国外地球静止轨道在轨服务卫星系统技术发展概况

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GNSS的发展

GNSS的发展
GLONASS 今年的发射情况: 2006 年 12 月 25 日,俄罗斯用质子-K 运载火箭发射了 3 颗格洛纳斯-M 卫
星,使格洛纳斯系统的卫星数量达到 17 颗。 2010 年 12 月 05 日,俄罗斯携带有 3 颗卫星的质子-M 运载火箭发射后
偏离正常轨道,坠落夏威夷附近的太平洋中。 2011 年 2 月 26 日发射了一颗格洛纳斯-K 卫星
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(Last update: 24 May 2010)
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我国的北斗二代导航系统,即 compass 系统,至今已发射 8 颗二代卫星,在轨正常工作 卫星 6 颗,速发展度惊人,已经初步的具有了亚太地区区域性的定位和导航服务能力,虽然 有些卫星的寿命不长,但足以充分体现了社会主义制度的优越性,即不差钱。研究 GNSS 的发展之路,借鉴发达国家的导航定位卫星技术和发展思路,可以少走弯路,对于我国的北 斗导航系统全面的发展具有一定的指导意义。
关键词: GNSS 北斗 GPS GLONASS Galileo
引言
GNSS 是 Global Navigation Satellite System 的缩写,是所有在轨工作的卫星导航系统的 总称呼;目前主要包揽 GPS 卫星全球定位系统、GLONASS 全球导航卫星系统、北斗卫星 导航系统、WAAS 广域增强系统、EGNOS 欧洲静地卫星导航重叠系统、DORIS 星载多普勒 无线电定轨定位系统、PRARE 精确距离及其变率测量系统、QZSS 准天顶卫星系统、GAGAN GPS 静地卫星增强系统,以及正在建设的 Galileo 卫星导航定位系统、中国的 CNSS 导航定 位系统和 IRNSS 印度区域导航卫星系统。

全球卫星定位系统的国内外现状

全球卫星定位系统的国内外现状
我国虽然一直倡导和平自主,但世界局势变幻莫测,我们不能放松国防建设,很重要的一方面就是建立自主的高精度的卫星导航定位系统。
科研上,卫星导航定位系统也发挥着巨大的作用。全球卫星定位系统目前广泛于监测地球质心、地球自转(极移、日长)及时间变化,建立和维护全球地心坐标参考框架(如ITRF),以及区域性大地测量系统之间的联测,监测全球性板块运动和地球动力学,建立和维护国家地心坐标框架,监测地壳相对运动、确定固体潮参数,联合水准测量技术测量高精度的大地水Байду номын сангаас面高,电离层和中性大气反演以及气象学研究,卫星跟踪地球重力场和大气探测,以及航天器或地球卫星精密定轨、导航与对接等科学目的。
“北斗一号“的覆盖范围是在北纬5度~6度,东经70度~140度之间的一个心脏形区域,上大下小,最宽出在北纬35度左右。其定位精度是水平100米(1σ),进行差分后水平精度为20米;高程控制精度为10米,系统能容纳的用户数每小时为540,000户;其定位响应时间为:1类用户<5秒,2类用户<2秒,3类用户<1秒;一次定位成功率为95%。“北斗一号”导航定位系统由于固有的特性,仍存在不足之处:用户采用主动式定位;用户数量有限;定位数据实时性差;生存能力不强,系统的抗干扰性较差;定位依赖数字地图。
3. 星基增强系统(SBAS)
为增强现有GPS和GLONASS系统的导航性能,美国联邦航空局(FAA)、欧洲和日本提出了三种SBAS:WAAS、EGNOS和MSAS系统。这三种SBAS系统的功能大致相同,其特点是:①通过地球静止卫星(GEO)发布包括GPS卫星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层改的信息;②通过GEO卫星发播GPS和GEO卫星完整的数据;③GEO卫星的导航载荷发射GPS L1测距信号。这三个系统都正在加紧建设中,WAAS和EGNOS即将全面运行,MSAS将在2005年全面运行。他们建成后,将形成一个全球无缝的导航系统,使用一种GPS导航设备,飞机即可飞遍全球。

