超级军网科普贴：高分一号卫星的技术特点
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/29 17:34:59
高分一号卫星的技术特点
作者：白照广
一.前言
高分一号卫星是国家高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的首发星，其主要目的是突破高空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合的光学遥感技术，多载荷图像拼接融合技术，高精度高稳定度姿态控制技术，5～8年寿命高可靠低轨卫星技术，高分辨率数据处理与应用等关键技术，推动我国卫星工程水平的提升，提高我国高分辨率数据自给率。卫星历经30个月的研制，于2013年4月26日由长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射基地成功发射入轨。
二.卫星设计方案
卫星采用太阳同步轨道，整星立足于CAST2000小卫星平台进行改进升级，有效载荷包括2台高分辨率相机和4台中分辨率相机及配套的高速数传系统，设计寿命5～8年，具备每天8轨成像、侧摆35度成像能力，最长成像时间12分钟。
卫星采用对地三轴稳定方式，可实现每秒万分之五度指向稳定度能力。卫星具备中继测控能力。集成化的星务系统进行整星指令与数据的统一管理。
数据传输分系统采用X波段、点波束双极化传输方案。星上图像数据压缩采用全色3:1压缩，多光谱无损压缩，星上提供容量为1Tb的固态存储器，对地数传码速率为900Mbps。
卫星具备灵活的多任务工作模式,包括实时成像传输模式、成像记录模式、边记边回放模式、任意时刻回放模式及任意相机组合成像能力。
卫星结构主要采用铝蒙皮复合材料板，太阳翼基板由碳纤维加铝蜂窝材料制成。卫星热控采用以被动为主、主动热控为辅的方案，通过隔热、散热、等温化、加热设计以及相机独立热控来满足特殊设备的温差和温度稳定性要求。卫星采用“星敏感器＋陀螺”联合定姿、动量轮“3正装＋1斜装”的整星零动量控制方案实现卫星姿态对地定向、三轴稳定，并配置三个磁力矩器实现动量轮卸载；采用单组元肼推进系统实现姿态调整、初轨捕获、轨道维持等任务。卫星测控采用统一S波段测控体制（USB），卫星定轨以GPS为主，采用中继测控功能，实现卫星境外测控功能。卫星采用分散供配电体制，太阳电池阵与蓄电池组联合供电方案。
三.卫星研制历程
高分一号卫星从2010年10月开始研制启动，进入工程预研阶段，完成整星方案设计，之后开始初样研制工作。2012年5月型号进入正样研制阶段。
2012年8月，整星正样产品齐套，整星状态测试开始。2012年9月～2013年1月，先后完成了卫星整星电性能测试、质量特性测试、电磁兼容试验、微振动试验、力学试验、软件固化落焊回归测试、热平衡、热真空试验；2013年2～3月，完成磁试验、老炼试验以及大系统接口试验，整星累计加电时间超过1100小时（最后100小时无故障）。2013年3月1～10日，完成出厂合板运输状态改装、状态确认及合板测试。
2013年3月20日，卫星运抵发射场，开始发射场测试。4月26日卫星发射。
四.卫星的技术特点与设计创新
1．高分一号卫星的技术特点高分一号卫星主要技术特点如下：
a. 单星上同时实现高分辨率与大幅宽的结合，2m高分辨率实现大于60km成像幅宽，16m分辨率实现大于800km成像幅宽，适应多种空间分辨率、多种光谱分辨率、多源遥感数据综合需求，满足不同应用要求；
b. 实现无地面控制点50m图像定位精度，满足用户精细化应用需求，达到国内同类卫星最高水平；
c. 在小卫星上实现2×450Mbps数据传输能力，满足大数据量应用需求，达到同类卫星规模最高水平；
d. 具备高的姿态指向精度和稳定度，姿态稳定度优于5×10-4°/s，并具有35°侧摆成像能力,满足在轨遥感的灵活应用；
e. 全面提升卫星寿命，是我国首颗设计、考核寿命要求大于5年的低轨卫星；
f. 在国内民用小卫星上首次具备中继测控能力，可实现境外时段的测控与管理。
2.高分一号卫星的设计创新
（1）围绕遥感特点的卫星一体化设计技术
在成像链路设计上进行了紧密的一体化设计，包括成像与数传接口优化、指令编排、成像功能实现、数据压缩、格式编排及不同侧摆角下速高比计算、辅助数据编排等方面，充分利用整星定位、姿态、遥测、遥控等功能部件，围绕成像与数传建立完整的成像信息链路，完备成像指令、实现同步时间0.1毫秒的高精度时统及成像位置、姿态、姿态角速度、温度等一体化设计，确保好的成像质量。开展了机械一体化设计，如星敏与相机几何关系稳定性设计，星敏支架等温化设计，优化数传天线、太阳翼、相机遮光罩等空间相容性设计。利用结构微振动传递特性及活动部件振动差异优化布局技术实现微振动的有效控制，保证了成像期间的整星抖动特性最优。开展相机等温化，实现相机部件主要温度梯度1～2℃的水平。
（2）提高使用效能的设计技术
为满足多种分辨率、多种相机及不同压缩及传输模式的需要，实际设计了10类18种主要的工作模式，见表２。同时为简化任务操作，所有任务模式采用相对时间程控指令技术设计了指令模
