《星載一體化高分辨率光學遙感衛(wèi)星總體設計》在結合國際高分辨光學遙感衛(wèi)星技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢基礎上,以實際衛(wèi)星工程為背景,從應用實踐角度出發(fā),系統(tǒng)地闡述了高分多光譜衛(wèi)星極清視頻衛(wèi)星以及技術驗證衛(wèi)星的總體設計理念及分系統(tǒng)設計,突出平臺載荷一體化衛(wèi)星設計的系統(tǒng)性和工程實用性,是“星載一體化”衛(wèi)星工程設計及相應理論方面的專著。
《星載一體化高分辨率光學遙感衛(wèi)星總體設計》可供從事衛(wèi)星和載荷研發(fā)、設計和制造的技術人員使用;同時也適合更廣泛專業(yè)領域的研究技術人員閱讀和參考;此外,還可供高等學校學生、研究生、教師參考。
空間技術是目前世界上最具挑戰(zhàn)性和廣泛帶動性的研究方向之一,是未來國家技術競爭新的制高點。發(fā)展空間技術是增強我國經(jīng)濟實力、科技實力、國防實力和民族凝聚力的重要舉措。隨著各項支撐技術的飛速發(fā)展,空間遙感日益成為國家的一個重要戰(zhàn)略資源,在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著至關重要的作用,并逐步朝著產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展。測繪、地球環(huán)境監(jiān)測、資源探索等領域對高性能對地觀測衛(wèi)星應用的需求越來越迫切。具體表現(xiàn)在:空間分辨率和幅寬要求不斷提高;時間分辨率和圖像定位精度要求不斷提高;整星測試周期和發(fā)射方式要求不斷提高;整星重量和功耗約束要求不斷提高;衛(wèi)星壽命與可靠性要求不斷提高。
應用系統(tǒng)新的需求給對地觀測衛(wèi)星研制帶來了新的挑戰(zhàn)。目前,國際衛(wèi)星研制的技術體制正在朝以載荷為中心的技術體制方向發(fā)展,在設計過程中將載荷和平臺統(tǒng)籌考慮并實現(xiàn)有機結合,資源兼顧,達到系統(tǒng)最優(yōu)組合。作者及其研究團隊基于在衛(wèi)星載荷設計方面積累的技術優(yōu)勢長期致力于整星一體化技術的研究工作,經(jīng)過10余年的潛心研究,建立了高性能光學遙感衛(wèi)星平臺載荷一體化技術體系,并形成了一套完備的設計方法,實現(xiàn)了同等分辨率條件下的衛(wèi)星設計體積更小、剛度更高、精度更準、性能更優(yōu)。
光學遙感器分為膠片型相機和傳輸型相機,膠片型相機以膠片為記錄介質且圖像采用回收方式獲取,而傳輸型相機包括可見光相機、紅外相機、高光譜相機、超光譜相機等,本書重點圍繞可見光相機介紹星載一體化技術。本書共分為10章。在結合國際高分辨率光學遙感衛(wèi)星技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的基礎上,從應用實踐角度出發(fā),系統(tǒng)介紹了星載一體化衛(wèi)星設計理念(第2章);全面闡述了高分多光譜衛(wèi)星設計方法,包括高分多光譜衛(wèi)星總體設計(第3章),高分多光譜衛(wèi)星光學相機設計(第4章),高分多光譜衛(wèi)星分系統(tǒng)設計(第5章),高分多光譜衛(wèi)星空間環(huán)境適應性及可靠性、安全性設計(第6章),高分多光譜衛(wèi)星總裝、測試及試驗(第7章);系統(tǒng)性地說明了極清視頻衛(wèi)星總體及分系統(tǒng)設計(第8章)、技術驗證衛(wèi)星總體與分系統(tǒng)設計(第9章);最后給出了衛(wèi)星在軌測試與應用領域(第10章)。內(nèi)容安排上突出了平臺載荷一體化衛(wèi)星設計的系統(tǒng)性和工程實用性。
本書撰寫過程中,得到作者所在團隊——中國科學院長春光學精密機械與物理研究所空間新技術研究室(小衛(wèi)星技術國家地方聯(lián)合工程研究中心)全體成員的大力支持。感謝王旻、王天聰、王紹舉、馮汝鵬、樸永杰、劉春雨、閆勇、李宗軒、楊秀彬、吳勇、張貴祥、范國偉、周美麗、鄭亮亮、姚勁松、徐振、徐明林、陶淑蘋、常琳、章家保、謝曉光、解鵬(以上人名按姓氏筆畫排序)在文獻資料搜集、插圖整理和文稿校對等方面的辛勤付出。
本書凝聚了作者及所在團隊多年的科研成果,同時參考和引用了國內(nèi)外許多專家、學者發(fā)表的相關著作和文章。航天科技集團五院西安分院,山東航天電子技術研究所,上海宇航系統(tǒng)工程研究所,上?臻g電源研究所,西安微電子技術研究所,電子科技集團54所、18所等單位為本書提供了部分相關素材。
特別感謝本團隊首席科學家王家騏院士10余年來對研究團隊的悉心指導,王院士德高望重、治學嚴謹、對待工作認真負責,是研究團隊每位成員人生道路上的榜樣。
特別感謝哈爾濱工業(yè)大學曹喜濱教授、孫兆偉教授、徐國棟教授、孔憲仁教授、林曉輝教授、耿云海教授、葉水馳教授、王峰教授的大力支持,陳健、李冬柏、李化義、陳雪芹、董立珉、邢雷和李暉等老師對本書也提出了許多寶貴意見。
本書獲得裝備發(fā)展部的國防科技圖書出版基金資助,立項過程中得到基金的評審專家的大力支持以及本書能順利出版得到國防工業(yè)出版社的幫助。在此一并表示衷心的感謝!