全球卫星导航系统的发展现状

全球卫星导航系统的发展现状

0.引言GPS的投入运行对当今社会经济、军事产生了革命性影响,各个国家对它的依赖性不断加大。

同时,为了避免受制于人,各国纷纷研制自己的全球卫星导航系统。

紧随美国之后,俄罗斯建成了GLONASS 系统,但由于资金长期短缺以及其他种种原因,导致在轨工作卫星曾大量空缺,不能提供全天候、全球性的定位服务。

而欧盟正在开发的伽利略(GALILEO)卫星导航系统是一个独立的,性能优于GPS,与现有全球卫星导航系统具有互用性的民用全球卫星导航系统。

争奇斗艳的全球卫星导航定位系统将会给当今的信息社会带来深远的影响。

1.美国GPS的发展现状1.1GPS导航定位原理GPS是在美国海军导航卫星系统的基础上发展起来的以卫星为基础的无线电导航定位系统。

它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时功能,能为用户提供精密的三维坐标、速度和时间。

GPS系统由空间卫星星座、地面监控系统及用户设备组成。

GPS 空间星座部分由24颗GPS卫星(含3颗备用卫星)组成,卫星均匀分布于倾角为55°的6个轨道面上,轨道平均高度约为20200km。

每颗GPS卫星发射两个载波(1575.42MHz/L1和1227.60MHz/L2)信号,在其上用相位调制技术加载了测距码和导航电文,供用户接收机使用。

地面监控系统由一个主控站、3个注入站和5个监控站组成,其主要功能是采集数据、编算GPS导航电文及系统维护等。

用户设备是实现GPS卫星导航定位的终端设备,由GPS接收机硬件和数据处理软件组成,它通过接收并处理GPS卫星信号,可得到用户的时间、位置、速度等参数[1][2]。

1.2GPS自身的缺陷现行的GPS系统存在如下的缺陷:BlockⅡ(BlockⅡA)GPS卫星信号的强度极其微弱(天顶运行的GPS卫星的信号强度仅有3.5E-16W),几乎淹没于背景噪音之下,并能被建筑物等阻挡物反射,产生多路径效应。

调制于L1载波上的C/A码和P码都位于L1的中心频带,易于受到人为干扰。

我国及世界各国导航卫星发展状况综述

我国及世界各国导航卫星发展状况综述

我国及世界各国导航卫星发展状况综述China and the world of the development of navigationsatellite摘要随着卫星导航技术的飞速发展,卫星导航已基本取代了无线电导航、天文导航等传统导航技术,成为一种普遍采用的导航定位技术,并在精度、实时性、全天候等方面取得了较大提高。

目前世界上采用的定位系统主要为美国的全球定位系统(GPS ),俄罗斯的全球卫星导航系统(GLONASS),欧洲的伽利略系统(GALILEO ),中国的“北斗一号”导航系统以及日本的准天顶卫星系。

关键词GPS GLONASS 伽利略全球卫星导航定位系统“北斗一号”导航系统准天顶卫星系统一、GPS全球定位系统GPS是“Global Positioning System”即“全球定位系统”的简称。

