基于TDRSS的低轨卫星定轨方法研究

利用跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）组成天基测控系统对低轨卫星进行轨道确定，并讨论了低轨卫星在TDRSS系统覆盖区域的时间段，以改进的Gauss-Newton算法为基础，设计了非线性迭代的微分轨道改进算法，有效抑制了算法截断误差。仿真实验证明基于TDRSS的测控技术可显著提高测控覆盖率，减少地面测控站压力，有效确定低轨卫星轨道，定轨位置误差小于20m，速度误差小于0．01m／s，能满足一般低轨卫星的定轨精度要求。

改进的数字化TDRSS中频信号捕获跟踪系统

跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)是转发地球站对低、中轨道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通信卫星系统,美国和俄罗斯的跟踪与数据中继卫星早已组网并投入运行,为适应我国现代航天测控技术的需要,我们对其中频信号扩频码及载波的捕获跟踪数字系统做了完整设计和实现。本文对其中关键技术及算法的改进设计,如扩频码的频域/时域二维序贯搜索捕获环与窄间隔超前、滞后数字锁相跟踪环,及载波自动频率捕获环、锁相跟踪环等的实现做了介绍。最后给出了基于FPGA实现的完整方案及性能。-

TDRSS中用户星的星-星天线跟踪规律深入研究

应用坐标转换,得到用户星的星-星天线基本跟踪规律。针对几种情况,并考虑地球的隔断影响和天线的自身限制,对星-星天线的方位角和俯仰角表达式进行了修正和补充。最后,针对某用户星,应用Matlab进行数学仿真。结果表明,根据得出的跟踪规律,可以使用户星的星-星天线最大范围地跟踪中继卫星。

一种新的TDRSS扩频调制方式的研究

本文讨论跟踪及数字中继卫星系统(TDRSS)一种新通信体制,即并行MSK扩频系统。发射端采用长短码正交扩频的平衡调制,接收端采用一种简单解扩方式简化了并行MSK信号的解调,同时用短码全“1”引导长码同步的方法大大减小了长码的捕获时间。实验结果证明了良好的伪码同步性能。

MC-CDMA在TDRSS系统SMA业务中的适用性研究

针对传统跟踪与数据中继卫星通信系统(TDRSS)SMA多址业务中单载波CDMA数据传输速率和频带利用率低的缺点,提出采用多载波CDMA(MC-CDMA)进行替代的方案,对MC-CDMA在TDRSS中应用需解决的关键技术问题进行分析并提出相应的对策。研究表明,MC-CDMA完全适用于TDRSS星上系统,数据传输速率和频带利用率高,对提高TDRSS数据传输性能具有十分重要的应用价值。

基于星星双中继的国际月球科研站的全时无缝通信

2021年中国提出与相关国家、国际组织和国际合作伙伴共同开展国际月球科研站建设的建议,引起多方广泛关注,国际月球科研站工程建设按计划顺利推进.国际月球科研站建设完成后,与中国地面控制中心间保持全时无缝通信将是重要需求.中国地面深空测控网设立的国外站,长期来看可能存在一定风险,例如降低中国地面深空测控网的可用性,影响国际月球科研站与地面控制中心间的全时通信.为此,根据中国对月探测现状,借鉴天链中继卫星系统的设计、建设、应用、发展实际,提出一个“鹊桥–天链”星星双中继通信设想.从几何可见性角度进行多种条件的覆盖仿真分析,并从传输体制、链路设计、系统组成、捕获跟踪、工作流程、整体定位等多方面进行研究分析,初步完成了基于星星双中继的国际月球科研站全时无缝通信研究.在地面控制中心统一控制下,通过地面深空测控网、星星双中继的综合利用,国际月球科研站与地面控制中心间的全时无缝通信将具备完全实现的技术基础.此外,该设想也可为地月空间、行星际探测的其他航天器通信提供借鉴,并可进一步促进中国地基测控网、天基测控网和深空测控网的融合发展.

基于TDRSS的高速数传信号载波捕获及跟踪算法研究(英文)

以TDRSS数传系统为研究背景,针对TDRSS数传信号的特点,以实现高速8PSK调制信号的载波同步与跟踪为研究前提。提出了一种采用二叉树(BinarySearchTree)频率搜索方法实现捕获及采用平均"滑动窗"递推最小二乘(RLS)一步预测方法实现频率跟踪的算法,并针对此方法进行了理论推导和蒙特卡洛(MonteCarlo)仿真。结果表明:该方法适用于全数字高速数传8PSK调制信号接收系统,同时也可移植、推广至全数字雷达接收机中。

TDRSS返向多模式数传及用户星测距接收机设计

设计了一种应用于中继卫星地面系统的多模式数传及测距接收机。在本设计中,以软件无线电理论作为指导思想,采用了VLSI可编程芯片作为算法主要实现器件,在一块CPCI标准6U板卡中集成了两路相互独立的信号通道,能够分别接收两路信息速率在10 Mbit/s以下的调制、编码、扩频方式均不相同的返向信号,并利用扩频码提取距离数据。调制方式包括BPSK、QPSK、SQPSK、UQPSK,编码方式包括RS、卷积、RS+卷积。基于此,接收机还可应用于其它多通道、多模式的数传系统中。

