《电讯技术》专题资料 《国外航天测控技术的新发展》题要(一)

第二代TDRSS卫星的多址波束形成分系统跟踪与数据中继卫星系统 (TDRSS)多址 (MA)返向业务提供了一条从用户平台 (卫星或另一种发射机 )发出信号 ,经同步轨道的跟踪与数据中继卫星 (TDRS)返回给用户控制中心或数据捕获站的通信路径。传统的运行方式是根据由用户请求生成的时间表向天基网用户提供多址业务。多址业务目前向用户平台提供返向链路遥测业务 ,具有实时、回放特性 ,科学数据速率为 1 0 0kbps。支持近地航天器的Ka频段测控能力鉴于S、X和Ku频段频谱连续出现且不断增加的拥塞现象以及美国国家宇航局(NASA)对航天器高数据传…     

一种USB测控应答机的健壮捕获算法

在统一S频段（USB）测控应答机中频数字化处理的基础上，提出了一种健壮的相位调制(PM)信号捕获算法。针对USB测控应答机输入信号存在副载波时捕获易于假锁的问题，采用快速傅里叶变换(FFT)与锁频锁相环结合的算法，利用PM信号频谱对称的特点，快速获得残差载波的正确频率，防止捕获到副载波信号或者其他干扰信号上；采用锁频锁相环实现PM信号的精确捕获与跟踪，适应USB测控应答机大动态多普勒变化及高灵敏度的要求。通过仿真试验验证了该方案载波正确捕获的有效性，且接收灵敏度达到-121 dBm。     

用于距离校准卫星中的C波段应答机的原始技术文件

小型化 C 波段应答机设备(为卫星设计的)1.范围1.1 概要:本说明书包括为卫星设计的小型化 C 波段脉冲应答机的样机鉴定要求和该应答机的飞行项目的构成。1.2 预定的用途:该脉冲型应答机设备的功用是扩大精密跟踪 C 波段测量雷达的跟踪距离,并且为雷达和载有应答机的飞行器之间提供信息一转移的方便。为完成这个功用,应答机在相同的頻段上接收脉冲信号和发射脉冲信号。     

《电讯技术》专题资料 《国外航天测控技术的新发展》题要(三)

通过数据中继卫星传输运载火箭遥测数据本文提出通过数据中继卫星来传输运载火箭的大量高速率遥测数据的可行性方案。GPS用于火箭定位与测速的性能评价日本宇宙开发事业团利用GPS对火箭进行定位测速 ,替代雷达定位测速的方法。如果利用GPS提供位置、速度数据 ,便可省去地面雷达站而降低成本。此外 ,由于不受地面站位置的限制 ,可任意设定飞行路线 ,能很方便的为将来宇航提供位置速度信息。本文介绍了用GPS对火箭定位测速的例子 ,并给出H -IIA系统、GPS信号跟踪、GPS卫星可视分析、定位精度分析及发射窗口分析 ,证明其有效性。《电…     

应用技术卫星-6(ATS-6)三站测试的结果

本文叙述了1974年11月3日所进行的一次跟踪试验,在这次试验中,地面站通过中继卫星对空间飞行器成功地进行了24小时的跟踪和测轨。在试验中,使用了一种新的方法准确地计算了应用技术卫星(ATS—6)的轨道数据。通常卫星跟踪包括一个由很多地面站组成的跟踪网和数据收集设备。然而这种新方法是用一个地面跟踪站通过轨道已经确定的同步卫星同时与几个安装在不同地点的地面应答机协同工作。ATS—6跟踪测量数据的随机误差在整个24小时之内,测速为0.3mm/秒,测距为1.5米。分别使用两组数据,通过对卫星轨道的重复计算,可以使ATS—6的速度误差最小达到0.2cm/秒,距离误差最小可达30米。在同样时间之内,最大的距离误差约为250米,速度误差为2cm/秒。利用两颗卫星ATS—6和ATS—3同时跟踪哥达德飞行中心地面站来确定地面站的位置也是可行的。在跟踪的前10小时之内,站址精度可以校正到大约100米的数量级之内。     

航天测控技术的过去,现在和未来

本文综述了航天测控体制的三个发展阶段－分离测控系统阶段、统一载波测控系统阶段、天基测控系统（ＴＤＲＳＳ和全球定位系统（ＧＰＳ））的阶段。并对近代测控系统的新应用进行了介绍，如载人航天、小卫星测控、巡航导弹测控以及深空跟踪测控。最后概述了航天测控的发展方向。     

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。     

多波束形成技术研究

讨论了跟踪与数据中继卫星系统 (TDRSS)中关于多波束形成的算法 ,优选的有LMS自适应方式和相位调整自适应方式 ;并简单介绍了波束控制和波束形成的实现     

中继终端设备的天地网关功能设计与性能测试

近年来,空间网络协议大力发展,CCSDS空间网络协议体系已成为事实上的标准。基于跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）地面站中低速中继终端设备进行相应改造,增加网关路由板卡,加载CCSDS空间传输协议软件,将原来的中低速中继终端设备改造成带有路由网关功能的中低速中继终端设备。在此基础上,采用两台增加路由网关功能的中低速中继终端设备以及信道模拟器搭建天地网络演示验证系统,并分别对采用TCP协议和PEP增强协议作为传输层协议的HTTP应用进行了性能分析比对,证明PEP增强协议更能适应天地网络传输。     

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.     