板，只需设定成像开始时间、成像时间长度及成像相关的增益、级数等即可灵活成像，降低了指令编排的复杂性，提高了快捷性，有利于多任务开展和使用效能的提升。为保证数据快速下传，针对数据码速率高于传输码速率的任务设计了边记边放模式，可以延时回放或多余数据存储后回放。回放模式中设计了任意文件、任意时刻回放功能。为保证大范围观测，设计了利用动量轮控制实现滚动侧摆35°的能力，可观测范围近1000km。设计偏航90°定标模式，是国内首颗可在轨实现该模式相对定标的卫星。在轨测试期间进行了三次偏航定标，获取数据用于星上相对定标处理，改进效果明显。设计了一轨多次任务能力，并在在轨测试期间实现了一轨4次的成像，扩展了卫星多目标成像任务能力。
（3）相机设计新技术
高分相机在继承资源02C高分相机的基础上，综合进行了大视场同轴TMA光学系统、五谱段合一TDICCD成像技术、双相机一体组合结构设计和智能化成像电子学等技术的集成创新，为实现大幅宽成像，在线阵CCD拼接方式上采用全反全透式光学拼接方案。调焦机构设计采用移动第三反射镜实现调焦，具有移动重量小、机构轻小型化的特点。开展了消杂光完备性设计，有利于成像几何质量的保证。
16m宽幅相机通过4台相机视场拼接实现大视场观测，800km幅宽是国际同类分辨率相机最宽的。相机在继承环境1A、1B卫星30m相机技术基础上，通过加大焦距提高分辨率，采用高刚度一体化支架确保高精度拼接，并采用统一遮光罩设计和新型内交叉视场拼接技术，既保证视场，又使得遮光罩尺寸最小，有利于遮光罩光学设计和整星布局。
此外在高分和宽幅相机上设计了信号可嵌位功能，用于消除电路噪声。研制过程中对相机内方位元素进行测定和控制，提高了地面定标精度。
（4）多数据融合处理及高速数传技术
针对多相机、高码速率要求，6台相机均分两路设计了数传处理与传输通道。为节省使用频带，提高利用率，2通道采用单频双极化传输方式，是CAST968/2000小卫星上首个实现点波束、双通道数据传输的卫星。为实现点波束对地面站的精确控制和可靠性，设计了利用姿态控制计算机计算的天线指向驱动和利用轨道数据自主计算指向位置的异构冗余设计。在国内相同传输体制中采用了最小功率固态放大器，节约了用电功率，降低了整星用电负荷，有利于增加相机成像时间。
（5）高精度姿态控制技术
通过３个高精度星敏定姿，并在CAST968/2000小卫星上首次采用二浮陀螺进行卫星姿态角速度测定，设计了可关闭红外地球敏感器功能，以冷冗余实现卫星长寿命姿态测量。此外，设计的偏置动量模式等可支持故障模式的成像。经过在轨测试评定，姿态稳定度优于3×10-4°/s，姿态指向精度（星上估值）在1×10-4度量级，侧摆25。需要的时间为185s，均优于设计要求。
（6）高比能量电源技术
采用三结高效砷化镓（GaInP2/GaAs/Ge）电池片和高比能量锂离子蓄电池组组成，实现了高比能量电源。电池片发电效率提高到28％左右，新型锂离子蓄电池组相对传统的镉镍电池组比能量提高2倍，在恒流充电基础上增加恒压基准，将镉镍的TV曲线控制改为恒流-恒压控制，并增加新型均衡充电控制电路，增加硬件过压保护和过放保护措施，保证了整个电源系统的高比能量和高可靠性。
（7）其它改进
将传统S波段应答机下行码速率由4096bps提升到了16384bps，提升了CAST968/2000的测控能力。采用星上存储及数传通道下传实现星上遥测数据无压缩下传，提高了星上运行状态的可监控性。特别实现全轨道圈定位、星敏、陀螺等数据获取，有利于地面图像几何处理的质量提高。采用中继测控，提高了卫星全球可测控能力和应急情况下的可测控能力。
通过优化姿态控制及相关工作流程，将以往星箭分离80s后太阳翼展开的时间缩短到65s，有效提高了入轨段卫星工作与测控效能。
通过关键结构部件承载能力提升，实现板式结构由800kg到1000kg的承载能力的提升，扩展了CAST968/2000平台任务适应能力。围绕8年寿命要求，开展了初始轨道优化设计，可保证在燃料不增加的情况下，兼顾长寿命运行。
有效载荷占整星重量比达47.2％，为国内同类卫星最高水平。
五、在轨测试与应用前景
卫星入轨后，先进行了1周的工程测试，其后交付资源卫星应用中心进行业务测试。在工程测试期间，对卫星状态进行设置，对相机成像参数进行了调整，并开展了各类任务工作模式测试，开展了一次偏航定标和多次侧摆成像，特别开展了一轨4次的成像。目前，业务测试仍在进行中，其间已经进行了2次偏航定标，对相机参数进行了进一步优化。根据目前初步测试结果，卫星图像质量良好，具备很好的应用前景。图４和图５为卫星在轨成像图像，图像清新，质量良好：作为主业务，高分一号卫星首先将在国土资源、环保、农业等方面发挥作用。随着应用的深化，相信卫星数据还将在其它领域发挥应有作用。
六、结 束 语
作为我国高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的首发星，高分一号针对遥感特点开展了相关的设计，提升了CAST2000卫星平台适应高分辨率遥感的能力。通过工程研制，卫星长寿命、高可靠技术得到提升。开展了偏航定标等有益尝试，为遥感产品定量化奠定了基础，也为高精度遥感卫星技术发展指明了方向。
期望高分一号遥感数据能在我国高分辨率数据自给率方面做出应有贡献。（本文作者系高分一号卫星总指挥兼总设计师）
本文来自中国知网 高分一号卫星的技术特点
作者：白照广
一.前言
