[发明专利]敏捷SAR小卫星及其总体设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宇航飞行器及其总体设计方法，具体地，涉及一种敏捷SAR小卫星及其总体设计方法。

背景技术

卫星平台的敏捷机动控制能力对遥感卫星具有重要的作用和意义，利用姿态的机动能力，载荷的观测效率可以得到大幅提高，载荷可以制定灵活多变的工作模式，载荷可以实现多目标观测，满足各种观测任务的需求。

一方面，敏捷卫星平台作为一种新型卫星平台，将有效载荷固连在卫星上，依靠姿控系统控制卫星整体沿俯仰、翻滚、偏航三个轴向摆动实现对地观测，观测方式上更加灵活，具有广泛的应用前景，具备此功能后，卫星具备对多点目标实施观测，使得卫星在面对重大灾情问题时，可保障观测的完整性、及时性需求，可在最短的时间内获取所有关联目标的信息，最快地获取该地区的图像，最快地生成相关事件相关的信息。

另一方面，利用敏捷平台的敏捷机动能力，敏捷SAR(合成孔径雷达)卫星可以采用重量更轻、成本更低的抛物面体制SAR(合成孔径雷达)载荷，以滑动聚束模式实现高分辨率成像，为卫星的高敏捷度和低成本发射奠定基础；另一方面，通过卫星的高精度快速姿态机动，还可以提高卫星的覆盖性能，相比于单侧视工作的SAR(合成孔径雷达)卫星，距离向大角度摆动工作的敏捷SAR(合成孔径雷达)卫星的覆盖性能提高了近一倍，同时通过卫星的敏捷机动，卫星还可以以不同的视角观测，获取被观测区域的更多维信息量，增强载荷的目标识别能力。

但是，传统的大卫星在技术上不能降低了星载SAR(合成孔径雷达)系统的重量和体积，不具备强轨道适应能力、高敏捷机动和高精度跟踪能力，研制周期长、成本高、发射不灵活、启用速度慢和性能低，所以急需发展SAR(合成孔径雷达)系统技术，使SAR(合成孔径雷达)小卫星系统的研制成为可能。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种敏捷SAR小卫星及其总体设计方法，其大大降低了星载SAR(合成孔径雷达)系统的重量和体积，具有强轨道适应能力、高敏捷机动、高精度跟踪能力、研制周期短、成本低、发射灵活、启用速度快、性能高的特点。

根据本发明的一个方面，提供一种敏捷SAR小卫星，其特征在于，其包括太阳电池阵、卫星本体、载荷专用顶板、反作用飞轮、冷气贮存箱，太阳电池阵位于卫星本体的上方，卫星本体位于载荷专用顶板的上方，太阳电池阵位于载荷专用顶板的上方，反作用飞轮位于冷气贮存箱的一侧，冷气贮存箱位于太阳电池阵的下方，反作用飞轮位于载荷专用顶板的上方。

优选地，所述载荷专用顶板的形状为长方形。

优选地，所述太阳电池阵的形状为长方形。

本发明还提供一种敏捷SAR小卫星的总体设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一，卫星采用太阳阵长期对日定向的姿态控制模式设计，只在任务需求时才进行短时间的姿态控制，将姿态摆动到任务目标位置，完成后恢复对日定向姿态；

步骤二，充分利用和发挥卫星的姿态机动能力，将卫星本体作为整星的伺服机构，大幅简化卫星设计，降低卫星重量、体积和研制成本；

步骤三，采用反作用飞轮实现卫星的敏捷机动；

步骤四，卫星仅装载少量液氨，以实现轨道维持能力；

步骤五，卫星采用专用载荷顶板设计。

优选地，所述姿态控制模式的设计使得卫星无需硬件更改适应各种轨道和降交点地方时，实现卫星的灵活组网，大大丰富了卫星的组网策略。

优选地，所述步骤二的具体步骤为首先，对于SAR载荷利用姿态的机动与跟踪能力，天线在距离向、方位向的扫描能力要求大大弱化，特别是在方位向上，直接利用姿态跟踪扫描实现高分辨率滑动聚束成像，此外对于太阳阵、数传、中继系统而言，也不再需要设计专用的驱动机构，各个系统的配套都将得到大幅简化，带来的另一个好处是整星在轨运行期间的所有动作均由一台计算机进行统一的计算、分配和规划，更容易实现星上自主任务规划，简化地面操作人员难度，并提升卫星工作效率。

优选地，所述采用反作用飞轮实现卫星的敏捷机动相比于控制力矩陀螺来讲，由于敏捷SAR卫星进行了卫星轻量化设计，重量一般控制在五百千克以内，反作用飞轮驱动下的机动时间已足够满足要求，更重要的是对于需要高分辨率成像的敏捷SAR卫星来说，由于成对使用的控制力矩陀螺的叠加动量误差较大，成像过程中卫星平台的稳定性难以保证，将影响成像质量，而反作用飞轮配置机动完成后卫星姿态角速度较小，满足高分辨率成像模式下对姿态的高精度高稳定度要求，在重量、功耗上都具有非常大的比较优势。