林 火燃料 可燃性研 究现状与发展趋势
５ ９
促进烟 的形成和减少热 量产生 的作用 ，同时湿可燃 物具有难 以点燃 、蔓延 速度低等特 点【。不 同森林 可燃 物在 ６ 】
利用空气 中相对 湿度以及燃 料的可燃性进 行火险预报 ；美 国的 Ｇ ｓｏ 提 出多因子预报方法 ；前苏联人聂斯切 ｉ ｍｅ ｂ
洛夫于 １４ 年 提出综合指标 法 ；日本的 昌山久尚 ２ ９４ ０世纪 ４ 年代提 出实效湿度法【。近半个世纪 以来 ，美国 、 ０ ＿ 加拿大 、澳大利亚 、 日本和 中国等国家大量开展了林火燃料可燃性 的试验研究 、模型模拟和遥感监测的工作 。
１ 林火燃料可燃性的特点
１１ 可 燃 物 类 型 ．
森林可 燃物是森林火灾发生 的物质基础 ，也是 发生森林火灾 的首要条件 。森林可燃物特征取决于可燃物的 燃烧性质 ，是 由可燃物 的物理 陛质和化学性质 来决定的 。物理性质有 ：可燃物 的结构 、含水率 、发热量等 ；化 学性质有 ：油脂含量 、可燃气体含 量 、灰分含量 等【】 ｍ。可燃物种类的 方法主要有： 妣分 ①按物种类别分 ，郑焕能等将 森林可燃 物分为死地被物 、地衣 、苔藓 、草本植物 、灌木 、乔木 、森林杂乱物等［ ，物种类别不 同，燃烧性特 １ “ 点差异很 大 ；② 按生活力分 ，美国人 Ｄｅｍｉｇ将森林可燃物分为活可燃物和死可燃物两大类 ，死可燃物根据含 ｅ ｎ 水率 的恢复 时间又分为 １ｈ ０ｈ ０ 、１ 、１０ｈ时滞的可燃物［ ；③按所处位置分 ，郑焕能等将其分为地下 、地表和 空 中可燃 物 ，可燃物在森林 中所处 的位置不 同 。发生森林火灾 的种类也不 同。此 外 ，还有按燃烧难易程度 、按 可燃物 的大小和 形状分类的方法［ 。可燃物湿度的计算公式 ： １
小型卫星技术的发展现状及未来趋势分析
小型卫星技术的发展现状及未来趋势分析一、引言近年来，小型卫星技术在航天领域发展迅猛，成为探索太空的新方式和新选择。
本文将对小型卫星技术的发展现状进行探讨，并展望其未来的发展趋势。
二、小型卫星技术的发展现状1.发展背景传统的大型卫星需要庞大的投资和复杂的技术支持，对于大多数国家和企业来说是一项巨大的负担。
而小型卫星技术的出现，以其低成本、可快速部署和灵活性等特点，改变了航天行业传统的格局。
2.应用领域小型卫星技术的应用领域广泛，包括地球观测、通信、科学研究、农业监测等。
其中，地球观测是目前小型卫星应用最为广泛的领域。
通过小型卫星的高分辨率图像，可以实时监测地球上的自然灾害、环境变化等情况，为人类社会的可持续发展提供重要数据支持。
3.技术突破随着科技的不断进步，小型卫星技术在多个方面取得了重大突破。
首先是卫星的微小化，如纳米卫星和立方卫星等。
这些卫星体积小、重量轻，可以通过发射成百上千颗卫星形成卫星网络，实现全球覆盖。
其次是卫星的通信技术的进一步提升，使得小型卫星能够实现高带宽、低延迟的数据传输。
再次是卫星的能源供应技术的改进，如太阳能电池板和新型电池技术，可以为卫星提供长期稳定的能源。
四、小型卫星技术的未来趋势1.进一步微小化随着科技的不断发展，小型卫星将更加微小化。
未来可能出现纳米级别的卫星，甚至可以嵌入到其他物体中，如衣服、眼镜等，实现隐形观测。
2.多源数据融合未来，小型卫星将与其他技术相结合，实现多源数据的融合。
例如，结合人工智能技术，对卫星图像进行深度学习和分析，可以更加准确地获取地球上的各种数据，为科学研究和应用提供更大的价值。
3.星星点点的未来随着小型卫星技术的发展，未来可能出现数以千计的小型卫星组成的星际网，形成全球覆盖的卫星网络。
这种星际网可以实现跟踪、通信和数据传输等多种功能，为人类社会的发展提供强有力的支持。
五、结论小型卫星技术作为一项革命性的创新，正在改变着航天行业的格局。