该系统原是美国国防部为其星球大战计划投资10多亿美元而建立的。

其作用是为美军方在全球的舰船、飞机导航并指挥陆军作战。

GPS系统的研制计划分为三个阶段。

第一阶段(1973-1978)是方案论证阶段。

第二阶段(1979-1985)是工程研制和系统试验阶段,测试结果令人满意,系统达到了预定设计目标,当时有7颗实验卫星在轨道上飞行,已提供了有限的导航能力。

第三阶段为改善系统性能,为整个系统投人使用阶段。

原计划从1986年起,由航天飞机分批把工作型卫星送入轨道,1989年系统全面组网实用,达到三维定位能力。

由于航天飞机失事,GPS系统的第三阶段计划被推迟到1989年2月才开始执行。

1990年左右,轨道上已有12颗卫星,实现二维定位能力;1992年左右,GPS系统已全面组网进人实用阶段。

1993年GPS太空卫星网完全建成。

GPS是24颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统。

这24颗卫星分布在高度为2万公里的6个轨道上绕地球飞行。

每条轨道上拥有4颗卫星,在地球上任何一点,任何时刻都可以同时接受到来自4颗以上卫星的信号。

日本、印度卫星导航系统发展综述

日本、印度卫星导航系统发展综述

日本、印度卫星导航系统发展综述赵爽【期刊名称】《国际太空》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】4页(P39-42)【作者】赵爽【作者单位】北京空间科技信息研究所【正文语种】中文目前,国际上几个主要航天开发国家和区域组织都建立了或正在部署自己的卫星导航系统,如美国拥有已经部署完成的全球覆盖的卫星导航系统—GPS系统和部署完成的星基增强系统“广域增强系统”(WAAS);俄罗斯拥有已经部署完成的全球覆盖的卫星导航系统—GLONASS系统和正在发展的星基增强系统“差分校正和监测系统”(SDCM);欧盟正在发展其全球覆盖的卫星导航系统—“伽利略”(Galileo)导航卫星系统和正在发展的星基增强系统“欧洲地球静止导航重叠服务”(EGNOS)系统;中国发展的全球覆盖系统—“北斗二代”卫星导航系统目前已经实现区域覆盖,同时这也是一个卫星导航系统与星基增强系统统一筹划建设的系统。

除了上述四大全球覆盖的卫星导航系统之外,日本和印度正在发展的卫星导航区域覆盖系统及星基增强系统,也是目前国际卫星导航领域一股不可忽视的力量。

其中,印度发展的卫星导航区域覆盖系统名为“印度区域导航卫星系统”(IRNSS),星基增强系统名为“GPS辅助静地轨道增强导航系统”(GAGAN);日本发展卫星导航区域覆盖系统名为“准天顶卫星系统”(QZSS),星基增强系统名为“多功能卫星星基增强系统”(MSAS)。

1 日本卫星导航系统发展“准天顶卫星系统”“准天顶卫星系统”是日本正在研发与建设的天基导航增强系统,也是日本建设自主区域导航卫星系统的第一步。

按最初的设想,日本区域导航卫星系统的建设将分两个阶段进行:第一阶段,建设由3颗卫星组成的“准天顶卫星系统”;第二,建设由4颗“准天顶”卫星和3颗静止轨道卫星(共7颗卫星)组成的区域导航卫星系统。

2010年9月11日,日本首颗“准天顶卫星系统”卫星发射成功。

目前,该卫星已经投入运行服务,有效地提高了日本卫星导航服务的能力。

世界卫星导航系统的最新进展和趋势特点分析

世界卫星导航系统的最新进展和趋势特点分析

世界卫星导航系统的最新进展和趋势特点分析世界卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)是一种通过卫星系统提供全球定位、导航和定时服务的技术。

