千帆星座组网,迈向“万物互联”

8月6日,长征六号改运载火箭在太原卫星发射中心一飞冲天,随后将千帆极轨01组卫星送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。千帆极轨01组卫星是我国千帆星座的首批组网星。本次发射开启了我国商业卫星互联网的太空组网之路,标志着我国向全球卫星互联网领域迈出了重要一步。

大规模星座组网通信的多址接入方式优化

在大规模卫星星座技术中,卫星内部网络的建立是重中之重,而随着星座的网络容量不断扩大、卫星节点的不断增多,以往的卫星多址接入技术已经不能满足超大规模星座的网络容量需求。针对大规模星座中卫星节点的海量连接对组网通信新方式的需求,以稀疏码分多址技术(sparse code multiple access,SCMA)为基础建立星间稀疏扩频通信系统,提出了利用枚举遍历算法进行码本设计、迭代矫正算法完成接收端的信道估计等核心技术,同时对大规模星座的信道特点进行分析并在MATLAB中建立了对应星间信道模型,在该信道模型基础上对系统进行性能仿真。仿真结果表明在同等能噪比条件下,所建稀疏扩频星间通信系统与正交频分多址技术(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)、码分多址技术(code division multiple access,CDMA)相比取得了更优的误码率特性,并且,该系统相对于CDMA技术其门限能噪比有2 dB以上的性能优化,相对于OFDMA技术则有着50%的时频资源利用率提升。

星座组网中直扩信号快速同步改进算法

基于直扩体制的时分多址(TDMA)卫星星座组网,信号帧前导段长度越短、净荷长度越长,数据传输的效率就越高。但是,直扩体制信号帧前导段长度越短意味着接收信号捕获增益就越低,捕获概率就越低。另外,前导段长度越短要求锁相环信号跟踪收敛速度越快。星座组网整网数据传输效率受到卫星信号同步算法性能的制约。为了提高直扩信号同步算法的性能,从捕获与跟踪两个部分对同步算法进行了改进,提出了一种直扩信号快速同步改进算法。针对捕获部分,分析了前置低通滤波器带宽对扩频信号的自相关函数的影响,通过选择滤波器参数在保证相关主峰无明显恶化情况下提升1/4码片偏差相关峰能量1 d B以上。针对跟踪部分,提出了一种调整闭环控制系统的零极点分布优化锁相环时域响应的锁相环设计方法,给出了基于控制理论优化锁相环闭环系统的零极点分布的四点原则,利用该方法设计的锁相环能大大降低信号跟踪的收敛时间。仿真结果表明,所提改进算法与传统同步方法相比能有效提高信号的捕获概率,加快信号跟踪的收敛速度,明显减少信号的同步时间。

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。

超地平覆盖飞行器组网星座优化设计

对超地平覆盖飞行器的概念及特性进行了简要的描述,以该类飞行器中的通用航空飞行器(CAV)为例,对该类型飞行器组网星座的优化设计进行了研究.首先基于单个CAV对地覆盖区域的分析,提出了一种几何意义更加清晰和简单的CAV再入对地覆盖区域的分析方法;其次通过提出等效的CAV星座覆盖性能指标-平均轨道响应时间,建立了CAV组网星座优化设计的数学模型;最后通过采用遗传算法对CAV组网星座进行了优化设计.通过分析优化设计的结果,说明了这种设计方案的有效性.

小卫星及卫星组网的战术应用研究

论文以小卫星为研究对象,从作战角度概要介绍了小卫星及其组网的广阔应用前景。提出了战术小卫星的概念,讨论了其在国外战术行动中的应用,阐述了战术小卫星在未来空间作战中可能担任的几种作战任务,并分析讨论了其组网的两种应用模式。

面向作战区域覆盖的成像侦察小卫星及星座应用

以针对假定作战区域覆盖的小卫星及其星座组网为研究对象,简要地介绍作战区域的侦察需求以及区域覆盖星座的选择,并用STK模拟仿真单颗卫星和星座对区域的覆盖,分析比较两者的应用效果。

全球电离层GNSS星座监测与仿真

太阳是引起电离层扰动的主要根源,而电离层暴等电离层扰动对短波通信、卫星导航等均有重大影响,实现全球电离层的精准探测对预报扰动非常重要.本文以全球电离层监测为目标,采用8×8颗轨道高度为1020 km的太阳同步轨道卫星组网,构成电离层GNSS掩星星座,可实现全球电子密度、总电子含量(TEC)等电离层参数的同步监测.轨道仿真结果显示,2小时内采用2°×2°网格,300 km高度掩星点低、中、高纬度空间覆盖率可达31.83%、49.84%、75.25%,全球70%以上区域的水平分辨率优于200 km.同时,利用国际电离层参考(IRI)模型模拟磁暴期间全球电离层电子密度分布,结合轨道仿真数据,对该掩星星座的监测效果进行了验证.结果表明,该星座能够在2小时时间尺度上,监测全球电离层100~1000 km高度的电子密度、TEC等参数空间变化,水平分辨率200 km.结合现有地基和天基电离层观测数据,可为研究磁层—电离层耦合及电离层暴的全球尺度时空演化特性提供新的视野,为空间环境预报提供数据支撑.