随着技术的不断突破和发展，小型卫星技术将继续向前迈进，在地球观测、通信、科学研究等领域发挥越来越重要的作用。
现代小卫星的应用及发展
［ 要 文 章介 绍 了现 代 小卫 星的概念 和特 点 ，阐述 了小卫 星在 非 实时通信 及其在 特殊 环境 下 的应 用 ，以及在 国 内 摘 ］ 外 的发展 前景 。
【 关键词 现代小卫星 存储一 ］ 转发 非实时 数据传输
卫星技术经过 几十年 的发 展 已经成 功地在社会 、经济 、 军事 、科研等许多领域为人类带来了可观的社会效 益和经济 效益 。在过去 的几 十年中，大容量 、多用途 、长寿命 、高效 率 的 大 型 卫 星 一 直 是 卫 星 发 展 的 主 流 。然 而 ，大 型 卫 星 的研 制周期长 、费用高 、技 术复杂 、风险大 、发射 费用 高，在很 大程度上限制 了它 的应用和发展 。因而， 成本低 、 性能高 、方 便灵活的小卫 星越来越受 到人们 的重视 。进入 ２ ０世纪 ８ ０年 代以来 ，在发展大型卫星的同时 ，卫星小型化已成为当今国 际航天器研制领域一个不容忽视的趋势。随着微波与卫星通 信技术的不断发展成熟 ，现代小卫星以其 自身的优 势在通信 各 个 领 域 都有 了广 泛 应 用 和 发 展 。 望不到头 ，远洋船 队或 出海渔船 ，需要时刻保持与 陆地 的联 系 ，否则船 队出现 问题 ，不堪设想 。所 以在船上安装卫 星通 信终端 ，可 以保持与陆地通信联 系 ，甚 至通过接 收卫星遥感 数据确定鱼群的位置 ，来提高生 产效率 。 在勘探和探险 中的通信 ，勘探 队和探 险队如采用卫 星存 储转发通信 ，可 以及时将采集到 的信息传送到 总部 ，并及 时 得到总部的指示。 各种应急通信 系统 ，对 自然灾害 ，如地震 、水 灾 、森林 大火等 ， 通过卫 星存储转 发通信 系统可 以立 即架设通信终端 ， 建立通信 网络 ，及 时与外界建立 通信联 系 ，取得外来 援助 ， 以减 少 损 失 。 提 供 个 性 化 服 务 ， 由 于 国家 开放 了数 据 业 务 经 营权 ，国 现 代小 卫星 概述 Ｓ １ 现代小卫 星的概念 。实际上小卫星在航天事业的早期 内许多 ＩＰ公 司的用户提供因特网及其增 值业 务。例如 ，通 ． 就有 了，卫星发展最初就是从简单小卫星起步的。为了区别 过卫星可 以对移动用户 、勘探 队 、探 险队和临时性用户 提供 电子 邮件存储转发业务及其他个性服 务。对一些特 殊用 户感 早期发射的小型卫 星 ，目前 的小型卫星统称为现代小卫 星。 ２ 现 代小卫星的特点 。目前 ，现代小型卫星技术的发展 兴趣 的地 区提供遥感 图像和数据 ，如对登 山队及探 险队提供 ． 特定地 区地面积雪和水文情况等 。 如火如荼 。它具有许 多大卫 星所无法 比拟 的优点。 小卫 星不但在 民用通信 、遥感气象 、地球科学 、空间科 发射方式灵活 ，能够机动发射 ，生存能力强 ，能适应未 来的战术作战的需要 ；体积小 ，重量轻 ，既可 以利用大型卫 学 、行星探测 、技术验证 等领域获得 了广 泛应 用 ，在商业和 星发射火箭 的剩余能力进行搭载发射 ，也可 以一箭多星发射 军事方面 的应用更是成 为各 国致力发展和研究的重点。 ４ ．小卫星的发展。２ ０世纪 ８ ０年代以来 ，国际上微小卫 或用廉价火箭发射 ，从而大大节约发射费用 ；采用成熟 、先 进 的技术 ，运用科学 的管理手段 ，加之可 以多种 方式发射 ， 星 的发展 十分迅速 。 目前世 界上 已有十多个国家涉足小卫星 因此 小卫星 的研制 和发射成本低 ，系统投资少 ；结构简单 、 研制领域 ，美 国、俄 罗斯 、法 国 、英 国和意大利都有 自己的 设计研制开发周期短 、制造要求条件不高 ，可 以采用标准化 小卫 星平 台或 星座 。