国外数据中继卫星系统最新发展及未来趋势

作为天基测控系统,数据中继卫星大大提高了对用户星的覆盖率,减少了地面布站的数量,节约了成本,是各主要航天国家重点建设的航天系统之一。目前,美国、俄罗斯、欧洲和日本均发展了自己的数据中继卫星系统,在对空间和地面系统进行升级改造的同时,以小卫星星座、搭载载荷等灵活的形式,采用激光通信、软件无线电、组网等先进技术积极研发和部署下一带卫星系统,并谋划与行星中继卫星一起构建跨太阳系的中继卫星体系。总结了国外中继卫星系统的发展现状和未来,综合分析了关键技术和发展趋势,并对中国中继卫星的发展提出了建议。     

标校卫星地面应用系统方案设计

卫星标校技术采用低轨卫星搭载标校载荷为地面测控设备标定系统误差,由于国内标校卫星发展较晚,相关研究主要集中于地面具体型号测控设备的卫星标校方法,缺少标校卫星地面系统研究以及真实卫星数据和试验验证手段。针对国内首个标校卫星型号“天平”一号卫星地面应用系统,设计了系统工作模式,提出了标校卫星任务规划方法,并对精密定轨调度和标校数据处理业务流程进行了分析设计。标校卫星地面应用系统面向标校用户提供测控设备标校服务,并为后续研究提供真实卫星数据和试验验证平台。     

功率约束下的星地协作网络中断概率分析

针对星地协作网络，考虑中继节点转发卫星节点信号时会受发射功率和干扰功率约束，提出了一种基于中继节点与目的节点间链路最大信噪比准则来选择中继节点的放大转发部分中继选择策略。在卫星链路遭受阴影莱斯衰落和地面链路遭受瑞利衰落情况下，推导出系统中断概率下界的闭合表达式。仿真结果表明了理论分析的正确性，并展示了不同阴影莱斯信道参数、不同中继数目、不同功率约束对中断概率的影响。     

基于嵌入式云平台的中继卫星系统地面终端站基带池设计技术

针对中继卫星系统地面终端站测控与数传业务设备套量种类繁多、专用性强、互替性弱的应用现状，通过对地面站基带开放式平台架构的研究，提出了一种嵌入式云平台部署方案和基于蓝图技术的全景动态重构技术路线，解决了地面终端站基带功能可扩展、终端可灵活重构、计算资源可按需配置、业务功能可在线定制和快速切换等问题。研制了原理样机并进行了演示实验，网络互联速率达到40 Gb/s，入网子颗粒5个，微颗粒达到32个，部署业务种类达到4种，单功能重构时间为30 s，与传统测控基带设备相比，在相同的建设成本下，处理能力提升5倍以上。实验结果表明，所提技术能够大大提高中继卫星系统地面终端适应战时快速响应与机动部署的能力，并有效降低设备研发、运营维护以及未来性能升级的成本。     

基于LMS算法的TDRSS自适应多波束形成

跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）是转发地球站对低、中轨航天器的跟踪测控信号和中继从航天器发回地面的信息的卫星通信系统，自适应多波束形成是TDRSS中的一个关键技术。讨论了一种基于中频实数加权的LMS算法的自适应多波束形成方法，采用两路正交实信号进行实数加权，大大节约了硬件资源。理论分析及计算机仿真结果都证明了该算法的可行性及优越性。     

小卫星星座非IP组网建模与仿真

针对移动IP技术需要依赖地面的家乡代理完成每个卫星地址注册与解析的不足,给出一种新的非IP构架的小卫星星座组网模型,并设计相应网络通信协议.组网模型不使用中高轨道卫星做数据与测控中继节点,在星际链路上使用定向天线指向器保证星际链路的连续性和链路切换.在OPNET平台上设计了通用的卫星节点通信模型和一个基于加权最短路径算法的卫星路由信息协议(SRIP),并进行了星座组网仿真实验.仿真结果验证了星座组网模型设计的正确性.该模型为小卫星星座依赖于自身网络,而不依赖于中高轨道卫星做中继完成网络测控提供了一种新思路.     

跟踪与数据中继卫星系统在测量船上的应用前景

介绍了国际跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）的基本状况与发展趋势,分析了今后测量船 利用中 继卫星系统传输高速数据的应用前景,比较了测量船加装中继卫星系统的几种方案,并 对其可行性进行了评估。     

空基测控中继设备的相控阵天线设计

空基测控中继是为解决地面测控设备作用距离受视距限制的问题而提出的,而相控阵天线是空基测控中继设备的技术难点。根据实际需求,提出了相控阵天线的设计方案,对阵列形式、天线的流形、阵元间距、阵列规模以及阵元形式等进行了详细设计,并对天线的接收发射性能进行了仿真,对跟踪控制技术途径进行了阐述。所设计的相控阵天线增益可以满足约130 km、2 Mbit/s遥测数据中继,解决远距离低空飞行目标的靶场测控问题。     

中继卫星资源调度问题研究现状与展望

随着跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)的发展以及中继应用需求的增加,其资源调度成为决 定系统性能的关键因素之一。分析了包括描述方法、活动与资源、约束条件等在内的中继卫星 资源调度问题基本内涵,研究了目前中继卫星资源调度的数学模型和实现算法,比较了不同 数学模型和实现算法的优缺点。针对未来卫星激光和微波链路联合组网的发展趋势,提出了 基于多终端-多节点及基于资源故障的激光/微波混合链路中继卫星资源调度的基本方法。     