由于水平所限,本書難免存在錯誤和不足之處,敬請廣大同行專家和讀者不吝指正。
第1章 緒論
1.1 高分辨率光學遙感衛(wèi)星技術發(fā)展現(xiàn)狀
1.1.1 美國高分辨率光學遙感衛(wèi)星
1.1.2 歐洲高分辨率光學遙感衛(wèi)星
1.1.3 其他高分辨率光學遙感衛(wèi)星
1.2 高分辨率光學遙感衛(wèi)星技術發(fā)展趨勢
參考文獻
第2章 星載一體化衛(wèi)星設計理念
2.1 星載一體化概念與優(yōu)勢
2.2 星載一體化的實現(xiàn)方法
2.2.1 結構一體化
2.2.2 熱控一體化
2.2.3 電子學一體化
2.2.4 機電熱一體化多功能結構
參考文獻
第3章 高分多光譜衛(wèi)星總體設計
3.1 衛(wèi)星主要技術指標與技術特點
3.2 衛(wèi)星組成與工作原理
3.3 衛(wèi)星軌道設計與分析
3.3.1 設計原則
3.3.2 軌道設計
3.3.3 軌道特性分析
3.4 衛(wèi)星任務分析
3.4.1 高分辨相機需求分析
3.4.2 衛(wèi)星姿態(tài)控制需求分析
3.4.3 固存容量、數(shù)傳碼速率需求分析
3.4.4 數(shù)據(jù)傳輸模式與星地數(shù)傳鏈路計算
3.4.5 整星能源需求分析
3.5 星載一體化構型與分析
3.5.1 坐標系與基準
3.5.2 衛(wèi)星總體構型
3.5.3 衛(wèi)星結構布局
3.5.4 衛(wèi)星質量特性
3.5.5 衛(wèi)星結構動力學分析
3.6 人軌飛行程序與工作模式
3.6.1 入軌飛行程序概述
3.6.2 工作模式劃分
3.6.3 工作模式切換
3.7 星上顫振影響評價
3.7.1 星上顫振源分析
3.7.2 衛(wèi)星結構傳力路徑設計
3.7.3 衛(wèi)星顫振影響仿真
3.7.4 衛(wèi)星顫振影響試驗
參考文獻
第4章 高分多光譜衛(wèi)星光學相機設計
4.1 概述
4.2 高分多光譜衛(wèi)星光學相機概況
4.2.1 相機主要功能
4.2.2 相機主要性能
4.2.3 相機主要技術指標
4.3 光學系統(tǒng)設計
4.3.1 光學系統(tǒng)參數(shù)確定
4.3.2 光學系統(tǒng)選型
4.3.3 光學系統(tǒng)設計
4.3.4 優(yōu)勢對比分析
4.4 高分辨成像像移補償設計
4.4.1 像移補償數(shù)學模型
4.4.2 偏流角分析與計算
4.4.3 像移補償設計結論
……
第5章 高分多光譜衛(wèi)星分系統(tǒng)設計
第6章 高分多光譜衛(wèi)星空間環(huán)境適應性及可靠性、安全性設計
第7章 高分多光譜衛(wèi)星總裝、測試及試驗
第8章 極清視頻衛(wèi)星總體與分系統(tǒng)設計
第9章 技術驗證衛(wèi)星總體與分系統(tǒng)設計
第10章 衛(wèi)星在軌測試與應用領域