高分一号卫星是国家高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的首发星，其主要目的是突破高空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合的光学遥感技术，多载荷图像拼接融合技术，高精度高稳定度姿态控制技术，5～8年寿命高可靠低轨卫星技术，高分辨率数据处理与应用等关键技术，推动我国卫星工程水平的提升，提高我国高分辨率数据自给率。卫星历经30个月的研制，于2013年4月26日由长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射基地成功发射入轨。
二.卫星设计方案
卫星采用太阳同步轨道，整星立足于CAST2000小卫星平台进行改进升级，有效载荷包括2台高分辨率相机和4台中分辨率相机及配套的高速数传系统，设计寿命5～8年，具备每天8轨成像、侧摆35度成像能力，最长成像时间12分钟。
卫星采用对地三轴稳定方式，可实现每秒万分之五度指向稳定度能力。卫星具备中继测控能力。集成化的星务系统进行整星指令与数据的统一管理。
数据传输分系统采用X波段、点波束双极化传输方案。星上图像数据压缩采用全色3:1压缩，多光谱无损压缩，星上提供容量为1Tb的固态存储器，对地数传码速率为900Mbps。
卫星具备灵活的多任务工作模式,包括实时成像传输模式、成像记录模式、边记边回放模式、任意时刻回放模式及任意相机组合成像能力。
卫星结构主要采用铝蒙皮复合材料板，太阳翼基板由碳纤维加铝蜂窝材料制成。卫星热控采用以被动为主、主动热控为辅的方案，通过隔热、散热、等温化、加热设计以及相机独立热控来满足特殊设备的温差和温度稳定性要求。卫星采用“星敏感器＋陀螺”联合定姿、动量轮“3正装＋1斜装”的整星零动量控制方案实现卫星姿态对地定向、三轴稳定，并配置三个磁力矩器实现动量轮卸载；采用单组元肼推进系统实现姿态调整、初轨捕获、轨道维持等任务。卫星测控采用统一S波段测控体制（USB），卫星定轨以GPS为主，采用中继测控功能，实现卫星境外测控功能。卫星采用分散供配电体制，太阳电池阵与蓄电池组联合供电方案。
三.卫星研制历程
高分一号卫星从2010年10月开始研制启动，进入工程预研阶段，完成整星方案设计，之后开始初样研制工作。2012年5月型号进入正样研制阶段。
2012年8月，整星正样产品齐套，整星状态测试开始。2012年9月～2013年1月，先后完成了卫星整星电性能测试、质量特性测试、电磁兼容试验、微振动试验、力学试验、软件固化落焊回归测试、热平衡、热真空试验；2013年2～3月，完成磁试验、老炼试验以及大系统接口试验，整星累计加电时间超过1100小时（最后100小时无故障）。2013年3月1～10日，完成出厂合板运输状态改装、状态确认及合板测试。
2013年3月20日，卫星运抵发射场，开始发射场测试。4月26日卫星发射。
四.卫星的技术特点与设计创新
1．高分一号卫星的技术特点高分一号卫星主要技术特点如下：
a. 单星上同时实现高分辨率与大幅宽的结合，2m高分辨率实现大于60km成像幅宽，16m分辨率实现大于800km成像幅宽，适应多种空间分辨率、多种光谱分辨率、多源遥感数据综合需求，满足不同应用要求；
b. 实现无地面控制点50m图像定位精度，满足用户精细化应用需求，达到国内同类卫星最高水平；
c. 在小卫星上实现2×450Mbps数据传输能力，满足大数据量应用需求，达到同类卫星规模最高水平；
d. 具备高的姿态指向精度和稳定度，姿态稳定度优于5×10-4°/s，并具有35°侧摆成像能力,满足在轨遥感的灵活应用；
e. 全面提升卫星寿命，是我国首颗设计、考核寿命要求大于5年的低轨卫星；
f. 在国内民用小卫星上首次具备中继测控能力，可实现境外时段的测控与管理。
2.高分一号卫星的设计创新
（1）围绕遥感特点的卫星一体化设计技术
在成像链路设计上进行了紧密的一体化设计，包括成像与数传接口优化、指令编排、成像功能实现、数据压缩、格式编排及不同侧摆角下速高比计算、辅助数据编排等方面，充分利用整星定位、姿态、遥测、遥控等功能部件，围绕成像与数传建立完整的成像信息链路，完备成像指令、实现同步时间0.1毫秒的高精度时统及成像位置、姿态、姿态角速度、温度等一体化设计，确保好的成像质量。开展了机械一体化设计，如星敏与相机几何关系稳定性设计，星敏支架等温化设计，优化数传天线、太阳翼、相机遮光罩等空间相容性设计。利用结构微振动传递特性及活动部件振动差异优化布局技术实现微振动的有效控制，保证了成像期间的整星抖动特性最优。开展相机等温化，实现相机部件主要温度梯度1～2℃的水平。
（2）提高使用效能的设计技术
为满足多种分辨率、多种相机及不同压缩及传输模式的需要，实际设计了10类18种主要的工作模式，见表２。同时为简化任务操作，所有任务模式采用相对时间程控指令技术设计了指令模
板，只需设定成像开始时间、成像时间长度及成像相关的增益、级数等即可灵活成像，降低了指令编排的复杂性，提高了快捷性，有利于多任务开展和使用效能的提升。为保证数据快速下传，针对数据码速率高于传输码速率的任务设计了边记边放模式，可以延时回放或多余数据存储后回放。回放模式中设计了任意文件、任意时刻回放功能。为保证大范围观测，设计了利用动量轮控制实现滚动侧摆35°的能力，可观测范围近1000km。设计偏航90°定标模式，是国内首颗可在轨实现该模式相对定标的卫星。在轨测试期间进行了三次偏航定标，获取数据用于星上相对定标处理，改进效果明显。设计了一轨多次任务能力，并在在轨测试期间实现了一轨4次的成像，扩展了卫星多目标成像任务能力。