机动测控单元定姿定位及目标捕获技术

为满足动中测控的机动测控设备建设需求，根据天线姿态误差对角精度误差的影响分析，提出了运动中天线姿态误差的定量计算方法，采用一种合理的天线稳定和目标捕获方法，对运动中目标捕获跟踪的影响因素进行了定量分析。通过机动测控单元样机对在轨卫星试验动态跟踪的数据研究，验证了姿态误差计算方法的可行性，为动中测控建设提供了有效的技术途径。     

一种应用于海上浮标的卫星中继通信终端

为了实现四级海况下海上小型浮标与岸基站数据中心之间的实时通信，设计和研制了一种高速率、低延时和高可靠的S频段卫星中继通信终端。该卫星中继通信终端由S频段中继通信机、抛物面天线、伺服跟踪机构、电源变换模块、温度控制器以及耐10 m水压的天线罩体等组成。终端为直径1 m的半球体，质量小于30 kg，最大峰值功耗小于等于130 W。卫星中继通信终端利用快速捕获跟踪卫星信号技术，能在7 s内迅速捕获和跟踪卫星前向链路信号；采用自适应海况可变码率技术提高了数据传输的可靠性。四级海况下，卫星中继通信终端实现了浮标与岸站之间最大2Mb/s高速率实时数据传输，大回路数据通信误码率小于等于10-5。     

两颗中继卫星共用测站协同控制研究

中继卫星地面应用系统建设周期长、建设造价昂贵。处于相近轨位的两颗中继卫星使用同一个测站进行测控和数据中继应用,能够有效降低系统建设成本。通过梳理卫星各平台测控事件之间的时间约束关系及其对地面应用系统的设备的使用约束,分析了测定轨精度、位置保持、星蚀期能源管理、地敏探头干扰保护对共用测站的影响,提出了两颗中继卫星分时测定轨、位置保持分别进行地敏探头干扰保护的方法,以及平台应急条件下共用测站控制支持模式。最后,就共用测站执行数据中继任务提出了建简易备份站降速使用的建议,为中继卫星地面应用系统建设提供有益的参考。     

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。     

压缩域直扩测控通信信号载波同步技术

为解决压缩感知理论在直扩测控通信应用过程中面临的压缩域信号载波同步问题,针对重构算法复杂度偏高、计算资源消耗过大与系统实时性要求之间的矛盾,提出了一种改进的压缩域Costas环技术,该环路不再需要进行信号重构,可以直接从压缩域信号中提取频率和相位信息。首先通过压缩域信号估计理论分析,给出了压缩域直扩测控通信信号处理框架,并提出了改进的压缩域Costas环路;然后对环路模型及其跟踪精度进行了理论分析;最后通过计算机仿真验证了该环路技术有效性。理论分析和仿真实验表明环路能够在压缩域中实现高动态信号的高精度载波跟踪和解调处理。压缩域Costas环技术可应用在基于压缩感知的宽带扩频测控通信系统、认知无线电等相关领域,具有一定工程应用价值。     

近空间跟踪与数据中继系统的初步设想

提出"近空间跟踪与数据中继系统"的设想,分析了它与"跟踪与数据中继卫星系统"(TDRSS)的区别,讨论了它的优势,给出了简单的方案设想,指出了尚需进一步深入研究的问题。     

《电讯技术》专题资料《近空间飞行器测控与信息传输技术》题要（二）

临近空间低动态飞行器超视距测控数据链设计（吴潜）介绍了飞行器飞行高度与通视距离、可靠通信覆盖半径的关系。针对临近空间低动态飞行器大范围测控通信覆盖要求，分析了超视距测控数据链中继平台资源，提出了超视距数据链的组成、功能与性能要求，并以Ku频段卫星资源为例，对数据链参数进行了设计，对数据链关键技术进行了讨论。     

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。     

高动态条件下测控系统载波跟踪环路优化设计

航天测控系统中载波跟踪误差主要来源于热噪声和航天器动态应力,对载波跟踪环 路的优化一般通过调整环路等效噪声带宽来实现。分析了航天测控系统中航天器的动态应力 特性及环路跟踪误差特性,导出由载噪比和动态应力决定的环路最佳带宽表达式,提出一种 通过环路自身状态估计载噪比和动态应力的方法,通过对载噪比和动态应力的实时估计实现 对环路参数的实时调整。仿真结果表明,该算法在动态应力和载噪比时变的高动态场合可以 实现稳定的载波跟踪,测量精度得到明显改善。     

基于通信转发器的扩频测距技术

针对航天器测控中利用卫星通信转发器实现多站测距进行可行性分析,在扩频测距 帧测距原理的基础上,研究利用卫星转发器对上行测距信号变频转发来实现对星测距,同时 对卫星工程测控与应用系统之间上下行链路功率分配、标校方法、地面测量设备组成原理等 关键技术进行分析论述。该测距方案突破了传统多站测距时受卫星应答机配置数量的限制条 件,实现多站同时测距后,可以提高测距精度和定轨精度,降低对设备测角精度的要求,减 少测轨时间,有效缓解测控设备资源紧张的状况,同时该测距方式还可作为应答方式侧音测 距的有效技术备份手段。