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双星绕飞实现高精度地形测绘
来源:北京日报
发布时间:2022-02-28 21:25

  以地表形变干涉测量为核心任务,构建全球首个用于地表形变干涉测量应用的L波段雷达遥感双星星座;双星绕飞,实现高精度地形测绘……


 

   2月27日,陆地探测一号01组B星在酒泉卫星发射中心成功发射。B星入轨后,将单独开展在轨测试,再与A星进行编队测试。该组卫星将为地质灾害、土地调查、地震评估、防灾减灾、基础测绘、林业调查等领域提供强有力的空间技术支撑。


  穿云透雾


  地面观测分辨率达到米级


  陆地探测一号01组卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》中首个立项的科研卫星工程,由A、B星组成。A星已于1月26日在酒泉卫星发射中心成功实施发射,目前正按计划开展在轨测试,卫星相关功能性能正常。


  陆地探测一号01组卫星所观测的数据作为重要的国家基础地理信息数据,在国家重大战略实施、大型工程建设、灾害评估、地质制图、城乡规划、土地利用等领域具有重要的应用价值。


  “例如我们要建设5G基站及特高压输电线等,这些设施往往都选址在坡地、丘陵、山间。坡度、坡向、山脊线、山谷线等信息可为这些站点的合理布设提供重要的数据支撑。”陆地探测一号01组卫星总设计师陈筠力说。


  陈筠力介绍:“因为我们国家山区丘陵多,人工测绘耗时又危险,而光学遥感受制于我国大部分地区多云多雨气候特征的影响,无法做到实时获取。雷达卫星的特点,使其可以穿透云层和地表植被,实现全天候、全天时、高精度的观测,在地形测绘中具有独特的优势。”


  据悉,陆地探测一号01组是全球首个L波段分布式编队多极化干涉合成孔径雷达测高卫星系统,地面观测分辨率达到米级,地面高程测量精度满足1比50000比例尺标准。可为我国自然资源调查体系构建、全球地理信息资源建设与更新、高精度地形数据更新提供重要的技术支撑。


  双星共舞


  通过两颗卫星不断绕飞观测


  干涉合成孔径雷达测高的原理要求双星需要在特定的视角差范围内对地观测,但双星不断绕飞运动,两星之间的距离及视角差是不断变化的,而且卫星要为防碰撞留足够的安全距离,这给卫星的编队构形设计及控制提出了前所未有的挑战。


  “根据双星干涉测高要求,双星在太空需时刻携手相伴飞行,犹如花样滑冰双人滑的运动员,既要保证各自技术动作的精准稳定,还要兼顾两人动作的协调配合。但与数分钟的比赛不同,卫星在轨需要在任务周期内克服各类复杂干扰因素的影响,实现稳定运行。”卫星副总设计师魏春解释。


  研制团队考虑到有限的燃料分配和长时间的运行要求,提出了绕飞编队构形设计与精确保持的新方法,利用地球引力摄动关系优化配置双星轨道参数,同时设计了基于精确脉冲控制的编队构形自主保持技术,绕飞构形参数精确控制在米级,达到国际先进水平。


  星星相通


  双星协同绘大地


  双星在轨干涉测高,需要两颗卫星在时间、空间、相位三个维度上保持高度一致性。卫星总指挥李瑞祥介绍:“B星与A星设计状态一致,可谓一对‘双胞胎’,从根源上对一致性加以保证,而且双星在轨还可以通过星间链路实现互联互通。”


  研制团队创新性地提出了基于实时编队构形的三维姿态导引与控制、非中断双基地成像等一系列新技术,可有效保证双星的同步性能。基于实时编队构形的三维姿态导引与控制技术,还可有效提升陆地探测一号01组双星长基线编队飞行时的空间同步性能。


  “我们在国际上首次采用了非中断双基地成像模式,从根本上解决了双基星载合成孔径雷达成像和相位同步不能同时进行的难题,可大幅提升相位同步精度,并形成了自主知识产权。”卫星副总设计师王宇说。新华社记者 胡喆(据新华社北京2月27日电)


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