（3）相机设计新技术
高分相机在继承资源02C高分相机的基础上，综合进行了大视场同轴TMA光学系统、五谱段合一TDICCD成像技术、双相机一体组合结构设计和智能化成像电子学等技术的集成创新，为实现大幅宽成像，在线阵CCD拼接方式上采用全反全透式光学拼接方案。调焦机构设计采用移动第三反射镜实现调焦，具有移动重量小、机构轻小型化的特点。开展了消杂光完备性设计，有利于成像几何质量的保证。
16m宽幅相机通过4台相机视场拼接实现大视场观测，800km幅宽是国际同类分辨率相机最宽的。相机在继承环境1A、1B卫星30m相机技术基础上，通过加大焦距提高分辨率，采用高刚度一体化支架确保高精度拼接，并采用统一遮光罩设计和新型内交叉视场拼接技术，既保证视场，又使得遮光罩尺寸最小，有利于遮光罩光学设计和整星布局。
此外在高分和宽幅相机上设计了信号可嵌位功能，用于消除电路噪声。研制过程中对相机内方位元素进行测定和控制，提高了地面定标精度。
（4）多数据融合处理及高速数传技术
针对多相机、高码速率要求，6台相机均分两路设计了数传处理与传输通道。为节省使用频带，提高利用率，2通道采用单频双极化传输方式，是CAST968/2000小卫星上首个实现点波束、双通道数据传输的卫星。为实现点波束对地面站的精确控制和可靠性，设计了利用姿态控制计算机计算的天线指向驱动和利用轨道数据自主计算指向位置的异构冗余设计。在国内相同传输体制中采用了最小功率固态放大器，节约了用电功率，降低了整星用电负荷，有利于增加相机成像时间。
（5）高精度姿态控制技术
通过３个高精度星敏定姿，并在CAST968/2000小卫星上首次采用二浮陀螺进行卫星姿态角速度测定，设计了可关闭红外地球敏感器功能，以冷冗余实现卫星长寿命姿态测量。此外，设计的偏置动量模式等可支持故障模式的成像。经过在轨测试评定，姿态稳定度优于3×10-4°/s，姿态指向精度（星上估值）在1×10-4度量级，侧摆25。需要的时间为185s，均优于设计要求。
（6）高比能量电源技术
采用三结高效砷化镓（GaInP2/GaAs/Ge）电池片和高比能量锂离子蓄电池组组成，实现了高比能量电源。电池片发电效率提高到28％左右，新型锂离子蓄电池组相对传统的镉镍电池组比能量提高2倍，在恒流充电基础上增加恒压基准，将镉镍的TV曲线控制改为恒流-恒压控制，并增加新型均衡充电控制电路，增加硬件过压保护和过放保护措施，保证了整个电源系统的高比能量和高可靠性。
（7）其它改进
将传统S波段应答机下行码速率由4096bps提升到了16384bps，提升了CAST968/2000的测控能力。采用星上存储及数传通道下传实现星上遥测数据无压缩下传，提高了星上运行状态的可监控性。特别实现全轨道圈定位、星敏、陀螺等数据获取，有利于地面图像几何处理的质量提高。采用中继测控，提高了卫星全球可测控能力和应急情况下的可测控能力。
通过优化姿态控制及相关工作流程，将以往星箭分离80s后太阳翼展开的时间缩短到65s，有效提高了入轨段卫星工作与测控效能。
通过关键结构部件承载能力提升，实现板式结构由800kg到1000kg的承载能力的提升，扩展了CAST968/2000平台任务适应能力。围绕8年寿命要求，开展了初始轨道优化设计，可保证在燃料不增加的情况下，兼顾长寿命运行。
有效载荷占整星重量比达47.2％，为国内同类卫星最高水平。
五、在轨测试与应用前景
卫星入轨后，先进行了1周的工程测试，其后交付资源卫星应用中心进行业务测试。在工程测试期间，对卫星状态进行设置，对相机成像参数进行了调整，并开展了各类任务工作模式测试，开展了一次偏航定标和多次侧摆成像，特别开展了一轨4次的成像。目前，业务测试仍在进行中，其间已经进行了2次偏航定标，对相机参数进行了进一步优化。根据目前初步测试结果，卫星图像质量良好，具备很好的应用前景。图４和图５为卫星在轨成像图像，图像清新，质量良好：作为主业务，高分一号卫星首先将在国土资源、环保、农业等方面发挥作用。随着应用的深化，相信卫星数据还将在其它领域发挥应有作用。
六、结 束 语
作为我国高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的首发星，高分一号针对遥感特点开展了相关的设计，提升了CAST2000卫星平台适应高分辨率遥感的能力。通过工程研制，卫星长寿命、高可靠技术得到提升。开展了偏航定标等有益尝试，为遥感产品定量化奠定了基础，也为高精度遥感卫星技术发展指明了方向。
期望高分一号遥感数据能在我国高分辨率数据自给率方面做出应有贡献。（本文作者系高分一号卫星总指挥兼总设计师）
本文来自中国知网
作者：白照广
一.前言
高分一号卫星是国家高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的首发星，其主要目的是突破高空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合的光学遥感技术，多载荷图像拼接融合技术，高精度高稳定度姿态控制技术，5～8年寿命高可靠低轨卫星技术，高分辨率数据处理与应用等关键技术，推动我国卫星工程水平的提升，提高我国高分辨率数据自给率。卫星历经30个月的研制，于2013年4月26日由长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射基地成功发射入轨。
