低轨遥感卫星Ka频段星地数据传输效能研究

空间分辨率的大幅提高导致了低轨遥感卫星产生海量遥感数据,致使现有X频段星地数传通道压力急剧增加。针对此问题,文章分析了采用Ka频段进行星地海量数据传输的必要性。为了综合衡量数据传输性能,合理利用地面站资源,提出遥感卫星传输效能因子指标,依据此指标,对地面站的利用方案进行了优化设计。理论分析与仿真试验结果表明:采用Ka频段传输,在传输速率达到目前X频段最高速率3倍时,典型地面站的链路可用率达到95%以上,显著提高了数传系统的综合传输效能。

星载海量遥感数据的低缓存高速传输

随着卫星遥感技术的发展,遥感数据的类型和数据量快速增加,这对数传能力提出了更高要求.针对数传AOS编码缓存容量受限的应用,提出了两种降低缓存容量需求的解决方案:第一种方案是提高数据传输码速率;第二种方案是对压缩编码单元和AOS编码单元之间的数据接口进行综合设计,在压缩编码单元输出压缩码流数据时采取时序分散化输出方式,以降低AOS编码缓存输入的瞬时数据率.采用动态仿真技术对方案的缓存容量需求进行了动态分析,结果表明:两种方案均能降低缓存容量需求,而第二种方案对缓存容量需求的降低效果更为显著.方案已应用到某卫星工程项目的数传系统产品中,通过了在轨飞行验证.文章提出的技术途径可为后续低成本、高码速率数传设计提供参考.

遥感卫星OFDM高速数据传输系统

研究和设计了一种用于遥感卫星高速数据传输的传输系统方案。该系统采用具有高带宽利用率和良好抗多径衰落性能的正交频分复用(OFDM)技术。文中着重分析和设计了在大多普勒频移以及Rician衰落条件下的卫星信道编码调制参数、频率和时钟捕获与跟踪算法、信道估计、克服星上非线性放大器的影响等关键问题,以实现星地之间的高速宽带传输。最后还介绍了有关发送和接收机的实现结构。

基于TLK2711的遥感卫星高速串行载荷数据接口设计

高分辨率遥感卫星星上载荷原始数据率不断提高,如何将高速载荷数据传输至后端数据处理设备已成为遥感卫星载荷接口设计的关键。在研究高速串行/解串(SerDes)收发器件TLK2711工作原理的基础上,提出了高速串行载荷数据传输接口的设计方案。通过在某卫星星载数据传输系统中的首次应用,实现了星上2Gbit/s的高速串行数据传输,工程试验和在轨验证表明了接口设计的正确性和可靠性,可为其它星载高速数据传输接口设计提供借鉴。

高速数字图像数据传输的研究及实现

随着CCD相机几何分辨率和辐射分辨率的提高,其数据传输速率越来越高,传输通道也越来越多,因此对相机与采集卡之间(或者数传设备)的接口性能提出了更高的要求。文章基于并/串(串/并)转换功能的芯片,研究探讨了一种高速数字图像传输方法,可提高数据传输率,减少电缆数量,提高可靠性,为实现航天相机的轻型化、小型化作出一定的贡献。

大数据时代航天遥感系统的挑战和机遇

大数据在诸多热点领域开展了大量的研究工作,如信息通信领域的压缩感知理论、LDPC码、Turbo码、频分复用等调制技术及大气激光通信技术,海量数据存储领域的云存储技术和NoSQL数据库技术,高性能计算领域的MapReduce、FPGA和GPU计算技术,数据挖掘领域的关联规则法、分类法、聚类法及第四范式的科学思维,可视化展示领域的科学计算可视化、信息可视化和知识可视化。本文从星地数据传输、数据存储管理、数据预处理、数据分析应用、结果展示可视化等航天遥感系统的关键环节出发,分析了航天遥感系统的技术现状,探讨如何利用大数据研究方法解决航天遥感系统所面临的数据规模庞大、类型复杂、增长速度快等大数据难题,满足海量遥感数据的获取、存储、应用等需求,促进航天遥感科学技术的发展。

遥感卫星高速数传信息流设计

随着卫星遥感技术水平的提高,遥感数据的类型和数据量快速增加。为适应多类型、高速率遥感数据传输的复杂需求,对数传信息流进行了顶层设计,定义了数传与遥感系统数据接口以及数传帧格式,对遥感数据传输所需码速率进行了分类计算,为设计固定的下行数传码速率提供了依据。进而针对不同类型的遥感数据提出了基于分组优先级虚拟信道动态调度策略的数传信息流设计方案,确保不同类型遥感数据的传输满足不同的应用需求。对高速遥感数据确保满足较低的缓存容量需求,对低速遥感数据确保满足实时性传输需求。采用动态仿真技术对数传信息流设计方案进行了试验验证。设计方案可为后续新一代遥感卫星数传系统设计提供参考。