印度 、韩国 、瑞 典 、丹麦 、巴西 、西班 星体 和模块化设计 ，从而可 以批量生产和存储 ，便于即时发 牙和以色列等许多 小国家也都以研制小卫 星为切入点 ，带动 射和补充 。国外一些航天大 国的现代小卫星 ，从立项研制到 航 天 技 术 的发 展 。 近几年来 风起 云涌的移动双向个 人通信市 场 ，推动着小 发射 ，一般仅需要一两年时 间。技术性能高 ，主要体现在卫 星各分系统本身和有效载荷两方 面。更为重要 的是 ，由小型 卫 星的飞速发展。利用 由小卫星星座构成的通信卫星网实现 卫星组成 的星座 ，使大 型卫 星也甘拜下风 。许多小型卫星 的 个人持机 双向移动通信 ，不仅可以用于话 音通信 ，还可用于 编 队飞行 ，相对于一个大型卫星 。每一颗卫星既能独立完成 传送 数据 、传 真 、图像 和寻呼信息以及定位等 。另外它还具 有手 持机发射功率低 、延迟小 、没有死角等优点 ，市场应用 自己的任务 ，还可 以在太空 中对其进 行改装 。 从上述种种优势不难看 出，小卫 星走俏太空使航天技术 前景 十分 广阔。 我国已经成功发射 的现代小卫星有 ‘ ‘ 试验卫 星一号”“ 纳 发展 的必然 。 上世纪 ８ ０年代末期 以来 ，国际上出现 了小卫星 、‘ 热潮 ，而且有 愈演愈烈 之势 。它代表 了当今 空间技术发展 的 星一 号” 创 新一 号”等 ，将在光学成像 观测和环境 、资源 、 水 文 、地 理勘 察及气象观测 、科学实验 、交通运输 、环境保 种新趋势 ，受到 了世界各国航 天界的普遍重视 。 ３ 小卫星应用于通信 。小卫星一般在低轨道使用 ，成本 护 、防汛 抗旱等数 据信 息传递 中发挥重要作用 。 ． “ 小 型 卫 星 ”的 试 验 ，目前 也 正在 进行 之 中 。如果 一 切 超 低 ，特别适合稀路 由 ，非实时 、低成 本通 信应 用 ，在众 多通 顺 利的话 ，三年后 ，制造商将会制定可行 的开发计划 。随着 信手段 中具有很强 的竞争力 。 小卫 星在军事方 面的应 用前 景非 常广 阔 ，是 占领空 间制 政府机构 、公司 、大学 、社 区甚至富有 的个人纷纷加入小卫 高点夺取 战争 胜利 的重要 手段 ，主要 应用 在军 事侦察 和监视 星应用的行列 ，未来小卫星必将拥有 无限风光 。 总之 ，小卫星的发展与应用 已引起世界航天界 的广泛重 军事通信与导航 、 军事气象和海洋环境监测 、 空间攻防等方面 农村邮电通信 ， 国约有 ２ 万行政村，目 我 ４ 前仍有相当数量 视。小卫星 以其成本低 、质量轻 、体积小 、技术先进 研制 将 的行政村无法实现通电话 ，甚至有些边远地 区无法通邮。采用 周 期 短 等 特 点 ， 有 更 广 泛 的应 用 前 景 。 小卫星存储转发技术就可 以解决几千万甚至上亿人的通信问题 。 边 防哨所 的通 信 ，我国的边 防线 很长 ，大部分 处在人 烟 参考文献 ： ［］ 炜． 星及其应 用； 学中国人；９ ６年 ０ １ 孙 小卫 科 １９ ２期 稀少甚至没 有人迹 的山区 ，边 防哨所 与总部通信相 当困难 ， 有时会 因为突发事 件 ，造成大的损失 。解 决边 防通信 的最好 ［］ 来兴． ２林 国外微小卫星在空 间攻防 中的应 用研 究； 装备指挥技 术 办法是在边 防哨所 配备卫星终端设 备 ，采用小卫星存储 转发 学院 学￣；０ ６年 Ｏ ２０ ６期 通信可 以解决这一 问题 。 ［】 ３张祥 根 ． 小卫 星的 现 状 、 点 及发 展 方 向 ； 快 报 ；０ ０ ０ 期 特 电信 ２０ 年 ５ 大海 、大江渔船 的通信 ，茫 茫大海看 不到边 ，涛涛江水 作 者 单 位 ： 安铁 路职 业技 术 学 院 陕 西 西 安 西
小卫星及中国的小卫星计划
