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有效載荷所屬現代詞,指的是直接執行特定衛星任務的儀器、設備或分系統。有效載荷的種類很多,即使是同一種類型的有效載荷,性能差別也很大。

有效載荷:直接執行特定衛星任務的儀器、設備或分系統。有效載荷的種類很多,即使是同一種類型的有效載荷,性能差別也很大。返回式衛星返回艙的有效載荷有多光譜掃描儀、紅外掃描儀、合成孔徑雷達、微波輻射計、微波散射計、雷達高度計、超光譜成像儀以及遙感信息的數傳設備。通信衛星的有效載荷有通信轉發器和天線。導航衛星的有效載荷有衛星時鐘、導航數據存儲器及數據注入接收機。偵察衛星的有效載荷有可見光膠片型相機、可見光CCD相機、雷達信息信號接收機(通道化接收機、測向接收機)和天線陣及大幅面測量相機等。單一用途的衛星,一般裝有幾種有效載荷。隨著航天技術的不斷發展,有效載荷也在逐步向低功耗、小質量和小體積的方向發展,為提高衛星有效載荷比提供基礎。對於對地觀測衛星而言,把多種遙感器安裝在一顆星上去完成不同的任務,將是提高效費比的主要發展趨勢。

1 有效載荷 -有效載荷


  有效載荷(Payload)是一個信元,幀的一部分,或包括上層信息(數據)的分組。全部的幀/分組或信元變成低水平通信的有效載荷。

北板-南板北板-南板

  衛星的有效載荷就是直接執行特定衛星任務的儀器、設備或分系統。有效載荷的種類很多,即使是同一種類型的有效載荷,性能差別也很大。有效荷載能力就是指這些儀器、設備或分系統的性能和探測能力。
  返回型衛星返回艙的有效載荷有回收的信息載體、材料或製品。遙感衛星的有效載荷有多光譜掃描儀、紅外掃描儀、合成孔徑雷達、微波輻射計、微波散射計、雷達高度計、超光譜成像儀以及遙感信息的數傳設備。通信衛星的有效載荷有通信轉發器和天線。導航衛星的有效載荷有衛星時鐘、導航數據存儲器及數據注入接收機。偵察衛星的有效載荷有可見光膠片型相機、可見光CCD相機、雷達信息信號接收機(通道化接收機、測向接收機)和天線陣及大幅面測量相機等。單一用途的衛星,一般裝有一種或兩種有效載荷。多用途衛星,一般裝有幾種有效載荷。隨著航天技術的不斷發展,有效載荷也在逐步向低功耗、小質量和小體積的方向發展。對於對地觀測衛星而言,把多種遙感器安裝在一顆衛星上去完成不同的任務,是提高效費比的主要發展趨勢。安裝不同有效載荷的衛星,結果就是多用途衛星,如資源偵察衛星、環境氣象衛星、導航定位衛星等

衛星衛星


2 有效載荷 -衛星有效載荷的分類

  一般可分為:科學探測和實驗類、信息獲取類、信息傳輸類、信息基準類。有時可按所涉及的專業技術領域分類(光學遙感器、微波遙感器)按應用分類(通信衛星有效載荷、氣象衛星有效載荷、地球資源衛星有效載荷、海洋衛星有效載荷、導航衛星有效載荷、偵查衛星有效載荷、科學衛星有效載荷、技術試驗衛星有效載荷等)
  1.科學探測和實驗類用於探測空間環境、觀測天體和空間科學實驗的各種儀器、設備和系統等。 1)可以專門裝載於科學衛星上如:「實踐」衛星上的宇宙射線計 2)可以搭載於某些應用衛星上如:「風雲二號」衛星上的質子和電子探測器
  2.信息獲取類用於對地觀測的各種遙感器如:「風雲一號」上的10波段掃描輻射計,「風雲二號」上的多通道自旋掃描輻射計,「資源一號」上的多光譜CCD相機和紅外多光譜掃描儀,返回式相機上的膠片相機

衛星

  3.信息傳輸類用於中繼通信或單向信息傳輸的儀器、設備和系統如:各種通信衛星上的轉發器和天線,遙感衛星上的遙感數據傳輸設備
  4.信息基準類用於提供空間基準和時間基準信息的各種儀器、設備和系統。如:導航衛星的高穩定頻標,重力場測量衛星上的激光角反射器等。
  衛星有效載荷設計的一般原則
  理解用戶需求,確定總體技術指標研究各種限制條件,選擇有效載荷方案合理分配技術指標通過模擬和試驗來驗證優化設計
  衛星有效載荷設計的一般技術要求1、對環境適應性的要求(1)能適應力學環境要求(2)能適應失重狀態要求(3)能適應真空狀態要求(4)能適應溫度變化要求(5)能適應空間輻射環境要求2、質量、體積、功耗與可靠性要求3、必須滿足與衛星平台之間的特定關係4、必須滿足與應用系統之間的特定關係