基于动态规划的遥感卫星数据分发策略研究

对于多遥感卫星地面站数据分发场景的多样性,针对加权平均算法在中高轨遥感数据的种类和体积增大时出现的带宽冗余快速增大的不足,提出了一种根据遥感数据的种类以及数据量大小,由地面站的传输系统动态地分发遥感数据的带宽分配算法。根据数据的时效性以及约束关系,将传输系统中的网络带宽分配问题按时间划分成若干个小阶段,利用各个阶段之间的关联性,在每个阶段都做出一个最优决策,逐个求解以此得到最优解。给出了自适应动态带宽分配算法与加权平均算法的性能对比。实验结果表明,改进算法在减小带宽冗余方面取得了良好的结果。

Ka频段双圆极化频率复用的星地数传链路分析

为进一步提高低轨遥感卫星数据的下传速率,文章采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,对Ka频段双圆极化频率复用(简称"极化复用")的雨衰和去极化效应进行了定量影响分析。分析结果表明:采用Ka频段同频极化复用具备可行性,通道传输速率达6Gbit/s,可有效解决海量数据的下传难题;但只有建立在干旱少雨的地面站(如喀什站),才能实现95%的链路可用率,而对降雨量中等的地面站(如北京站),则无法实现95%的链路可用率。

高速数传X波段发射机的设计与实现

就卫星数据传输通道中采用微波直接调制技术的优点与传统中频调制再上变频方式作了比较 ;介绍了X波段发射机一体化的概念 ;详细介绍了高速X波段发射机的组成原理、设计和实现方法 ;最后给出了测试结果。

自适应盲均衡信道的设计与实现

针对星地高速遥感传输信道中客观存在的码间串扰、信道不确定性等情况,提出采用双模式自适应盲均衡方法,综合了CMA(Constant Modulus Agorithm,恒模算法)均衡器的高稳健性以及LMS(Least Mean Square,最小均方算法)均衡器的高精度等优势。方法在均衡初期,利用CMA均衡器实现快速收敛;在MSE(Mean Square Error,均方误差)较小时切换为LMS均衡器,完成高精度收敛,实现了星地高速传输信道失真信号的快速高精度校正。

多功能毫米波天线导读

毫米波(30~300 GHz)具有宽频谱、大容量和低时延等显著优势,是支撑高精度雷达探测和高速率数据传输的关键技术,广泛应用于新一代移动通信、卫星通信与卫星互联网、智慧交通、智慧医疗、雷达遥感与成像等诸多军民领域。毫米波具有的波长短、传输损耗高和穿透能力弱等物理特性,以及面临的宽带多频融合化、大型阵列化、封装集成化和场景多样化等迫切应用需求,对毫米波天线研究与设计提出了新的挑战。

频率偏置对Ka频段圆极化频率复用数传链路的影响

采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,仿真分析Ka频段双圆极化频率复用(简称"圆极化复用")链路可用情况随2个正交射频通道载波中心频率偏置量变化的关系,得出特定链路可用率下频率偏置量与临界接收仰角的定量关系。在此基础上,为了综合衡量频谱利用情况,提出有效频带利用率指标,并依据此指标对地面站的利用方案进行尝试性设计,以达到优化利用频谱资源的效果。研究结果表明:中心频率偏置量与有效频带利用率是对立统一体。增大中心频率偏置量,在特定链路可用率下可增长数传弧段,进而改善链路可用情况,但无法获取最大有效频带利用率。当载波中心频率偏置量为零时,通过选择合适的链路可用率可实现最大有效频带利用率。文章采用的分析方法和提出的有效频带利用率指标,可推广到其他频段的星地数传链路分析中,为Ka频段星地数传系统设计提供参考。

2017年世界航天发射计划

1具体发射日期已定的发射活动 1月 1月5日,中国长征-3B（CZ-3B）运载火箭成功发射了通信技术试验卫星-2（TJS-2）,这是中国新一代大容量通信广播试验卫星,主要用于卫星通信、数据传输等业务,并开展多频段、宽带高速率数据传输试验验证。

专题征稿启事——多功能毫米波天线

毫米波(30~300 GHz)具有宽频谱、大容量、低时延等显著优势,是支撑高精度雷达探测和高速率数据传输的关键技术,广泛应用于新一代移动通信、卫星通信与卫星互联网、智慧交通、智慧医疗、雷达遥感与成像等诸多领域。毫米波具有波长短、传输损耗高、穿透能力弱等物理特性,面临宽带多频融合化、大型阵列化、封装集成化、场景多样化等迫切应用需求,对毫米波天线研究与设计提出了新的挑战。多功能融合的毫米波天线有望显著提升毫米波系统集成度、工作效率和工作模式调控能力,在国内外电磁场与微波技术领域受到越来越多的关注。为集中展现多功能毫米波天线领域的最新研究成果,《无线电工程》期刊计划推出“多功能毫米波天线”专题,特向国内外广大专家、学者征集该方面的原创性研究论文,论文内容不涉密。