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《火災(zāi)監(jiān)視衛(wèi)星有效載荷參數(shù)與星座設(shè)計(jì).pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第30卷2013年第1期文童編號(hào)：1006—1630(2013)01—0014—04火災(zāi)監(jiān)視衛(wèi)星有效載荷參數(shù)與星座設(shè)計(jì)付曉鋒，吳美平，張敬(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410073)摘要：根據(jù)火災(zāi)監(jiān)視對(duì)衛(wèi)星載荷和衛(wèi)星軌道的約束，基于低軌太陽(yáng)同步回歸軌道討論了火災(zāi)監(jiān)視衛(wèi)星星座的設(shè)計(jì)，由衛(wèi)星對(duì)地覆蓋幾何關(guān)系求解了典型衛(wèi)星星座的星載傳感器參數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的火災(zāi)監(jiān)視衛(wèi)星有較高的地面分辨率，火災(zāi)監(jiān)視衛(wèi)星星座的最大軌道響應(yīng)時(shí)間6h，平均響應(yīng)時(shí)間3h。關(guān)鍵詞：火災(zāi)監(jiān)視；有效載荷參數(shù)；太陽(yáng)同步軌道；回歸軌道；軌道響應(yīng)時(shí)間
2、；覆蓋重疊率中圖分類(lèi)號(hào)：V474．291文獻(xiàn)標(biāo)志碼：APayloadandConstellationDesignforFireMonitoringFUXiao—feng，WUMei—ping，ZHANGJing(CollegeofMechatronicsEngineeringandAutomation，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，Hunan，China)Abstract：Thedesignofthefiremonitoringconstellationbasedonthelowsun-synch
3、ronousorbitwasdiscussedaccordingtOthepayloadandorbitconstraintsinfiremonitoringinthispaper．ThepayloadparametersofclassicconstellationweresolvedaccordingtOthesatellitecoveragegeometry．Theresultsshowedthattheconstellationdesignedwouldprovidehighresolution，whichmaximumandmeanresponsetimewere
4、6hoursand3hoursrespectively．Keywords：Firemonitoring；Parametersofpayload；Sun-synchronousobit；Repeatorbit；Responsetime；0verlapcoveragerate0引言遙感監(jiān)測(cè)衛(wèi)星具有分辨率高、覆蓋面積廣以及全天候工作等優(yōu)勢(shì)，可用于對(duì)森林／草原的火災(zāi)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，為確定災(zāi)害特征、開(kāi)展減災(zāi)技術(shù)研究以及進(jìn)一步做好防火工作提供技術(shù)支撐[1-3]。另外，遙感監(jiān)測(cè)衛(wèi)星還可用于監(jiān)測(cè)地面火災(zāi)、土地沙化、全球降水、地表植被、土壤濕度和冰雪覆蓋等。為加強(qiáng)火災(zāi)防治，需增強(qiáng)遙感監(jiān)測(cè)衛(wèi)星系
5、統(tǒng)的建設(shè)能力和提高衛(wèi)星觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用水平。目前對(duì)遙感監(jiān)測(cè)衛(wèi)星觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究較多，結(jié)合有效載荷對(duì)衛(wèi)星星座設(shè)計(jì)的研究較少n≈]。為便于描述，本文稱(chēng)之為火災(zāi)監(jiān)視衛(wèi)星星座。監(jiān)視全球范圍內(nèi)的火災(zāi)，火災(zāi)監(jiān)視衛(wèi)星星座須收稿日期：2010—12—31；修回日期：201I-01—22作者簡(jiǎn)介：付曉鋒(1983一)，男，博士生，主要研究方向?yàn)榫_制導(dǎo)與控制技術(shù)和衛(wèi)星導(dǎo)航。對(duì)地面進(jìn)行長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)，能快速發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并在火災(zāi)發(fā)生后的較短時(shí)間內(nèi)將火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況返回地面信息中心。因此，火災(zāi)監(jiān)視衛(wèi)星星座應(yīng)具有長(zhǎng)期監(jiān)視和快速響應(yīng)的功能。同時(shí)，火災(zāi)監(jiān)視衛(wèi)星的對(duì)地覆蓋應(yīng)無(wú)遺漏，相鄰地面覆蓋帶間應(yīng)無(wú)間隙[4]。為滿(mǎn)
6、足火災(zāi)監(jiān)視要求，衛(wèi)星的有效載荷還須滿(mǎn)足地面分辨率的要求。本文從火災(zāi)監(jiān)視的角度對(duì)衛(wèi)星星座的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。1衛(wèi)星載荷參數(shù)解算衛(wèi)星載荷通過(guò)觀(guān)測(cè)分析火焰和煙霧的可視信號(hào)、火災(zāi)熱量的紅外信號(hào)以及燃燒物光譜等火災(zāi)現(xiàn)象監(jiān)視和識(shí)別火災(zāi)。星載傳感器采用力學(xué)或電學(xué)方法驅(qū)動(dòng)光學(xué)器件對(duì)地面區(qū)域進(jìn)行掃描，獲取該區(qū)域的光學(xué)信息。由于低軌航天器相對(duì)地球表面的運(yùn)動(dòng)速度較大，傳感器只需沿星下點(diǎn)軌跡的垂直方向?qū)Φ?0卷2013年第i期付曉鋒，等：火災(zāi)監(jiān)視衛(wèi)星有效載荷參數(shù)與星座設(shè)計(jì)地面覆蓋區(qū)進(jìn)行一維掃描即可實(shí)現(xiàn)對(duì)地觀(guān)測(cè)Ⅲ。1．1衛(wèi)星對(duì)地覆蓋幾何關(guān)系設(shè)星載傳感器視場(chǎng)角為刁，地面覆蓋區(qū)的地心角為口。衛(wèi)星S的星下
7、點(diǎn)為S’，S對(duì)地覆蓋幾何關(guān)系如圖I所示。圖中：0為地心；F為傳感器視場(chǎng)邊界點(diǎn)；R。為S，F(xiàn)間的距離；^為衛(wèi)星軌道高度；R。為地球半徑；e為點(diǎn)F的仰角，是地面覆蓋區(qū)內(nèi)點(diǎn)的最小仰角。圖l衛(wèi)星對(duì)地覆蓋幾何關(guān)系Fig．1Coveragegeometryofsatellite在△FOS中，由余弦定理有(R。)2一(RE)2+(RE+矗)2—2RE(RE+^)COS目；由正弦定理有RER。sin叩sin0‘聯(lián)立式(1)、(2)可得0，'7的關(guān)系為(R。)2(R。)2+(RE4-^)2一sin2r／1一COS202RE(RE+^)COS0C