目前,最有名的GNSS系统是美国的GPS(全球定位系统),然而,近年来的发展表明,世界卫星导航系统的局面正在发生深刻的变化。

下面将对最新进展和趋势特点进行分析。

最新进展:1.增强现有卫星导航系统:许多国家正在努力增强已有的GNSS系统。

美国正在发展GPSIII卫星,这些卫星将提供更强的信号和更高的精度。

相似的,欧洲的伽利略系统也在不断扩展,增加了更多卫星并提供更多的服务。

2.建设新的GNSS系统:除了GPS和伽利略系统之外,一些国家和地区正在开发自己的卫星导航系统。

中国的北斗导航系统已经开始提供全球服务,并在亚洲及其他地区获得了广泛应用。

此外,俄罗斯的格洛纳斯系统和印度的印度区域导航卫星系统(IRNSS)也在不断发展。

3.多模式导航:近年来,越来越多的设备支持多个GNSS系统。

例如,一些智能手机现在可以同时接收来自GPS、GLONASS、北斗和伽利略的信号,从而提高了定位的可用性和精度。

4.增加GNSS的应用范围:除了定位和导航服务,GNSS还被扩展到其他领域,例如精准农业、交通管理、城市规划和灾害应对。

这些应用需要更高的精度和更好的可用性,并促使系统不断完善。

趋势特点:1.更高的精度和可用性:随着技术的不断进步,卫星导航系统的精度和可用性将不断提高。

这对于需要高精度定位和导航的应用领域来说是至关重要的,例如自动驾驶汽车和精准农业。

2.更多的卫星:为了提高覆盖面和可用性,卫星数量将不断增加。

各个国家和地区正在努力发射更多的卫星,以提供更全面的服务。

3.多系统整合:为了提高系统的可靠性和精度,各个卫星导航系统将逐渐进行整合。

例如,不同系统的卫星可以通过互操作性协议进行通信,为用户提供更可靠的定位和导航服务。

4.强化系统的安全性:随着GNSS的广泛应用,系统的安全性和抗干扰能力变得越来越关键。

全球卫星导航系统研究技术及应用

全球卫星导航系统研究技术及应用全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)是一种基于卫星提供全球定位和导航服务的技术。

当前最常用的GNSS系统包括美国的GPS(Global Positioning System)、俄罗斯的GLONASS(Global Navigation Satellite System)以及中国的北斗导航系统。