小卫星及中国的小卫星计划谢佩玲①，关泽群①，李德仁②（①武汉大学 遥感信息工程学院，武汉 430079；②测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉 430079）摘要：近年来，小卫星的发展非常迅猛，本文在收集了大量的小卫星资料的基础上，整理出最近几年各国用于遥感的小卫星的发射及应用情况，分析了小卫星的发展趋势，最后介绍了中国的小卫星计划。
关键词：小卫星；分布式卫星；小卫星星座；编队飞行1． 小卫星小卫星因其成本低，开发周期短，技术日益成熟，近十多年来发展越来越快。
在对地观测卫星中，小卫星所占比重越来越大，从1990年-2005年，美国NASA的对地观测项目中，小卫星已经占到发射卫星总数的42%。
世界各国，包括许多第三世界国家都在发展自己的小卫星产业。
通常把重量小于500kg的卫星称为小卫星，小卫星又分为：小型卫星（100kg-500kg）、微型卫星（10kg-100kg）、纳型卫星（1kg-10kg）和皮型卫星（0.1kg-1kg）。
表1列出了各国遥感小卫星的发射及应用情况。
2． 小卫星星座小卫星的发展已经从单颗卫星向分布式卫星方向发展，目前的分布式卫星主要有星座和编队飞行。
每颗卫星运行时只能覆盖地球表面很小的一部分，单颗卫星对同一地区的重访周期，最短也需要几天时间。
多颗小卫星组成星座，协同运行，数据共享，可缩短重访周期，提高卫星的观测频率。
例如：灾害监测星座DMC，由5-8颗微型卫星组成，单颗卫星的重访周期是4天，组成星座后重访周期可缩短到24小时以内，因而能够提供快速反映的服务，以供政府部门和商业上的应用。
DMC联盟由分属：阿尔及利亚、中国、尼日利亚、泰国、土尔其、越南及英国七国的组织机构之间合作组成，由位于Surrey Space Centre (UK)的SSTL（Surrey Satellite Technology Ltd.）领导，联盟的目的是通过DMC合伙人之间的合作，每颗卫星由各国独立拥有和运作，通过极大限度的资源和数据共享，使发展中国家获得实惠。
卫星通信关键技术研究讲解学习
卫星通信关键技术研究卫星通信关键技术研究小组成员：冉文，李鹏翔，杨亚飞小组分工：冉文（学号：15085208210015）：程序审查，论文校订李鹏翔（学号：15085208210008）：收集资料，编辑文献，结果分析杨亚飞（学号：15085208210023）：仿真程序设计专业：电子与通信工程引言卫星通信系统具有覆盖范围广、受地理环境因素影响小等特点,从而使得卫星通信成为当前通信领域中迅速发展的研宄方向和现代信息交换强有力的手段之一。
目前,下一代卫星通信网络正朝着更高速率、更大带宽的方向发展,其与地面通信网络联合组成全球无缝覆盖的信息交换网络。
随着空间通信技术的飞速发展和业务需求的急速增长,有限的无线资源与多媒体业务不断提高的QoS要求之间的矛盾曰益尖锐,使得设计可以支持高速、高质量多媒体传输的资源管理策略成为当前空间通信领域关注的重点。
同时,卫星组网技术直接关系到卫星网络能否实现全球覆盖以及卫星网络的可扩展性问题,是卫星通信系统研宂中的关键问题。
相应的,路由协议、链路切换等都要针对卫星网络的特点重新设计,以星上路由交换为核心的新型卫星通信系统是空间通信领域的另一个研究重点。
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。
它是微波通信和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无线通信技术，所使用的无线电波频率为微波频段(300MHz～300GHz，即波段lm～1min)。
这种利用人造地球卫星在地球站之间进行通信的通信系统，则称为卫星通信系统，而把用于现实通信目的的人造卫星称为通信卫星，其作用相当于离地面很高的中继站，因此，可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接力通向太空的延伸。