中继雨衰对载人航天的影响及解决措施

针对中国载人航天任务中遇到的中继卫星雨衰问题,对当前“天链”系列3颗中继卫星Ka频段数传信道的雨衰性能进行定量分析,讨论了中继雨衰对载人航天任务可能造成的影响。依据分析结果,考虑环境条件、客观因素限制和载人航天任务的特点,提出了应对中继雨衰的飞控实施方案和减少雨衰影响的方法,可为后续载人航天任务提供参考。     

基于VPX架构的无人机测控终端综合化开放平台技术

通过对无人机互通互联互操作等通用化测控系统的研究,提出了基于VPX架构的无人机测控终端综合化开放平台技术,通过采用标准化、通用化硬件模块,软件设计统一规范和标准,嵌入第三方软件,实现任务功能协同开发。该技术可以支持陆态、海态、陆海态等多种不同体制平台任务的任意加载,为实现地面站与地面站、地面站与舰面站、舰面站与舰面站之间的多站一机管控切换提供了有力支撑,有效增强了无人机系统跨域作战的能力。同时,系统能够满足无人机多类型、多型号不断扩展的需求,减少无人机测控装备种类,降低新型无人机系统装备建设成本,提升了无人机系统的生存性、灵活性和作战效能。     

Q/V频段5G基站对NGSO星座系统地球站的干扰分析

针对Q/V频段5G基站对非静止轨道（Non-geostationary Orbit,NGSO）星座系统地球站的同频干扰问题,提出了一种5G毫米波系统与NGSO星座系统下行链路间的干扰分析方法。结合NGSO星座系统地球站天线指向的时变性,建立了基于时间离散的“拉远式”和“挖洞式”的动态干扰分析模型,并从强度和集总效应两个维度综合评估了系统之间的干扰情况。以OneWeb系统为例,仿真分析了不同保护距离下5G基站对OneWeb地球站的干扰情况。结果表明,在Q/V频段,当保护距离为50 m时,95%的时间内干扰余量不小于15.38 dB,5G基站与NGSO星座系统地球站有兼容共存的空间。     

航天地面测控系统的健康管理应用

健康管理技术为管理对象提供健康状态管理和维护功能,已成为航空航天装备系统的重要组成部分。针对航天地面测控系统的健康管理需求,提出了基于多层级健康状态采集信息的健康管理体系架构,为地面测控设备提供状态监视、故障诊断和健康状态评估服务,并对相关健康管理功能的业务模型进行了分析,对全系统的健康管理体系工作流程进行了设计。该健康管理系统目前已实际应用于某地面测控站的建设中,提高了地面站设备的故障检测维修效率。     

S频段微波统一测控系统双点频跟踪链路的设计

月球探测卫星的飞行姿态和轨道特点决定了卫星天线有交替覆盖测控站的现象。为了保证下行遥测信号的连续接收，本文提出了S频段微波统一测控系统（简称USB）双TT＆C点频跟踪链路设计的若干方案并进行了分析比较。     

通用无人机测控系统与关键技术

针对目前国内各型无人机测控系统互不兼容、各型无人机与不同的地面站难以互联互通问题，提出了一种通用无人机测控系统的解决方案，并分析了方案中的链路通用抽象模型、遥控遥测协议标准、链路波形标准等关键技术。实际测试表明，所提解决方案可以实现整个测控系统的通用性，机载测控端和地面测控站都可以适配多型无人机。     

航天测控数传一体化系统健康管理系统设计

随着在轨航天器爆发式增长，航天测控数传任务越来越密集，同时航天测控数传一体化系统的复杂度越来越高，传统的故障诊断和周期性维护已经无法满足装备使用要求。根据航天测控数传一体化系统的特点对健康管理系统的架构及组成进行了研究，重点分析了关键设备的传感器设计、基于层次分析法和D-S证据合成法相结合的系统健康评估方法以及基于循环神经网络等机器学习算法的故障预测方法。应用健康管理系统，可有效提高航天测控数传任务的可靠性，减少设备的故障概率，降低维修成本。     

CDMA无线定位系统的基站选择算法

在基于CDMA网络的无线定位系统中，当移动终端处于多个基站的侦收范围时会面临定位基站的选择问题，基站选择的优化可以减少系统资源的占用，并且直接影响系统定位性能。文中提出采用精度因子的基站选择算法，通过实测验证具有较高的稳定性，并可提高系统的定位精度和实时性，对定位系统的基站架设和系统设计有实际的指导意义。     

基于锚固站的UT1-UTC预报误差抑制技术

针对导航星座自主定轨中的UT1-UTC预报误差,分析了其对星座定轨的影响,并对预报精度进 行了仿真;给出了基于锚固站的定轨算法,并使用Walker12/3/1星座进行了仿真。结果表明： UT1-UTC预报误差对星座定轨精度影响较大,107 ms的预报误差将引入168 m的星座位置误差 ;引入锚固站后,这一影响被有效抑制,抑制效果随锚固站测量精度的提高而增强。