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超清晰!看太空摄影师的“防抖”神技

来源:上海航天技术研究院 日期:2025-07-18

2025年3月1日1时30分,位于临高和铜川的卫星地面接收站成功接收四维高景一号03、04星双星回传的首幅影像数据,地物纹理细节清晰、色彩真实、层次丰富。天地链路及地面系统运行稳定,卫星进入在轨测试阶段。

卫星采用八院“动静分离式”双超磁悬浮控制技术,配置大口径光学相机“磁悬浮”于卫星平台之上,一方面实现超静超稳的高清晰“防抖成像”,另一方面大幅提升“快动快稳成像”和“动中成像”能力,结合高精度姿态确定技术和相机视轴实时监视技术,形成从“卫星端”到“用户端”高精度无控图像定位的解决方案,有力支撑卫星在轨实现推扫成像、多点敏捷成像、多条带拼幅成像、立体成像以及曲线轨迹成像等多种灵活成像应用,快速响应用户各类成像需求。

从机械连接向无接触磁悬浮跨越

双超磁悬浮“动静隔离、主从协同”控制技术由八院于2013年首次提出,并在2019年11月发射的“精致高分”卫星和2021年10月发射的“羲和号”太阳观测卫星上得以在轨应用。传统卫星的载荷舱和平台舱机械固连,平台舱飞轮、控制力矩陀螺等活动部件的振动将不可避免地传递至载荷舱,造成相机观测质量的下降。双超磁悬浮卫星平台有效隔绝了卫星平台的干扰,通过大带宽、超高精度的非接触磁浮作动器,可将相机指向精度和稳定度提升一至两个数量级,“羲和号”在轨实测相机指向精度优于10-4°量级、稳定度优于5×10-5°/s。

从超精超稳向超敏捷磁悬浮跨越

传统遥感卫星通过配置控制力矩陀螺实现卫星姿态快速机动,但受限于星上可展开太阳电池阵等柔性部件的影响,卫星机动到位后姿态稳定时间较长。因此,为解决卫星姿态快速机动和柔性部件振动之间的矛盾,八院双超磁悬浮控制团队经过技术攻关,开展了一系列半物理仿真和全物理试验,在“超精超稳控制”基础上,从无到有开拓了“超敏捷机动”能力,支持卫星在轨两舱“磁悬浮”分离状态下协同姿态机动,在严格将两舱之间的间隙控制在毫米量级的同时,有效隔离姿态机动过程中平台振动的影响,从而实现“快动快稳成像”和“动中成像”。

从控制技术向图像定位应用拓展

四维高景一号卫星研制团队在国内商业遥感卫星领域,首次引入视轴夹角监测技术,在相机视轴指向与载荷舱星敏感器之间建立精度达亚角秒级的“测角仪”,在轨实时监测空间热变形等因素导致的夹角微量变化,实现无地面控制点图像定位精度优于5米。卫星在轨运行期间,无需打断业务流程去观星、观地标,无感实现相机几何定标,真正实现卫星“好用、易用”。

从技术试验向卫星全面应用转变

针对高精度光学遥感卫星任务需求,八院已形成双超磁浮控制系统完整的自研技术链,先后完成了双超主从协同控制、敏捷协同机动控制、惯量六自由度磁浮协同控制等全物理实验,逐步建立健全双超磁悬浮产品谱系,指向稳定度将大幅提升至10-6°/s量级。后续,“双超磁悬浮技术”将持续为光学遥感卫星提供更加稳定、敏捷的成像平台,有效支撑八院卫星领域实现高质量发展。





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