3 有效載荷 -通信衛星的有效載


  基本組成和工作原理1、基本組成1)轉發器:實質是一台寬頻帶的收發信機。2)天線:用於衛星通信信號收發。有時可完成測控信號的收發。分為:全球波束、半球波束、區域波束、點波束、多波束以及賦形可變波束天線等。2、工作原理天線接收上行信號,送到轉發器對信號進行加工,再由天線將加工后的信號作為下行信號發出,完成通信信號的中繼轉發。
  性能參數和主要設計考慮1、性能參數(1)與射頻電平有關的性能參數:等效全向輻射功率、接收系統增益雜訊溫度比、飽和功率通量密度(2)與頻段及帶寬有關的參數:通信頻段、帶寬和頻率再用特性(3)與通信品質有關的參數2、主要設計考慮要在規定的頻段、帶寬、服務區覆蓋要求等條件下,對確定的與通信容量和通信品質有關的指標進行科學合理的分配。
  地球資源衛星有效載荷
  地球資源衛星是用於地球資源探測和環境監測的遙感衛星。地球資源衛星的有效載荷主要是各類遙感器以及遙感傳輸設備。遙感器大致可分為:多光譜類、成像光譜儀類、高空間解析度類和合成孔徑雷達類。

全球氣象衛星布局全球氣象衛星布局
氣象衛星有效載荷
  氣象衛星分極地軌道和靜止軌道兩種。有效載荷指星上用於氣象信息獲取、處理、存儲及發送的設備。主要包括:遙感器、實時信息處理器、大容量數據記錄器及發射機等
  海洋衛星有效載荷
  用於探測海洋水色要素(葉綠素濃度、懸浮物和污染物),深海表面拓撲(海平面高度的空間分佈),海洋動力環境(海面風場、海浪、海冰等)。有效載荷包括不同種類的光學遙感器和微波遙感器

導航衛星有效載荷

  衛星導航的基本作用是向各類用戶實時提供準確、連續的位置、速度和時間信息。分類:低軌測速導航系統、全球導航定位系統、全球同步衛星無線電測定系統
  低軌測速導航系統衛星有效載荷
  第一代衛星導航系統。美國的「子午儀」衛星,蘇聯的「聖卡達」衛星利用地面用戶終端機測定導航衛星發射載波的多普勒頻移,確定衛星在不同時刻的兩個位置至用戶位置的距離差,得出旋轉雙曲面的基本導航方程;根據衛星在每時刻的軌道位置並利用多組基本導航方程解出用戶的位置。

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  全球導航定位系統衛星有效載荷
  美國的GPS系統和俄羅斯的GLONASS系統用戶同時接收四顆衛星的編碼信號,測量這四顆星各自到用戶的偽距,並由解讀衛星廣播的導航電文得到衛星的位置,從而進行定位。
  全球同步衛星無線電測定系統(RDSS)衛星有效載荷
  「北斗」導航衛星系統地面中心通過兩顆衛星上的C/S轉發器向用戶發送誰要定位的詢問信號,需要定位的用戶接收到任一顆衛星的詢問信號后,即可響應詢問,發出定位申請;地面中心站收到來自兩顆衛星L/C轉發器發的應答信號,即可測定地面中心站分別經兩顆衛星到用戶的距離和。由於衛星位置可通過測軌獲得,便可導出用戶至每顆衛星的距離;利用存儲在地面中心站資料庫中的地形數字高程,算出用戶所在的位置,通過其中一顆衛星通知用戶,完成定位。
  偵察衛星有效載荷
  主要包括:成像偵查衛星、電子偵察衛星、導彈預警衛星和海洋監視衛星等
  成像偵查衛星有效載荷
  1、膠片相機2、傳輸型相機3、合成孔徑雷達(SAR)

4 有效載荷 -電子偵察衛星有效載荷


  1、 天線  2、接收機  3、信號處理設備

5 有效載荷 -導彈預警衛星和海洋監視衛星有效載荷


  1、導彈預警衛星有效載荷利用星上的紅外探測儀,探測導彈飛行時發動機尾焰的紅外輻射,配合電視攝像機及時準確地判斷敵方導彈方向。2、海洋監測衛星有效載荷裝有雷達,無線電接收機,紅外探測器等偵察設備,監視海上艦船和潛艇的活動。
  科學衛星有效載荷
  科學探測衛星,是用來進行空間物理環境探測的衛星。它攜帶著各種儀器,穿行於大氣層和外層空間,收集來自空間的各種信息,使人們對宇宙有了更深的了解,為人類進入太空、利用太空提供了十分寶貴的資料。世界各國最初發射的衛星多是這類衛星或是技術試驗衛星。
  科學探測有效載荷的種類和主要性能
  1、空間帶電粒子探測器2、空間輻射效應探測器3、太陽輻射探測器


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