这些系统利用一组卫星分布在地球轨道上,通过与地面用户设备进行通信,提供准确的空间定位和导航信息。

首先,全球卫星导航系统的研究技术包括卫星设计与部署、导航信号处理与传输、用户设备开发等方面。

卫星设计与部署是GNSS系统的核心,它涉及卫星的轨道设计、卫星载荷的研制以及卫星上各种传感器的集成等。

导航信号处理与传输是指卫星发送的导航信号在地面接收站接收后的处理和传输过程,这涉及到信号的解调、解算和数据传输等关键技术。

用户设备开发是指各种接收卫星信号并进行定位和导航的设备开发,包括车载导航仪、手机导航应用等。

其次,全球卫星导航系统在各个领域有广泛的应用。

在交通运输领域,卫星导航系统可以实现车辆实时定位与导航,为司机提供最佳路线和交通信息,提高交通效率和安全性。

在航空航天领域,卫星导航系统可以提供精确的航空导航,提高航班准点率和航班安全性。

在测绘和地理信息领域,卫星导航系统可以用于地图制作和地理信息系统的构建,提供精确的地理定位信息。

在农业领域,卫星导航系统可以用于精准农业管理,实现农机作业轨迹的智能化和精确施肥等。

在资源勘探领域,卫星导航系统可以用于矿产勘探和油气资源开采的定位导航。

此外,卫星导航系统还广泛应用于应急救援、气象预报、智能城市等领域。

然而,全球卫星导航系统也存在一些挑战和问题。

首先,GNSS的信号容易受到天气、建筑物、地形等环境因素的干扰,导致定位精度下降。

其次,GNSS的定位精度在垂直方向上相对水平方向较差,这对一些特殊应用如立体导航和高度测量提出了难题。

静止轨道通信卫星系统的研制与应用

静止轨道通信卫星系统的研制与应用随着科技的高速发展,通信卫星系统的使用已逐渐普及。

作为一种基于卫星进行通信的技术,静止轨道通信卫星系统已被广泛研究和应用。

它不仅能够弥补人造地球卫星通信的不足,而且能够为人类社会的科技进步和经济发展做出贡献。

本文将从以下几个方面探讨静止轨道通信卫星系统的研制与应用。

一、静止轨道通信卫星系统的原理与特点静止轨道通信卫星系统是指一种利用人造静止轨道卫星发射、接收和转发信号的通信技术。

静止轨道指的是卫星在以地球为中心绕轨道运行时,速度与地球自转速度相等,从而卫星在地面上看似一直停留在同一位置上。

这种静止轨道的卫星不仅具有较大的通信覆盖范围,而且操作难度较小,通信时延较小,因此能够为广大用户提供高质量的通信服务。

静止轨道通信卫星系统最大的特点在于其通信能力和通信质量。

相比其它通信系统,它能够实现更为广泛、高效、稳定的通信。

同时,它还具有全球通信覆盖、数据传输速度快、抗干扰能力强等优点。

这些优势使得静止轨道通信卫星系统成为高精度通信服务的佼佼者。

二、静止轨道通信卫星系统的研制过程静止轨道通信卫星系统的研制是个漫长而复杂的过程。

它需要涵盖从基础科学研究到卫星设计建造等多个领域,其间还需要不断地实验验证和技术攻关。

其中最关键的环节是卫星的设计和制造。

卫星的设计需要具有严谨的科学性和工程性,同时还需要考虑到卫星的使用环境、资源开销等多个方面因素,从而确保卫星本身的稳定性和工作效率。

卫星制造的过程中也需要注意其复杂性和高技术性,既要保证卫星本身的性能要求,同时也需要考虑材料、工艺等因素所带来的影响。

与此同时,卫星的试验验证也是一个重要的环节,通过各种实验和测试,可以从根本上验证卫星的可靠性和稳定性。

三、静止轨道通信卫星系统的应用领域静止轨道通信卫星系统的应用领域非常广泛,可以是政府、军队、企业、个人等多个领域。

它可以为约会、移动通信、视频会议、网络游戏、天气预报、地质勘查、Banking、电视广播等领域提供高速、高质量的通信服务。

2020年国外导航卫星系统发展综述

2020年国外导航卫星系统发展综述刘春保 武珺(北京空间科技信息研究所)2020年,国外共进行了4次导航卫星发射,成功发射导航卫星4颗。

其中,美国2次,成功发射全球定位系统-3(GPS-3)卫星2颗;俄罗斯2次,成功发射格洛纳斯-M(GLONASS-M)卫星1颗、GLONASS-K1卫星1颗。

截至2020年底,国外在轨运行并提供导航服务的卫星89颗,其中,美国GPS系统31颗,俄罗斯GLONASS系统23颗,欧洲“伽利略”(Galileo)系统24颗,日本“准天顶卫星系统”(QZSS)4颗,“印度区域导航卫星系统”(IRNSS)7颗。

1 美国—系统更新、换代与前沿关键技术研发并行推进,增强性能优势,巩固主导地位整体来看,在卫星导航领域,2020年美国聚集于两个方面的发展,其一是GPS系统现代化计划的持续推进,包括空间星座的更新、换代与新一代运行控制系统(OCX)的研发与部署;其二是未来卫星导航领域新概念与前沿技术的发展与验证。

截至2020年底,美国GPS系统在轨卫星32颗,其中31颗提供定位、导航与授时(PNT)服务,包括GPS-2R卫星8颗,GPS-2RM卫星7颗,GPS-2F卫星12颗,GPS-3卫星4颗。

GPS-3系列卫星—构建GPS系统服务性能与导航战能力优势截至2020年底,美国已经签署了32颗GPS-3系列卫星的采购合同,包括GPS-3卫星10颗,555656Reviews★专题GPS -3F 卫星22颗。

与GPS -2F 卫星相比,GPS -3卫星的主要功能与能力增量包括:增加了L1频段的互操作信号L1C;设计寿命增加至15年;定位精度提高3倍,抗干扰能力提高8倍。

GPS -3F 卫星示意图NTS -3在轨概念图在GPS -3卫星的基础上,GPS -3F 卫星还将增加如下功能与能力:点波束信号功率增强能力,可同时实现全球任意两个区域的点波束信号功率增强,波束功率增强区域直径1000km;在轨升级与信号重构能力;V 频段高速星间/星地链路功能;增加激光反射器阵列,以增加轨道与位置测量精度;搜索与救援(SAR)载荷。