面向综合环境监测的星载SAR技术发展

针对中国微波遥感对地观测在信息维度、反演精度、观测效率和体系架构等方面存在的问题,基于国家重点研发计划“星载新体制SAR综合环境监测技术”的研究内容与成果,探讨了面向综合环境监测的若干未来星载SAR技术发展。在超大幅宽成像方面,提出分段渐变重频时序设计方案和基于最优线性无偏估计的低过采样变重频数据处理算法,实现了跨盲区大幅宽星载SAR成像;在宽幅星载SAR高灵敏度成像方面,提出中频数字波束合成高效星上实时处理架构和加权因子快速生成算法,采用16通道机载飞行试验数据验证,图像信噪比提升约11.2 dB;在多极化星载SAR成像方面,分别提出一种简缩极化分解算法及混合全极化方位模糊抑制方法,在P/L波段机载飞行试验中得到验证;在高精度干涉SAR技术方面,提出基于改进相位补偿方案的层析SAR处理方法,利用P波段全极化层析SAR数据验证,获得优于0.9 m的森林高度反演精度;在综合环境监测星座架构设计方面,针对广域地表高程、地表形变、海浪谱能量、洋流速度和生物量应用,完成品质因数达100的高分宽幅SAR卫星方案,其观测效能和观测维度较目前在轨SAR卫星有大幅提升。

运载火箭箱式发射需求及关键技术研究

随着商业航天的快速发展,低轨卫星星座计划层出不穷,发射需求日益增加,现有航天发射资源已难以满足高密度航天发射需求,发展灵活高效的快速响应发射系统是提高进入空间效率的有效手段。针对目前快速响应发射系统存在的系统成本较高、发射灵活度不足等问题,设想研制一种高度集成的箱式发射系统,梳理箱式发射系统的研制关键技术,为未来箱式发射系统实施规模化组网发射提供参考。

低轨卫星移动通信现状与未来发展

通过介绍低轨卫星通信系统的组成及特点,对低轨卫星移动通信发展现状从传统低轨卫星通信系统和新兴低轨卫星通信系统两方面进行介绍。最后,从星天空地海一体化通信、卫星通信多种功能深度融合、超大规模异构星座组网及其智慧卫星移动通信等讲述未来发展趋势。

6G网络构架下星载测控终端的初步构想

随着技术的不断进步,6G的脚步逐渐临近。作为“万物互联”的6G网络重要组成部分,卫星通信网络成为空天地海一体化无缝覆盖的关键。因而,网络中卫星的测控通信覆盖性、时效性、安全性要求相应显著提高。文章基于6G网络架构的特点,初步探讨了6G网络架构下星载测控终端的技术特征,包括激光通信、星座组网、随遇访问等,并提出了一种可能的星载测控终端设计方案。

印度火箭送36颗一网公司卫星入轨

10月23日,印度GSLV-3火箭在萨迪什·达万航天中心成功发射了英国一网公司低轨宽带星座项目的 36颗卫星。这让一网公司因俄乌冲突而中断的星座组网发射工作得以恢复。一网公司的星座拟部署648颗卫星,其中428颗此前已由阿里安航天公司用俄制火箭发射。一网公司原计划用俄制火箭在今年完成星座组网,但俄乌冲突以及西方对俄制裁破坏了该计划。

助力“嫦娥”奔月——空间推进系统的发展与应用

嫦娥四号探测器在2018年12月8日凌晨被送上太空后,并不是直接飞到了月球上,而是经过中途修正、近月制动、绕月飞行、环月降轨等几个过程,到2019年1月3日上午才着陆月背。这中间隔了二十多天,'嫦娥四号'是如何灵活地完成各项指令的呢?这就要感谢它身上安装的发动机们——空间推进系统了。重要作用空间推进系统是指在大气层外空间环境中使用的推进系统,是卫星、飞船、探测器等各种航天器的重要的分系统之一。它可以为航天器的轨道转移和定点提供推力,为深空探测航天器远距离航行提供动力,为航天器的位置保持、姿态控制提供控制力,同时也有着其他许多重要的作用。

大国重器 北斗系统开新局

2020年6月23日,我国第55颗北斗导航卫星成功发射。二十载漫漫"北斗路",至此立下历史性的里程碑。这颗收官之星在北斗三号全球星座组网"大棋局"的落子定盘,标志着北斗三号全球系统星座的部署已经全面完成。

中国的北斗,世界的北斗——北斗的国际化之路

收官卫星成功发射!中国北斗向国际舞台再迈进互动1服务全球的北斗,如何成为中国科技创新的典范?互动275%新入网手机已支持北斗!国际合作领域将有新变化互动3北斗会否全面取代GPS?全面建成后将有这些新功能!6月23日上午9时43分至10时15分许,北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星即第30颗卫星成功发射,完成了全球系统的星座组网,举国欢庆。据北斗三号总设计师陈忠贵介绍,接下来的五天内,卫星将进入距地球3.6万公里的同步轨道,然后经变轨、在轨测试、试验评估后.

一箭“6+1”,“长征”二号C火箭发射成功

2022年3月5日14时01分,在我国西昌卫星发射中心,“长征”二号C运载火箭点火升空,成功将银河航天02批6颗卫星和1颗“暄铭星愿”微纳卫星送人预定轨道。银河航天02批6颗卫星主要用于在轨验证多星联合工作、星座组网布置、通信-遇感一体化技术。

人造天体

12月16日-1月15日,全球共执行28次航天发射,为2023统计年的峰值。共195颗卫星进入轨道,其中七批次二代星链共158颗,1月3日7-9批次中有6颗具有手机直连功能。2颗X射线天文科学卫星,分别是印度的X射线偏振卫星XpoSat和中国的X射线龙虾眼成像卫星爱因斯坦探针。四次快舟一号甲的发射,三次为天目一号低轨气象星座组网,一次为超低轨试验星天行一号02。