二.卫星设计方案
卫星采用太阳同步轨道，整星立足于CAST2000小卫星平台进行改进升级，有效载荷包括2台高分辨率相机和4台中分辨率相机及配套的高速数传系统，设计寿命5～8年，具备每天8轨成像、侧摆35度成像能力，最长成像时间12分钟。
卫星采用对地三轴稳定方式，可实现每秒万分之五度指向稳定度能力。卫星具备中继测控能力。集成化的星务系统进行整星指令与数据的统一管理。
数据传输分系统采用X波段、点波束双极化传输方案。星上图像数据压缩采用全色3:1压缩，多光谱无损压缩，星上提供容量为1Tb的固态存储器，对地数传码速率为900Mbps。
卫星具备灵活的多任务工作模式,包括实时成像传输模式、成像记录模式、边记边回放模式、任意时刻回放模式及任意相机组合成像能力。
卫星结构主要采用铝蒙皮复合材料板，太阳翼基板由碳纤维加铝蜂窝材料制成。卫星热控采用以被动为主、主动热控为辅的方案，通过隔热、散热、等温化、加热设计以及相机独立热控来满足特殊设备的温差和温度稳定性要求。卫星采用“星敏感器＋陀螺”联合定姿、动量轮“3正装＋1斜装”的整星零动量控制方案实现卫星姿态对地定向、三轴稳定，并配置三个磁力矩器实现动量轮卸载；采用单组元肼推进系统实现姿态调整、初轨捕获、轨道维持等任务。卫星测控采用统一S波段测控体制（USB），卫星定轨以GPS为主，采用中继测控功能，实现卫星境外测控功能。卫星采用分散供配电体制，太阳电池阵与蓄电池组联合供电方案。
三.卫星研制历程
高分一号卫星从2010年10月开始研制启动，进入工程预研阶段，完成整星方案设计，之后开始初样研制工作。2012年5月型号进入正样研制阶段。
2012年8月，整星正样产品齐套，整星状态测试开始。2012年9月～2013年1月，先后完成了卫星整星电性能测试、质量特性测试、电磁兼容试验、微振动试验、力学试验、软件固化落焊回归测试、热平衡、热真空试验；2013年2～3月，完成磁试验、老炼试验以及大系统接口试验，整星累计加电时间超过1100小时（最后100小时无故障）。2013年3月1～10日，完成出厂合板运输状态改装、状态确认及合板测试。
2013年3月20日，卫星运抵发射场，开始发射场测试。4月26日卫星发射。
四.卫星的技术特点与设计创新
1．高分一号卫星的技术特点高分一号卫星主要技术特点如下：
a. 单星上同时实现高分辨率与大幅宽的结合，2m高分辨率实现大于60km成像幅宽，16m分辨率实现大于800km成像幅宽，适应多种空间分辨率、多种光谱分辨率、多源遥感数据综合需求，满足不同应用要求；
b. 实现无地面控制点50m图像定位精度，满足用户精细化应用需求，达到国内同类卫星最高水平；
c. 在小卫星上实现2×450Mbps数据传输能力，满足大数据量应用需求，达到同类卫星规模最高水平；
d. 具备高的姿态指向精度和稳定度，姿态稳定度优于5×10-4°/s，并具有35°侧摆成像能力,满足在轨遥感的灵活应用；
e. 全面提升卫星寿命，是我国首颗设计、考核寿命要求大于5年的低轨卫星；
f. 在国内民用小卫星上首次具备中继测控能力，可实现境外时段的测控与管理。
2.高分一号卫星的设计创新
（1）围绕遥感特点的卫星一体化设计技术
在成像链路设计上进行了紧密的一体化设计，包括成像与数传接口优化、指令编排、成像功能实现、数据压缩、格式编排及不同侧摆角下速高比计算、辅助数据编排等方面，充分利用整星定位、姿态、遥测、遥控等功能部件，围绕成像与数传建立完整的成像信息链路，完备成像指令、实现同步时间0.1毫秒的高精度时统及成像位置、姿态、姿态角速度、温度等一体化设计，确保好的成像质量。开展了机械一体化设计，如星敏与相机几何关系稳定性设计，星敏支架等温化设计，优化数传天线、太阳翼、相机遮光罩等空间相容性设计。利用结构微振动传递特性及活动部件振动差异优化布局技术实现微振动的有效控制，保证了成像期间的整星抖动特性最优。开展相机等温化，实现相机部件主要温度梯度1～2℃的水平。
（2）提高使用效能的设计技术
为满足多种分辨率、多种相机及不同压缩及传输模式的需要，实际设计了10类18种主要的工作模式，见表２。同时为简化任务操作，所有任务模式采用相对时间程控指令技术设计了指令模
板，只需设定成像开始时间、成像时间长度及成像相关的增益、级数等即可灵活成像，降低了指令编排的复杂性，提高了快捷性，有利于多任务开展和使用效能的提升。为保证数据快速下传，针对数据码速率高于传输码速率的任务设计了边记边放模式，可以延时回放或多余数据存储后回放。回放模式中设计了任意文件、任意时刻回放功能。为保证大范围观测，设计了利用动量轮控制实现滚动侧摆35°的能力，可观测范围近1000km。设计偏航90°定标模式，是国内首颗可在轨实现该模式相对定标的卫星。在轨测试期间进行了三次偏航定标，获取数据用于星上相对定标处理，改进效果明显。设计了一轨多次任务能力，并在在轨测试期间实现了一轨4次的成像，扩展了卫星多目标成像任务能力。
（3）相机设计新技术
高分相机在继承资源02C高分相机的基础上，综合进行了大视场同轴TMA光学系统、五谱段合一TDICCD成像技术、双相机一体组合结构设计和智能化成像电子学等技术的集成创新，为实现大幅宽成像，在线阵CCD拼接方式上采用全反全透式光学拼接方案。调焦机构设计采用移动第三反射镜实现调焦，具有移动重量小、机构轻小型化的特点。开展了消杂光完备性设计，有利于成像几何质量的保证。