GNSS全球卫星导航系统发展概况及最新进展_纪龙蛰


图 1 GPS星 座 在 空 间 的 分 布 结 构
电信号,从而实 现 定 位 与 导 航 的 目 的[4-7]。GPS 系 统于 1995 年 开 始 投 入 正 式 运 行,随 后,美 国 在 1996年启动了“GPS现代化”工程,对 GPS 系 统 进 行全面升级,更 换 工 作 失 效 的 卫 星。 目 前 GPS 空 间段的卫星数量 已 经 超 过 了 24 颗,包 括 处 于 工 作 状 态 的 卫 星 和 即 将 退 役 或 用 于 备 份 的 闲 置 卫 星 ,多 出的这些卫星 并 不 参 与 GPS 基 本 星 座 的 组 网,但 授 时精度及 可 靠 性。 截 至 2012 年 5 月,共 有 31 颗 GPS卫星在轨运行,包 括 10 颗 GPS ⅡA 卫 星、12 颗 GPS ⅡR 卫 星、7 颗 GPS ⅡR-M 卫 星 和 2 颗 GPS ⅡF 卫星,其中在2011年7月16日最新发射 的 GPS ⅡF-2卫星替换 了 已 到 达 使 用 寿 命 的 一 颗 Block ⅡA 卫星 。 [4-7]
GPS系统在 建 设 初 期 时,卫 星 上 的 无 线 电 发 射装置广播 的 是 2 个 L 频 段 上 的 导 航 信 号,分 别 为 L1频段和 L2频段。 其 中,L1 频 段 调 制 出 两 路 相互正交的 扩 频 码 信 号,I支 路 为 C/A 码 民 用 信 号,Q 支路为 P 码军用信号;L2频段只调制出一路 P 码军用信号 。 [4]
*收 稿 日 期 :2012-06-14 联系人:纪龙蛰 E-mail:crystal_nudt@163.com
第 5 期 纪 龙 蛰 等 :GNSS 全 球 卫 星 导 航 系 统 发 展 概 况 及 最 新 进 展
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TECH N O LO G Y S ALO N国外地球静止轨道在轨服务卫星系统技术发展概况地球静止轨道(G EO)在轨服务技术在促进经济、国防和空间技术发展方面有重要意义。

本文概述了国外在轨服务卫星系统技术研究进展,包括美国、欧洲及其他国家的GE O在轨服务研究计划和美国在轨服务关键技术的试验情况,从目标监视和导航测量、捕获连接、在轨服务机械臂和组合体动力学参数辨识及建模控制等方面介绍了在轨服务的关键技术进展情况。

总结了在轨服务卫星系统技术的发展现状,提出了未来G EO在轨服务卫星系统技术的发展展望。

陈士明周志成曲广吉王典军袁俊刚(中国空间技术研究院通信卫星事业部)1引言位于GE O的卫星覆盖面积大,且相对于地面静止,在通信、导航、预警、遥感等军用和民用领域发挥着重要作用。

在轨服务是指在空间通过人、机器人或两者协同完成涉及延长各种卫星寿命、提升执行任务能力的一类空间操作。

GEO在轨服务的主要任务、功能和基本内涵包括5个方面:①在轨目标监测,指在目标卫星附近,采用可见光、红外、微波等敏感器对目标卫星进行成像、位姿测量,并获取目标卫星相关信息;②在轨辅助变轨,指服务卫星协助目标卫星进行轨道调整,包括辅助入轨和辅助离轨等;③在轨燃料补给,指通过补给燃料,为目标卫星提供完整的姿态和轨道控制功能,包括燃料加注和接管目标卫星的控制推进系统等;④在轨故障修复,指排除目标卫星的故障,恢复卫星的正常功能,包括更换故障部件和排除故障展开太阳电池翼或天线等;⑤在轨有限装配,指通过更换或增加硬件的方式保持或增强目标卫星的能力,包括更换模块、增加模块和模块的回收利用等。

GEO在轨服务的优势主要是降低卫星任务失败的风险,减少任务费用,增强任务系统功能及提高任务的灵活性等,在经济、国防和促进空间技术发展方面有重要意义。

2国外在轨服务技术进展情况对于在轨服务技术特别是GEO在轨服务技术,世界上各个航天大国进行了大量的研究。

随着这些项目计划的逐步提出和在轨试验,美国和欧洲等将具有在GEO 上对绝大多数合作/非合作目标进行交会、监测、捕获、释放、维修、变轨等操作的技术能力。

美国GEO在轨服务研究计划美国很早就开展了GE O在轨服务方面的研究,1996年就针对未能入轨的特高频-1(UH F-1)卫星提出了在轨服务设想并申请了专利,随后美国针对GEO 卫星提出并开展了一系列在轨服务计划。

(1)“近期能验证的前端机器人”/“通用轨道维修航天器”计划2004年,美国国防高级研究计划局(DARPA)资助了GEO“通用轨道维修航天器”(SU MO)的研究,其目标是为绝大多非合作目标进行在轨服务,以演示验证空间交会、自主抓捕等技术。