卫星通信是空间通信的一种形式，它主要包括卫星固定通信、卫星移动通信和卫星直接广播三大领域。
由于卫星通信具有覆盖面大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、机动灵活、不受地理条件限制、成本与通信距离无关等优点。
地理信息系统在林业上的应用现状及其前景
地理信息系统在林业上的应用现状及其前景作者：周朝虎来源：《城市建设理论研究》2013年第09期摘要：在信息革命的浪潮中, 地理信息系统（Geography Information System，简写GIS）)作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科正在迅速兴起、发展。
本文将围绕地理信息系统在林业上的应用现状及其前景进行简介。
关键字：地理信息系统；林业；应用现状；前景中图分类号： F307.2 文献标识码： A 文章编号：一、地理信息系统的发展历程地理信息系统是利用计算机硬件和软件, 处理和分析物体空间( 地理分布) 数据及相关属性, 为宏观和微观管理提供信息服务的一项技术。
1、起步阶段自1960 年形成地理信息系统创意思想起，到1971 年加拿大土地管理局开发出第一个地理信息系统。
人们的关注点主要集中在GIS 是什么，它能够干什么这方面。
当时的一些学术会议围绕地理信息系统这方面的问题展开了广泛的探索和研讨。
此期间出现了基于栅格数据格式的GIS 及基于矢量数据的GIS。
2、地理信息系统的发展阶段70 年代初，西方国家环境保护运动的兴起，致使各国政府迫切需要应用地理信息系统解决自然资源开发、环境保护及国土规划等领域存在的问题，为地理信息系统的广泛应用和发展提供了机遇，各级政府及相关部门成为GIS 的主要用户或潜在用户。
3、地理信息系统理论、方法和技术趋向成熟阶段80 年代，地理信息系统的数据处理能力，空间分析功能，人机交互对话、地图的输入、编辑和输出技术均有了较大发展。
特别是80 年代后期，以工作站为平台的地理信息系统日益发展，出现了一大批作为商品的地理信息系统软件。
这些软件为用户提供了良好的用户界面和多种数据格式转换的接口，有的GIS 软件还可以在计算机网络上使用，并可用2 次开发。
4、地理信息系统作为高技术产品广泛应用阶段自90 代起，地理信息系统已经成为支持多种硬件平台的高技术产品，并利用Windows 开发工具与多媒体技术，为用户提供了多窗口环境与更为良好的用户界面。
iDirect卫星通信系统
iDirect卫星通信系统产品及技术优势介绍2006年月12月目录1．iDirect设备硬件上的先进性1.1 iDirect同一设备支持星状、星/网状、SCPC1.2 iDirect单主站机箱支持多网络，支持多达5颗不同的卫星，或5个不同的频段：1.3 iDirect系统设备功能高度集成1.4 iDirect主站硬件符合电信备份标准，提供全面的系统内部备份：1.5 系统结构紧凑，节省空间效率1.6 电源消耗1.7 可伸缩性1.8 可靠性1.9 每小站配置可以保存多达15种不同组合1.10 小站省电模式2. iDirect系统在卫星带宽利用效率方面的先进性2.1 卫星层次上的效率体现2.2 IP层次上的效率体现3. iDirect全球网络管理系统（NMS）4. iDirect虚拟网络运营商（VNO）、用户网络检察员（CNO）5. iDirect与移动通信6. iDirect系统其它方面的优势6.1 小站安装容易6.2 Rx CRC关联6.3 自动波束（网络）切换、小站“漫游”7. iDirect 产品介绍7.1 主站5IF HUB7.2 通用线路卡(Universal Line Card)7.3 iDirect Private HUB和 