TDRSS的试验研究

本文介绍一个TDRSS试验系统 ,它包括TDRSS地面站、TDRSS用户应答机和TDRSS联试转发器。理论研究。

TDRSS高速反向链路多进制扩频抗干扰方案研究

分析了跟踪与数据中继卫星系统（trucking and data relay satellite system，TDRSS）高速反向链路数据组2（data group2，DG2）传输带宽和功率受限的特点，针对其在高信息传输速率条件下提高抗干扰能力的需求，提出了多进制扩频抗干扰方案。在研究了多进制扩频技术在高速率传输下抗干扰性能的基础上，结合该技术对高速链路进行建模，并根据模型进行了数字与半实物仿真。仿真结果证明了多进制扩频抗干扰技术能在有限的传输带宽内大大提高高速反向链路抗干扰性能。

一种TDRSS反向链路的实现

针对TDRSS相控阵天线与数字波束形成的特点,给出了一种基于星下DBF体制的跟踪与数据中继卫星系统反向链路的实现方法,首次采用FDM合成方法将星上波束形成转到地面合成,同时结合多通道数字接收技术成功地实现数字多波束形成。通过试验样机的验证,较好地满足了系统性能指标要求,解决了星下DBF的难题。

利用TDRSS自主导航定位的方法研究

文章在分析TDRSS传统的跟踪测轨方法的基础上,提出了一种利用TDRSS单向多普勒信息实现用户航天器自主导航定位的新方案。介绍了该方法的实现原理,给出了具体的导航定位算法,同时对该方法的性能也进行了详细的分析。

TDRSS S频段用户终端设计

论述了TDRSS S频段用户终端的设计方案,对其关键技术如低信噪比、大动态范围条件下伪码自适应捕获技术、数字化相参转发技术等进行了重点分析,最后给出了该终端的性能指标同国外同类设备水平的比较结果。

某TDRSS信号模拟器研制与校准

文中实现了一种TDRSS信号模拟器,可应用于相控阵系统地面部分射频通道特性测试与补偿。文中对适合该模拟器的信号特性校准方法进行了有效研究,介绍了其组成以及工作流程。所研究校准方法性能满足地面部分波束合成要求,并已得到实际验证。

TDRSS地面站Ka频段收发信道

本文介绍了TDRSS地面站Ka频段收发信道的组成和一体化信道的实现 ,对收发链经多次混频后产生的组合干扰进行了计算机仿真 ,并分析了信道相位噪声对系统误码率的影响。

适用于我国的中轨TDRSS星座方案研究

基于中轨跟踪与数据中继卫星系统(MEO-TDRSS)星座方案的功能和业务特性,对4种常见星座实现的我国中轨TDRSS的覆盖特性和星际链路性能进行了仿真分析和比较。仿真结果表明,我国的中轨TDRSS宜采用具备卫星全球均匀分布特性的玫瑰星座和共地面轨迹星座。

TDRSS通信业务和信号设计

即将筹建的跟踪及数字中继卫星系统 (TDRSS)是国防和载人航天的重要支撑系统。介绍了TDRSS正反向通信链路的信号设计技术 ,根据K波段单址勤务、S波段单址勤务、S波段多址勤务 ,在正向链路都选择非对称的QPSK调制方式 ,I路传送扩频数据 ,Q路传送测距码 ;反向链路根据不同的数据组和数据模式 ,在I路和Q路选择扩频或不扩频 ,采用对称的QPSK调制。给出了详细的信号表达式及系统设计要点 。

TDRSS并行MSK扩频体制的实验研究

本文讨论跟踪与数据中继卫星系统 (TDRSS)一种新通信体制 ,即并行MSK扩频系统。发射端采用长短码正交扩频的平衡调制 ,接收端采用一种简单解扩方式简化了并行MSK信号的解调 ,同时用短码全“1”引导长码同步的方法大大减小了长码的捕获时间。实验结果证明该体制具有良好的伪码同步性能。

TDRSS天线指向自动跟踪系统的计算机仿真

该文根据TDRSS天线指向自动跟踪系统的工作原理 ,建立了其计算机仿真结构 ,各仿真模块与实际系统的环节相对应。利用该仿真结构 ,验证了TDRSS自动跟踪系统的工作性能。

MC-CDMA应用于TDRSS多址业务的关键技术研究

传统TDRSS的多址业务采用单载波CDMA扩频方式，数据传输速率和频带利用率低，设备复杂。本文提出采用MC—CDMA方式代替现有的单载波CDMA方式，结合TDRSS的应用环境对MC—CDMA上下行链路的结构进行分析，并对扩频序列设计、信道估计和系统同步三方面的关键技术问题提出解决方法。采用MC—CDMA可以大大提高现有TDRSS多址业务的数据传输速率，频带利用率提高一倍，设备简单，在未来的航天通信中具有重要的现实意义。