小卫星编队飞行关键技术和发展趋势分析_徐劼

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1、24航天电子对抗第23卷第6期小卫星编队飞行关键技术及发展趋势分析徐劼(上海航天信息研究所,上海200233)摘要:卫星编队飞行是空间技术发展的一个新领域。通过编队飞行可将多颗小卫星形成一颗大的“虚拟卫星”,即空间任务的预定功能由编队中各个只担当单一功能的卫星分担,由此整个卫星群可实现强大的功能。实现卫星编队飞行需要保持和控制星群的编队构型,精确确定星间的相对位置和相对速度,即相对导航。卫星编队飞行的关键技术包括轨道设计、轨道演变及控制,星间链路、编队运行管理和测控,以及卫星的自主定位、定轨。叙述小卫星编队的基本原理、轨道构成和技术特征,分析

2、实现编队飞行所需的关键技术,介绍各国编队飞行的现有计划及未来发展趋势。关键词:编队飞行;小卫星;卫星;星座;分布式卫星中图分类号:V474;TN97文献标识码:AKeytechniquesofsmall-satelliteformationflightanditsdevelopmentXuJie(ShanghaiInstituteofSpaceflightInformation,Shanghai200233,China)Abstract:Theformationflightofsatellitesisanewareaofaerospacete

3、chniques.Severalsmallsatellitescanformabig“virtualsatellite”withformationflight,namelytheplannedfunctionsofspacemissionareac-complishedbyeachsatelliteinformationthatpossessessinglefunction,thereforethewholesatelliteclustercanrealizepowerfulfunctions.Torealizetheformationfli

4、ght,formationstructureshouldbemaintainedandcon-trolled,atthesametime,therelativepositionsandratesshouldbedefinedprecisely,namelytherelativenaviga-tion.Thekeytechniquesofformationflightincludeorbitdesign,orbitevolvementandcontrol,inter-satellitelink,formationoperationmanagem

5、entandTT&C,aswellasautomaticorientationandorbitdetermination.Theconceptofformationflight,orbitstructureandtechnicalcharacteristicsaregiven.Thekeytechniquestorealizeformationflightareanalyzed.Atlasttheexistingplansandfuturetrendofformationflightofsomecountriesarepresented.Ke

6、ywords:formationflight;smallsatellite;satellite;constellation;distributedsatelliteNASA和欧空局在内的多家航空航天机构提出并开1引言展了多个编队飞行任务。小卫星编队飞行技术及其应科学技术的发展推动航空航天领域发生了革命性用研究已取得了相当的成就。变化,微/小卫星的研制和应用便是其中之一。随着2小卫星编队飞行概念、类型与应用微/小卫星技术、轨道控制技术、星间链路/组网通信技术、数据传输技术的发展,卫星编队飞行概念于20世2.1小卫星编队飞行概念与特点分析纪90年

7、代提出。卫星编队飞行的出现,标志着航天技2.1.1概念术已进入一个崭新的时代。编队飞行区别于单颗卫星卫星编队是航天界受计算机网络技术发展的启发和卫星星座的最显著特点是以星间关系为主,星地关而提出的新概念。在它被提出时,曾出现过许多同义系为辅。在编队飞行技术近10年的发展过程中,包括或近义术语,如虚拟卫星、卫星群和伴随卫星群等。这些称谓侧重从飞行方式和系统组成描述卫星编队。实收稿日期:2007-08-20;2007-10-22修回。际上卫星编队是由物理上分离且联合实现同一空间使作者简介:徐劼(1982-),女,工程师,主要从事航天情报工作。命的

8、一系列卫星组成的空间系统,亦称分布式卫星或2007(6)徐劼:小卫星编队飞行关键技术及发展趋势分析25分布式空间系统。它是以某一点为基准、由若干颗星(2)提高编队应