Mini HUB7.4 iDirect 3100卫星路由器：星状网远端站7.5 iDirect 5000系列卫星路由器：星状、SCPC、星/网状7.6 iDirect 7000系列卫星路由器：星状、SCPC、星/网状8. iDirect卫星系统工作方式8.1 小站结构8.2 主站结构8.3 高层次网络架构——星形拓扑8.4 iDirect网络的下行传输8.5 iDirect网络的上行传输8.6 iDirect星/网状结构8.6.1下行信道8.6.2 TDMA上行信道8.6.3 远端站设备9. iDirect Qos机制及对多媒体应用的支持 附1： iDirect公司与其卫星路由器1． iDirect设备硬件上的先进性1.1 iDirect同一设备支持星状、星/网状、SCPCiDirect系统的主流应用是星状网。
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关键词 小卫星 分布式系统 编队飞行 星座 中图分类号 :V529 文献标志码 :A 文章编号 :167328748 (2010) 0120060207
Technological Development and Appl ication Prospects of Distributed Small Satellite System
4
三角形纳星
ION2F ( Iono sp heric Observation -
5
Nano satellite - Formation)
电离层观测 - 纳星 - 编队
Tan DEM2X/ Terra SAR2X
6
合成孔径雷达高程编队飞行
Swedis / Prisma
7
( Tango / Mango)
分布式小卫星系统是由分布式空间系统或者分 布式航天器系统派生出来的一个分支 。它的定义 是 :由两颗或两颗以上的小卫星按一定要求分布在 一种或多种轨道上 ,共同协调合作完成某些空间飞 行任务 (例如 :观察 、测量 、通信 、导航等) ,从而获得 更大价值 。
从单颗小卫星发展成为分布式小卫星系统 ,这 是小卫星在技术和应用方面的一个崭新领域 ,具有 创造性和很好的发展前景 。
发射 时间
卫星
轨道
类型
数量
1999～ L EO
2000
4 编队
2002 L EO 6 编队
2004 L EO 3 编队
2004 L EO 3 编队
2009 L EO 2 编队
2010 L EO 2 编队
2009
日心 轨道
2 编队
2005
日心 轨道
2 编队
2010 H EO 4 编队
2013 H EO 2 编队
2014 H EO 2 编队
2014
H EO GEO
2 编队
2015 L 2/ H EO 3 编队
2011 H EO 2 编队
2014
L EO , M EO , 若干颗 编队 GEOS
卫星质量 / kg 572
( EO21) 480
< 1 000 15 15
1 000 ?
串联编队 ,两星相距 100～150km ,距离与速率测量 精度分别为 1μm 与 1μm/ s ,获得高精度重力模型
Aqua ,Aara ,Calipso ,Cloudsat Parasol ,OCO 6 颗卫星 串联编队 ,下午 1 点半通过太阳同步轨道上升节点 由美国三所大学研制 ,实现纳星编队飞行 ,进行气 象立体成像技术演示 。发射时两颗纳星未能到达 原定轨道
4 分布式小卫星系统技术发展水平
现代小卫星应用到分布式系统的星群和星座从 20 世纪 90 年代就开始了 。但是真正意义上的分布 式小卫星系统应是小卫星编队飞行 。当今 ,小卫星 编队飞行正处在研究探讨和空间飞行演示验证阶 段 ,真正应用还没有开始 。下面从应用实例来说明 分布式小卫星系统技术发展水平 。
140/ 40 500
150
300～ 400 ?
