FY-3卫星微波成像仪延寿技术分析和研究 - 中国工程科学.PDF

FY-3卫星微波成像仪延寿技术分析和研究 1 1 1 2 2 刘高峰 ，陈卫英 ，翁艺航 ，于 爽 ，王 华 （1. 上海航天电子技术研究所，上海 201109 ；2. 上海宇航系统工程研究所，上海 201108 ） [摘要] 针对风云三号（FY-3）卫星在轨寿命从3 年延长到5 年的特点，分析了寿命延长存在的风险，并对微波 成像仪可靠性关键项目的扫描驱动系统和接收机系统的可靠度作了预估，同时从设计上采取相应措施，并作 了一些提高可靠性的工艺改进。通过具体的分析与产品的改进，能够为微波成像仪在轨正常运行提供稳定有 效的保障。最后，为了证明产品延寿技术的可靠性，提出了进行加速寿命试验的设想。 [关键词] 微波成像仪；扫描驱动；接收机；寿命；可靠性 + [中图分类号] V474.2 91 [文献标识码] A [文章编号] 1009-1742（2013）07-0101-05 天线、接收机、热定标辐射源和热反射镜、预处理 1 前言 器、扫描驱动机构等部分组成（见图1）。 微波成像仪是风云三号（FY-3）气象卫星的有 效载荷之一。微波成像仪在多个特定的频率上接 收来自地球表面和大气的水平及垂直两个极化的 电磁辐射，将反映不同场景辐射亮温的输出电压， 加上窄波束扫描得到的位置信息和其他相关的数 据进行数字化处理后通过卫星传输到地面形成伪 彩色图像，并反演出降雨、云和大气中水汽含量、土 壤湿度、海温、海冰、雪覆盖及海面油污等分布情 况，为天气预报、环境监测及军事应用等提供资料。 微波成像仪所提供的全球性信息资料对提高天气预 报的准确性，特别是预报台风、暴雨等自然灾害，对 减少损失，保证航空、航海安全有重大作用。 在FY-3 极轨气象卫星上，微波成像仪能全天 候地提供遥感数据，可以遥感监测：a. 全球降水，特 图1 微波成像仪 别是夏季暴雨；b. 云的液态水含量和云水相态；c. 土 Fig.1 Microwaveimager 壤湿度；d. 海冰和雪覆盖。 微波成像仪由探测头部、冷空反射镜、配电单 在FY-3 气象卫星01 批发射成功的基础上，卫 元、中央处理器、火工品控制器和扫描驱动控制器 星用户提出了延长卫星寿命的要求，把01 批的3 年 组成。冷空反射镜安装在卫星天顶面，配电单元、 寿命要求延长到了5 年，对产品的研制以及可靠性 中央处理器、火工品控制器和扫描驱动控制器安装 的保障提出了更高的要求。微波成像仪是集机、 在星体内。探测头部是微波成像仪的主体部分，它 电、热一体的系统级单机，从功能上分析主要有天 以一个单机的形式安装在卫星头部。探测头部由 线、接收机、定标、控制和处理、扫描驱动、抬升和控 [收稿日期] 2013-04-22 [作者简介] 刘高峰（1962—），女，浙江嘉兴市人，研究员，主要研究方向为微波遥感、微波和毫米波系统的研究和设计；E-mail ：liu9206@ 2013年第15卷第7期 101 制、热控、结构和机构等系统。而从其功能和性能 动转动部分旋转完成天线扫描任务。动量矩补偿 分析，影响寿命延长的关键部分为扫描驱动系统和 机构的作用是通过电机带动飞轮与转动体总成反 接收机系统。 向旋转来抵消由于转动部分旋转产生的动量矩，电 机即飞轮的转速控制由扫描驱动控制器完成。 2 寿命风险分析 3.1 扫描驱动系统