16m宽幅相机通过4台相机视场拼接实现大视场观测，800km幅宽是国际同类分辨率相机最宽的。相机在继承环境1A、1B卫星30m相机技术基础上，通过加大焦距提高分辨率，采用高刚度一体化支架确保高精度拼接，并采用统一遮光罩设计和新型内交叉视场拼接技术，既保证视场，又使得遮光罩尺寸最小，有利于遮光罩光学设计和整星布局。
此外在高分和宽幅相机上设计了信号可嵌位功能，用于消除电路噪声。研制过程中对相机内方位元素进行测定和控制，提高了地面定标精度。
（4）多数据融合处理及高速数传技术
针对多相机、高码速率要求，6台相机均分两路设计了数传处理与传输通道。为节省使用频带，提高利用率，2通道采用单频双极化传输方式，是CAST968/2000小卫星上首个实现点波束、双通道数据传输的卫星。为实现点波束对地面站的精确控制和可靠性，设计了利用姿态控制计算机计算的天线指向驱动和利用轨道数据自主计算指向位置的异构冗余设计。在国内相同传输体制中采用了最小功率固态放大器，节约了用电功率，降低了整星用电负荷，有利于增加相机成像时间。
（5）高精度姿态控制技术
通过３个高精度星敏定姿，并在CAST968/2000小卫星上首次采用二浮陀螺进行卫星姿态角速度测定，设计了可关闭红外地球敏感器功能，以冷冗余实现卫星长寿命姿态测量。此外，设计的偏置动量模式等可支持故障模式的成像。经过在轨测试评定，姿态稳定度优于3×10-4°/s，姿态指向精度（星上估值）在1×10-4度量级，侧摆25。需要的时间为185s，均优于设计要求。
（6）高比能量电源技术
采用三结高效砷化镓（GaInP2/GaAs/Ge）电池片和高比能量锂离子蓄电池组组成，实现了高比能量电源。电池片发电效率提高到28％左右，新型锂离子蓄电池组相对传统的镉镍电池组比能量提高2倍，在恒流充电基础上增加恒压基准，将镉镍的TV曲线控制改为恒流-恒压控制，并增加新型均衡充电控制电路，增加硬件过压保护和过放保护措施，保证了整个电源系统的高比能量和高可靠性。
（7）其它改进
将传统S波段应答机下行码速率由4096bps提升到了16384bps，提升了CAST968/2000的测控能力。采用星上存储及数传通道下传实现星上遥测数据无压缩下传，提高了星上运行状态的可监控性。特别实现全轨道圈定位、星敏、陀螺等数据获取，有利于地面图像几何处理的质量提高。采用中继测控，提高了卫星全球可测控能力和应急情况下的可测控能力。
通过优化姿态控制及相关工作流程，将以往星箭分离80s后太阳翼展开的时间缩短到65s，有效提高了入轨段卫星工作与测控效能。
通过关键结构部件承载能力提升，实现板式结构由800kg到1000kg的承载能力的提升，扩展了CAST968/2000平台任务适应能力。围绕8年寿命要求，开展了初始轨道优化设计，可保证在燃料不增加的情况下，兼顾长寿命运行。
有效载荷占整星重量比达47.2％，为国内同类卫星最高水平。
五、在轨测试与应用前景
卫星入轨后，先进行了1周的工程测试，其后交付资源卫星应用中心进行业务测试。在工程测试期间，对卫星状态进行设置，对相机成像参数进行了调整，并开展了各类任务工作模式测试，开展了一次偏航定标和多次侧摆成像，特别开展了一轨4次的成像。目前，业务测试仍在进行中，其间已经进行了2次偏航定标，对相机参数进行了进一步优化。根据目前初步测试结果，卫星图像质量良好，具备很好的应用前景。图４和图５为卫星在轨成像图像，图像清新，质量良好：作为主业务，高分一号卫星首先将在国土资源、环保、农业等方面发挥作用。随着应用的深化，相信卫星数据还将在其它领域发挥应有作用。
六、结 束 语
作为我国高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的首发星，高分一号针对遥感特点开展了相关的设计，提升了CAST2000卫星平台适应高分辨率遥感的能力。通过工程研制，卫星长寿命、高可靠技术得到提升。开展了偏航定标等有益尝试，为遥感产品定量化奠定了基础，也为高精度遥感卫星技术发展指明了方向。
期望高分一号遥感数据能在我国高分辨率数据自给率方面做出应有贡献。（本文作者系高分一号卫星总指挥兼总设计师）
本文来自中国知网 高分一号卫星的技术特点
作者：白照广
一.前言
高分一号卫星是国家高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的首发星，其主要目的是突破高空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合的光学遥感技术，多载荷图像拼接融合技术，高精度高稳定度姿态控制技术，5～8年寿命高可靠低轨卫星技术，高分辨率数据处理与应用等关键技术，推动我国卫星工程水平的提升，提高我国高分辨率数据自给率。卫星历经30个月的研制，于2013年4月26日由长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射基地成功发射入轨。
二.卫星设计方案
卫星采用太阳同步轨道，整星立足于CAST2000小卫星平台进行改进升级，有效载荷包括2台高分辨率相机和4台中分辨率相机及配套的高速数传系统，设计寿命5～8年，具备每天8轨成像、侧摆35度成像能力，最长成像时间12分钟。
