火灾监视卫星有效载荷参数与星座设计.pdf

《火灾监视卫星有效载荷参数与星座设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第30卷2013年第1期文童编号：1006—1630(2013)01—0014—04火灾监视卫星有效载荷参数与星座设计付晓锋，吴美平，张敬(国防科学技术大学机电工程与自动化学院，湖南长沙410073)摘要：根据火灾监视对卫星载荷和卫星轨道的约束，基于低轨太阳同步回归轨道讨论了火灾监视卫星星座的设计，由卫星对地覆盖几何关系求解了典型卫星星座的星载传感器参数。计算结果表明：设计的火灾监视卫星有较高的地面分辨率，火灾监视卫星星座的最大轨道响应时间6h，平均响应时间3h。关键词：火灾监视；有效载荷参数；太阳同步轨道；回归轨道；轨道响应时间

2、；覆盖重叠率中图分类号：V474．291文献标志码：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引言遥感监测卫星具有分辨率高、覆盖面积广以及全天候工作等优势，可用于对森林／草原的火灾监测和预报，为确定灾害特征、开展减灾技术研究以及进一步做好防火工作提供技术支撑[1-3]。另外，遥感监测卫星还可用于监测地面火灾、土地沙化、全球降水、地表植被、土壤湿度和冰雪覆盖等。为加强火灾防治，需增强遥感监测卫星系

5、统的建设能力和提高卫星观测数据的应用水平。目前对遥感监测卫星观测数据的应用研究较多，结合有效载荷对卫星星座设计的研究较少n≈]。为便于描述，本文称之为火灾监视卫星星座。监视全球范围内的火灾，火灾监视卫星星座须收稿日期：2010—12—31；修回日期：201I-01—22作者简介：付晓锋(1983一)，男，博士生，主要研究方向为精确制导与控制技术和卫星导航。对地面进行长期观测，能快速发现火灾并在火灾发生后的较短时间内将火灾现场情况返回地面信息中心。因此，火灾监视卫星星座应具有长期监视和快速响应的功能。同时，火灾监视卫星的对地覆盖应无遗漏，相邻地面覆盖带间应无间隙[4]。为满

6、足火灾监视要求，卫星的有效载荷还须满足地面分辨率的要求。本文从火灾监视的角度对卫星星座的设计进行了研究。1卫星载荷参数解算卫星载荷通过观测分析火焰和烟雾的可视信号、火灾热量的红外信号以及燃烧物光谱等火灾现象监视和识别火灾。星载传感器采用力学或电学方法驱动光学器件对地面区域进行扫描，获取该区域的光学信息。由于低轨航天器相对地球表面的运动速度较大，传感器只需沿星下点轨迹的垂直方向对第30卷2013年第i期付晓锋，等：火灾监视卫星有效载荷参数与星座设计地面覆盖区进行一维扫描即可实现对地观测Ⅲ。1．1卫星对地覆盖几何关系设星载传感器视场角为刁，地面覆盖区的地心角为口。卫星S的星下

7、点为S’，S对地覆盖几何关系如图I所示。图中：0为地心；F为传感器视场边界点；R。为S，F间的距离；^为卫星轨道高度；R。为地球半径；e为点F的仰角，是地面覆盖区内点的最小仰角。图l卫星对地覆盖几何关系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‘联立式(1)、(2)可得0，'7的关系为(R。)2(R。)2+(RE4-^)2一sin2r／1一COS202RE(RE+^)COS0C