150/ 85 250/ 750 125/ 265 150/ 250
215/ 277
几十～ 几百
说明
EO21 ,L S27 , Terra ,SAC2O 4 颗卫星串联编队 ,上午 10 :30 通过太阳同步轨道下降节点 。第一次进行 编队飞行控制试验 ,精度几千米
“探戈”/ “芒果”
S TEREO[ Solar Terrest rial
8
Relations Observatory ]
日地关系观测台
Space Technology23 ( ST23)
9
空间技术23
Magneto sheric Multiscale ( MMS)
10
磁层多路标定
MAX
11
X 射线天体物理学观测
Lin Laixing (Beijing Instit ute of Co nt rol Engineering , Beijing 100190 , China)
Abstract : Dist ributed Small Satellite System (DSSS) is a brand2new applicatio n field of modern small satellites , which can give f ull play to t he advantages of small satellites and at t he same time overco me t heir shortco mings1 DSSS include cluster , co nstellatio n , formatio n flying , etc1 Small satellite formatio n flying will soo n lead to a major technological revolutio n in space remote sens2 ing , deep space exploratio n and co mmunicatio n and navigatio n1 This article fir st discusses t he characteristics of small satellites and t he co ncept of dist ributed systems , followed by int roductio n to technological develop ment and key technologies , as well as p ro spect s for f ut ure applicatio ns of DSSS. Key words : small satellite ; dist ributed systems ; formatio n flying ; co nstellatio n
卫星编队飞行方式 ,使分布式小卫星系统得到进一 步的发展 。
分布式航天器系统 (也称分布式空间系统) 是当 前空间技术应用领域的一个重要研究课题 。本文中 所涉及的是分布式航天器系统中的航天器专指小卫 星 (或者轻小型航天器) 。分布式即表明需要采用数 量较多的航天器 。现代小卫星具有重量轻 、成本低 、 研制周期短等技术特点 ,这正是采用分布式系统的 物质基础和必需条件 。分布式小卫星系统具有极大
61
优势和广泛的应用前景 。
用费用会很少 。
2 小卫星的特点
3 分布式小卫星系统的概念
20 世纪 80 年代中期 ,国际上采用新技术和新 设计思路 ,兴起了小卫星热 ,20 多年来 ,全世界共发 射各种各样的小卫星近 900 颗 ,约占同期航天器发 射量的 20 %。小卫星经过 20 多年的快速发展 ,在 技术上获得了巨大进步 ,在应用上正在向全方位扩 展[1] 。
Si mbol2x 12 硬 X 射线望远镜观测黑洞任务
A spic s
13
太阳日观测
Pe ga se
14
红外干涉观测木星
Pro ba23
15
ESA 编队飞行演示
F6 ( Fut ure , Fast , Flexible , 16 Fractionated , Formation2Flying) 未来 、快速 、灵活 、模块化 、 编队飞行 、组合航天器
Vol. 19 No . 1 60
航 天 器 工 程 SPACECRA F T EN GIN EER
IN
G
第
19 卷 2010
第 年1
1期 月
分布式小卫星系统的技术发展与应用前景
林来兴
(北京控制工程研究所 ,北京 100190)
图 1 列出了美国 20 年来一些典型应用实例[3] , 图 2 列出了非美国 (主要是欧洲) 等 20 年来一些典 型应用实例[3] 。这些图片比较形象地描述了分布式 小卫星系统在各方面应用的概况 。图 1 和图 2 有关 小卫星编队飞行各种具体型号任务内容见表 1 。
因为上述要求测量和控制的精度太高 ,而且使 用编队飞行航天器个数多 ,技术难度大 ,对表 1 所列 的任务规划 ,只能作概念和粗略了解 。图 3 列出了 欧洲分布式小卫星系统的一些典型任务 ,其中包括 任务名称 、分布式规模和轨道位置控制精度要求 。 美国分布式小卫星系统的技术要求随着时间推移不 断提高 ,如图 4 所示 。
摘 要 分布式小卫星系统是现代小卫星的一个崭新的应用领域 ,它能充分发挥小卫星的优 势 ,同时也能克服小卫星的缺点 。分布式小卫星系统包括星群 、星座 、编队飞行等 。小卫星编队飞 行将在空间遥感 、深空探测 、通信导航等方面带来一场重大的技术革命 。文章论述了小卫星特点和 分布式系统概念 ,介绍了分布式小卫星系统技术发展水平和关键技术 ,以及未来的应用前景 。