2006年,SU MO 更名为“近期能验证的前端机器人”(FREN D ),旨在开展自主捕获非合作目标的空间机械臂技术演示验证研究。

目前,FRE ND/SUMO 计划已经完成地面演示验证,该项目原定于2011年开展低地球轨道(LEO )的飞行演示验证,但至今未有公开报道。

(2)“微卫星技术试验”计划“微卫星技术试验”(Mi T E x )计划是由美国DARPA 、空军和海军等共同推出的一项针对合作/非合作目标的在轨目标监视计划。

MiT Ex 系统包括火箭上面级和2颗小卫星。

2006年,该计划首次在GEO 成功演示了在轨目标监视技术。

在完成预定的在轨监视演示任务后,2颗MiTEx 小卫星在2008年底至2009年初机动至失效的国防支援计划-23(DSP -23)导弹预警卫星附近,成功对其进行了在轨监测。

(3)“任务扩展卫星”计划在维维卫星公司(Vivi Sat )的“任务扩展卫星”(MEV )设计方案中,MEV 飞行器与GEO 目标卫星交会对接形成刚性连接的组合体后执行在轨服务任务。

不同于在轨燃料加注,与目标对接后,MEV 为目标卫星提供推进系统的功能。

另外,MEV 还可以执行辅助离轨任务。

(4)“凤凰”计划2011年12月,美国DA RPA 发布了新的GEO 在轨服务计划—“凤凰”(Phoenix )计划,该计划旨在重新利用退役或无法正常工作的在轨卫星的大型天线等部件,降低新型卫星的开发成本。

Ph oenix 计划定于2015-2016年进行在轨演示验证,其目标是实现至少1副天线部件的重复利用。

欧洲GE O 在轨服务研究计划(1)“地球静止轨道服务飞行器”计划欧洲航天局(ESA )于1989年提出了“地球静止轨道服务飞行器”(GSV )的概念,主要用于对GEO 卫星进行目标监视、燃料加注、模块更换和辅助离轨等功能。

由于种种原因,GSV 并没有进入实际工程阶段,而仅开展了概念设计。

(2)“试验服务卫星”计划德国航空航天中心(DLR )于1994年提出了“试验服务卫星”(ESS )计划,以研究在GE O 上对目标卫星进行交会、监视和维修等在轨服务技术。

ESS 上安装有一个机械臂,用于试验机械臂的遥操作控制技术,完成对故障卫星的捕获、检查和维修。

该计划也只进行到概念设计阶段。

FRE ND/SUMO 计划中的服务卫星M E V 在轨服务设想图MEV目标卫星TECH N O LO G Y S ALO N火箭上面级两颗MiTEX 小卫星M iTEx 计划案概念图(3)“赫尔墨斯”计划ESA 、DLR 以及宇宙(Kosmas )公司合作开展了“赫尔墨斯”(H ermes )计划,探索研究在轨的燃料收集和加注技术。

H ermes 计划收集已失效但仍有燃料的卫星、有多余燃料的正常卫星和火箭上面级中的燃料,然后给需要燃料的GEO 通信卫星进行燃料加注。

H ermes 在轨服务系统包括服务卫星、燃料存储卫星、监视小卫星、可更换推进模块和轨道提升舱五部分,其中仅有服务卫星是必须的。

H er mes 计划目前还处在概念论证阶段。

(4)“地球静止轨道清理机器人”计划2002年开始的“地球静止轨道清理机器人”(ROGER )计划,旨在研究捕获GEO 非合作目标卫星并辅助其离轨等技术。

服务卫星经地面引导和自主导航至距离目标15m 处,然后服务卫星释放网状或绳系抓捕系统捕获目标,随后服务卫星将其拖入“坟墓”轨道,与目标分离后返回GEO 等待下一次任务。