卫星采用对地三轴稳定方式，可实现每秒万分之五度指向稳定度能力。卫星具备中继测控能力。集成化的星务系统进行整星指令与数据的统一管理。
数据传输分系统采用X波段、点波束双极化传输方案。星上图像数据压缩采用全色3:1压缩，多光谱无损压缩，星上提供容量为1Tb的固态存储器，对地数传码速率为900Mbps。
卫星具备灵活的多任务工作模式,包括实时成像传输模式、成像记录模式、边记边回放模式、任意时刻回放模式及任意相机组合成像能力。
卫星结构主要采用铝蒙皮复合材料板，太阳翼基板由碳纤维加铝蜂窝材料制成。卫星热控采用以被动为主、主动热控为辅的方案，通过隔热、散热、等温化、加热设计以及相机独立热控来满足特殊设备的温差和温度稳定性要求。卫星采用“星敏感器＋陀螺”联合定姿、动量轮“3正装＋1斜装”的整星零动量控制方案实现卫星姿态对地定向、三轴稳定，并配置三个磁力矩器实现动量轮卸载；采用单组元肼推进系统实现姿态调整、初轨捕获、轨道维持等任务。卫星测控采用统一S波段测控体制（USB），卫星定轨以GPS为主，采用中继测控功能，实现卫星境外测控功能。卫星采用分散供配电体制，太阳电池阵与蓄电池组联合供电方案。
三.卫星研制历程
高分一号卫星从2010年10月开始研制启动，进入工程预研阶段，完成整星方案设计，之后开始初样研制工作。2012年5月型号进入正样研制阶段。
2012年8月，整星正样产品齐套，整星状态测试开始。2012年9月～2013年1月，先后完成了卫星整星电性能测试、质量特性测试、电磁兼容试验、微振动试验、力学试验、软件固化落焊回归测试、热平衡、热真空试验；2013年2～3月，完成磁试验、老炼试验以及大系统接口试验，整星累计加电时间超过1100小时（最后100小时无故障）。2013年3月1～10日，完成出厂合板运输状态改装、状态确认及合板测试。
2013年3月20日，卫星运抵发射场，开始发射场测试。4月26日卫星发射。
四.卫星的技术特点与设计创新
1．高分一号卫星的技术特点高分一号卫星主要技术特点如下：
a. 单星上同时实现高分辨率与大幅宽的结合，2m高分辨率实现大于60km成像幅宽，16m分辨率实现大于800km成像幅宽，适应多种空间分辨率、多种光谱分辨率、多源遥感数据综合需求，满足不同应用要求；
b. 实现无地面控制点50m图像定位精度，满足用户精细化应用需求，达到国内同类卫星最高水平；
c. 在小卫星上实现2×450Mbps数据传输能力，满足大数据量应用需求，达到同类卫星规模最高水平；
d. 具备高的姿态指向精度和稳定度，姿态稳定度优于5×10-4°/s，并具有35°侧摆成像能力,满足在轨遥感的灵活应用；
e. 全面提升卫星寿命，是我国首颗设计、考核寿命要求大于5年的低轨卫星；
f. 在国内民用小卫星上首次具备中继测控能力，可实现境外时段的测控与管理。
2.高分一号卫星的设计创新
（1）围绕遥感特点的卫星一体化设计技术
在成像链路设计上进行了紧密的一体化设计，包括成像与数传接口优化、指令编排、成像功能实现、数据压缩、格式编排及不同侧摆角下速高比计算、辅助数据编排等方面，充分利用整星定位、姿态、遥测、遥控等功能部件，围绕成像与数传建立完整的成像信息链路，完备成像指令、实现同步时间0.1毫秒的高精度时统及成像位置、姿态、姿态角速度、温度等一体化设计，确保好的成像质量。开展了机械一体化设计，如星敏与相机几何关系稳定性设计，星敏支架等温化设计，优化数传天线、太阳翼、相机遮光罩等空间相容性设计。利用结构微振动传递特性及活动部件振动差异优化布局技术实现微振动的有效控制，保证了成像期间的整星抖动特性最优。开展相机等温化，实现相机部件主要温度梯度1～2℃的水平。
（2）提高使用效能的设计技术
为满足多种分辨率、多种相机及不同压缩及传输模式的需要，实际设计了10类18种主要的工作模式，见表２。同时为简化任务操作，所有任务模式采用相对时间程控指令技术设计了指令模
板，只需设定成像开始时间、成像时间长度及成像相关的增益、级数等即可灵活成像，降低了指令编排的复杂性，提高了快捷性，有利于多任务开展和使用效能的提升。为保证数据快速下传，针对数据码速率高于传输码速率的任务设计了边记边放模式，可以延时回放或多余数据存储后回放。回放模式中设计了任意文件、任意时刻回放功能。为保证大范围观测，设计了利用动量轮控制实现滚动侧摆35°的能力，可观测范围近1000km。设计偏航90°定标模式，是国内首颗可在轨实现该模式相对定标的卫星。在轨测试期间进行了三次偏航定标，获取数据用于星上相对定标处理，改进效果明显。设计了一轨多次任务能力，并在在轨测试期间实现了一轨4次的成像，扩展了卫星多目标成像任务能力。
（3）相机设计新技术
高分相机在继承资源02C高分相机的基础上，综合进行了大视场同轴TMA光学系统、五谱段合一TDICCD成像技术、双相机一体组合结构设计和智能化成像电子学等技术的集成创新，为实现大幅宽成像，在线阵CCD拼接方式上采用全反全透式光学拼接方案。调焦机构设计采用移动第三反射镜实现调焦，具有移动重量小、机构轻小型化的特点。开展了消杂光完备性设计，有利于成像几何质量的保证。
16m宽幅相机通过4台相机视场拼接实现大视场观测，800km幅宽是国际同类分辨率相机最宽的。相机在继承环境1A、1B卫星30m相机技术基础上，通过加大焦距提高分辨率，采用高刚度一体化支架确保高精度拼接，并采用统一遮光罩设计和新型内交叉视场拼接技术，既保证视场，又使得遮光罩尺寸最小，有利于遮光罩光学设计和整星布局。
