[发明专利]一种遥感微纳卫星地面微振动实验系统及方法

说明书

本发明公开一种遥感微纳卫星地面振动实验系统包括带有载荷平台一体化数据处理平台的卫星，安装于卫星顶面的悬吊系统及工业相机，安装于星载相机上的微振动传感器，安装于卫星内部的动量轮组件及微振动数据处理单元，以及放置于卫星正前方的标准标靶。本发明还公开一种遥感微纳卫星地面振动实验方法，利用工业相机对标靶进行同步成像，并利用光学成像数据对地面卫星微振动进行反演，然后与微振动传感器实时测试结果进行比对，以实现对微振动测试结果的逆向验证。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及遥感微纳卫星地面微振动实验方法。

背景技术

遥感卫星是指利用遥感技术和遥感设备，对地表覆盖和自然现象进行观测的人造卫星。随着小卫星技术的发展，遥感卫星也进入了微纳卫星阶段，即以微米、纳米技术为基础，通过以提高“功能密度”为核心的系统小型化、轻量化和低功耗等技术，将卫星进行更高度的三维集成化、一体化、模块化和功能软件化，使得卫星重量减小到100kg左右或100kg以下。

目前，遥感微纳卫星大多还是继承传统大平台卫星设计模式，采用分立式设计，相对而言主要存在以下问题和缺陷：

a)微纳卫星平台与成像载荷分别独立设计，平台与载荷设计耦合度不足，卫星姿态测量数据与成像载荷实际姿态运动存在较大误差，对图像成像质量、高精度定量化应用方面影响较大；

b)微纳卫星整星在轨微振动特性系统性研究和相关实验较少，因此尚无微纳卫星在轨微振动量级和特性数据，相应微振动在轨对遥感光学成像质量影响难以量化；

c)目前针对微纳卫星开展过零星的地面微振动测试和相关实验，尚未对地面微振动实验数据的准确性进行闭环验证。

因此，需要一种适用于遥感微纳卫星的地面微振动实验方法，对微纳卫星在轨微振动进行地面模拟和验证，并提供微振动地面验证结果，为微纳卫星的微振动抑制和规避措施提供设计依据。

发明内容

为了实现微纳卫星在轨微振动的地面模拟和验证，本发明提供一种遥感微纳卫星地面振动实验系统及方法。一种遥感微纳卫星地面振动实验系统，其中所述卫星安装有载荷平台一体化数据处理平台，用于接收和处理光学相机数据、微振动数据、卫星姿态数据以及GNSS数据，并对光学相机数据和/或微振动数据和/或卫星姿态数据和/或GNSS数据进行融合、处理和分发，所述实验系统包括：

悬吊系统，用于水平吊装待实验的卫星，以模拟空间微重力环境；

动量轮组件，安装于所述卫星的内部侧板处，与所述载荷平台一体化数据处理平台可通信地连接，用于模拟微振动源；

微振动传感器，用于检测卫星的微振动状态；

微振动数据处理单元，安装于所述卫星的内部侧板处，与所述微振动传感器可通信地连接，用于对所述微振动传感器输出的微振动信号进行处理、存储和传输；

工业相机，安装于所述卫星的顶面处，用于在微振动环境下对标准标靶成像；以及

标准标靶。

进一步地，所述卫星还包括卫星平台，太阳帆板以及星载相机，其中所述太阳帆板用于向卫星提供电能，所述卫星平台为卫星主体结构，用于安装卫星平台用的电子学产品和部组件。

进一步地，所述悬吊系统包括安装于所述卫星平台顶面处的吊环。

进一步地，所述微振动传感器包括线加速度计和角振动传感器，其中，所述线加速度计为石英挠性加速度计，其检测带宽为DC～500Hz，检测精度为10^-5g₀，用于检测线振动，所述角振动传感器为磁流体MHD角速度传感器，检测带宽为1Hz～1kHz，角振动位移(角位移)检测精度为0.1″，用于检测角振动。