其验证的关键技术包括空间交会、目标测量、飞网/飞爪捕获技术以及组合体控制技术。

由于种种原因,该计划的研究未能继续开展下去,但其思想引起了国际航天界GSV 的方案设想E SS 计划方案设想图Herme s 计划的在轨加注想象图的广泛关注。

(5)“空间系统演示验证技术卫星”计划“空间系统演示验证技术卫星”(TECSAS )计划的目标是研制一个可接受在轨服务的目标卫星和服务卫星。

该计划于2006年终止后,DLR 提出了后续研究项目为“德国在轨服务任务”(DEOS )项目。

DE OS 包括合作目标交会对接、慢旋非合作目标的捕获、组合体轨道机动。

尽管DEOS 以GEO 卫星为服务对象,但近期将先在LEO 上开展演示,以验证慢旋非合作目标的捕获连接等关键技术。

(6)“轨道延寿系统”计划DLR 与轨道复活公司合作,开展了“轨道延寿系统”(CX-OLEV )航天器的研制。

CX-OLEV 航天器与目标卫星进行对接后,接管目标卫星的姿态和轨道控制功能,使其有效载荷继续工作。

由于CX-OLEV 航天器是基于Con eXp ress 平台建造的,没有经过飞行验证,目标星服务星DEOS 计划对接示意图SMART-OLE V 与目标卫星的对接示意图目标星SMART-OLEVPh oen ix 计划的在轨演示验证设想商业通信卫星携带Sa tlets 和PODs进入地球同步轨道商业通信卫星弹射出PODs 后,服务星Tend er 捕获并存放于工具带中服务星Ten der 机动并捕获退役卫星,拆下退役卫星的天线并把Sa tlets 安装在天线上服务星Te nde r 把重新利用的天线卫星机动至新的GEO 轨道位置新卫星演示与地面和服务星Tend er 之间的通信Satle ts 生产后和工具一起存放在PODs 中,等待发射TECH N O LO G Y S ALON且仅适用于阿里安-5(Ariane -5)运载火箭。

因此在新一轮的方案中,采用了经过飞行验证的“小型先进技术研究任务”(SMA RT )小卫星平台,服务卫星进化成SMART-OLEV 平台。

其他国家的GEO 在轨服务研究计划(1)“GEO 延寿系统”加拿大麦德(MDA )公司提出了利用机械臂对寿命末期GEO 卫星进行燃料加注的“GEO 延寿系统”方案设想。

该系统利用机械臂捕获目标的远地点发动机喷管XSS -10小卫星及火箭上面级形成刚性组合体,然后再打开目标卫星的注排阀门,插入软管泵入适量燃料。

另外,该系统还具备简单的维修功能,能够排除太阳电池翼打开等故障。

(2)“在轨维修系统”计划日本的“在轨维修系统”(O MS )计划的目标是实现对GE O 卫星的在轨监测、维修、辅助入轨以及空间碎片处理等任务。

日本国家信息通信技术研究所(N IC T )和三菱重工工业公司(MH I )已经计划在地球同步转移轨道(GT O )利用智慧卫星-1RO GER 计划的流程ROGE R 地面站ROGE R 任务控制中心发射(Smart Sat -1)小卫星来演示验证在轨服务的自主交会技术等关键技术。

美国低轨道在轨服务卫星试验计划(1)“试验卫星系统”计划“试验卫星系统”(XSS )计划是美国空军提出的模块在轨服务概念的研究计划。

目前,已经公布的XSS 系列卫星有XSS -10和11。

XSS -10的任务目标是演示验证自主导航、近距离交会以及目标监视技术。

该任务由微小卫星XSS -10和火箭上面级组成。

2003年1月,XSS -10成功完成了在轨试验,验证了微小卫星自主交会、目标监视的软硬件技术。

XSS -11小卫星对图像处理技术和自主交会技术进行了改进。

XSS -11于2005年4月入轨后,与火箭上面级在0.5~1.5k m 的距离先后3次成功交会,验证了非合作目标的自主交会技术。

(2)“自主交会技术验证”计划“自主交会技术验证”(DART )计划是美国航空航天局(NASA )提出的旨在验证自主空间交会技术。

DA RT 卫星的任务是在轨道上与目标卫星进行一系列自主交会、逼近和绕飞操作,验证其敏感器、推进系统、控制器及软件的性能。

2005年4月,DA RT 卫星发射升空,由于GPS 接收机的软件错误导致燃料提前耗完,原计划的16~24h 的任务仅进行了11h ,最终与目标卫星相撞,任务失败。

(3)“轨道快车”计划2007年完成的“轨道快车”(Orbit al Exp ress )计划,其验证的关键技术包括自主交会与逼近、自主捕获连接、燃料双向传输、在轨电池和计算机模块更换。

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