此外在高分和宽幅相机上设计了信号可嵌位功能，用于消除电路噪声。研制过程中对相机内方位元素进行测定和控制，提高了地面定标精度。
（4）多数据融合处理及高速数传技术
针对多相机、高码速率要求，6台相机均分两路设计了数传处理与传输通道。为节省使用频带，提高利用率，2通道采用单频双极化传输方式，是CAST968/2000小卫星上首个实现点波束、双通道数据传输的卫星。为实现点波束对地面站的精确控制和可靠性，设计了利用姿态控制计算机计算的天线指向驱动和利用轨道数据自主计算指向位置的异构冗余设计。在国内相同传输体制中采用了最小功率固态放大器，节约了用电功率，降低了整星用电负荷，有利于增加相机成像时间。
（5）高精度姿态控制技术
通过３个高精度星敏定姿，并在CAST968/2000小卫星上首次采用二浮陀螺进行卫星姿态角速度测定，设计了可关闭红外地球敏感器功能，以冷冗余实现卫星长寿命姿态测量。此外，设计的偏置动量模式等可支持故障模式的成像。经过在轨测试评定，姿态稳定度优于3×10-4°/s，姿态指向精度（星上估值）在1×10-4度量级，侧摆25。需要的时间为185s，均优于设计要求。
（6）高比能量电源技术
采用三结高效砷化镓（GaInP2/GaAs/Ge）电池片和高比能量锂离子蓄电池组组成，实现了高比能量电源。电池片发电效率提高到28％左右，新型锂离子蓄电池组相对传统的镉镍电池组比能量提高2倍，在恒流充电基础上增加恒压基准，将镉镍的TV曲线控制改为恒流-恒压控制，并增加新型均衡充电控制电路，增加硬件过压保护和过放保护措施，保证了整个电源系统的高比能量和高可靠性。
（7）其它改进
将传统S波段应答机下行码速率由4096bps提升到了16384bps，提升了CAST968/2000的测控能力。采用星上存储及数传通道下传实现星上遥测数据无压缩下传，提高了星上运行状态的可监控性。特别实现全轨道圈定位、星敏、陀螺等数据获取，有利于地面图像几何处理的质量提高。采用中继测控，提高了卫星全球可测控能力和应急情况下的可测控能力。
通过优化姿态控制及相关工作流程，将以往星箭分离80s后太阳翼展开的时间缩短到65s，有效提高了入轨段卫星工作与测控效能。
通过关键结构部件承载能力提升，实现板式结构由800kg到1000kg的承载能力的提升，扩展了CAST968/2000平台任务适应能力。围绕8年寿命要求，开展了初始轨道优化设计，可保证在燃料不增加的情况下，兼顾长寿命运行。
有效载荷占整星重量比达47.2％，为国内同类卫星最高水平。
五、在轨测试与应用前景
卫星入轨后，先进行了1周的工程测试，其后交付资源卫星应用中心进行业务测试。在工程测试期间，对卫星状态进行设置，对相机成像参数进行了调整，并开展了各类任务工作模式测试，开展了一次偏航定标和多次侧摆成像，特别开展了一轨4次的成像。目前，业务测试仍在进行中，其间已经进行了2次偏航定标，对相机参数进行了进一步优化。根据目前初步测试结果，卫星图像质量良好，具备很好的应用前景。图４和图５为卫星在轨成像图像，图像清新，质量良好：作为主业务，高分一号卫星首先将在国土资源、环保、农业等方面发挥作用。随着应用的深化，相信卫星数据还将在其它领域发挥应有作用。
六、结 束 语
作为我国高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的首发星，高分一号针对遥感特点开展了相关的设计，提升了CAST2000卫星平台适应高分辨率遥感的能力。通过工程研制，卫星长寿命、高可靠技术得到提升。开展了偏航定标等有益尝试，为遥感产品定量化奠定了基础，也为高精度遥感卫星技术发展指明了方向。
期望高分一号遥感数据能在我国高分辨率数据自给率方面做出应有贡献。（本文作者系高分一号卫星总指挥兼总设计师）
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中国技术还是不行 向科技工作者致敬希望他们努力是国产卫星更上一层楼
我一直觉得“高分一号”这名字很搞笑。要拿多少分才算高分？....干脆叫“高考一号”算了
一号高分还不厉害?
kaosheng考生改拜高分一号了！
kaosheng考生改拜高分一号了！
不知道有些人是真不懂还是装玄，高分是指高分数吗，不是指高分辨率吗？！
不知道有些人是真不懂还是装玄，高分是指高分数吗，不是指高分辨率吗？！
你还真给他们解释啊
你还真给他们解释啊
满足现有要求就可以了，技术是可以升级的嘛
看起来不错的样子。。。。。。。。2M民用足够了吧
hyj808 发表于 2014-4-2 18:29
我一直觉得“高分一号”这名字很搞笑。要拿多少分才算高分？....干脆叫“高考一号”算了
高考一号不好 那样的话谁是监考老师一号？谁是评卷老师一号？
我一直觉得“高分一号”这名字很搞笑。要拿多少分才算高分？....干脆叫“高考一号”算了
高考一号不好 那样的话谁是监考老师一号？谁是评卷老师一号？
136115865 发表于 2014-4-2 18:13
中国技术还是不行 向科技工作者致敬希望他们努力是国产卫星更上一层楼
呵呵，呵呵
中国技术还是不行 向科技工作者致敬希望他们努力是国产卫星更上一层楼
呵呵，呵呵
星上提供容量为1Tb的固态存储 器，对地数传码速率为900Mbps。…………奥巴马一天的生活.avi 无码