基于数据池的中继卫星地面数据传输体系及关键技术研究

针对中继卫星系统的技术发展及数据传输应用需求,分析了基于代理的数据传输模式存在的问题以及基于数据池(以下简称为池)的数据传输模式及优势,对我国未来中继卫星系统的地面数据传输体系进行了初步设计,包括基于池的数据传输体系架构、基于池的数据传输系统组成、基于池的多任务调度的运行方式,该体系可有效提高数据传输吞吐量、可靠性、实时性、灵活性,并针对基于池的地面数据传输体系的特性,提出体系建立时需要重点考虑通用数据传输设备硬件架构、标准化模块化、基于池的动态调度等技术问题。为下一代中继卫星地面传输分发发展提出了一种新思路。

空间信息栅格作战体系下的中继卫星系统安全防护措施分析

信息栅格是未来信息技术领域的制高点，其技术水平反映了一个国家的经济、军事综合实力。中继卫星系统是构建空间信息栅格的骨干节点，具有宽带通信和天基测控的双重功能。首先，文章基于中继卫星系统提出了我军SIG作战体系结构；其次，针对中继卫星系统面临的几种典型干扰，如地面单频干扰、地面噪声干扰、伴星干扰及机载干扰等，分析了中继卫星系统的脆弱性，提出了集干扰检测与定位、射频抗干扰、精确打击为一体的中继卫星系统安全防护策略。为后续中继卫星系统的设计、研制和应用提供了技术参考。

基于中继卫星的天地一体化信息网络综合集成演示系统研究

本文以中继卫星系统为核心,面向集成演示,通过研究中继卫星系统与理想天地一体化信息网络在传输协议、运行模式、数据分发方式三个方面的差异,提出了相应的天地一体化信息网络综合集成演示系统设计方案,对中继卫星系统现有的拓扑结构进行扩展,兼容各类天地一体化信息网络业务,为推动空间信息网络发展提供理论和技术支撑。

中继卫星系统支持中/低轨航天器飞行测控任务技术研究

随着中继测控终端小型化和高增益、宽波束天线技术的发展,特别是中国后续中继卫星将具备S频段多址服务能力,使得依靠中继卫星系统实现航天器飞行测控和所有在轨卫星的日常管理成为可能.通过分析中继测控支持中/低轨道卫星在轨测控的能力、优势和基于中继测控实现卫星发射弹道优化策略,提出了定向天线中继终端应急测控方法.研究结果表明,中继卫星系统能够为航天器飞行任务从发射、入轨到在轨管理提供测控服务,特别是基于多址服务能力的中继卫星系统从数量上完全满足中国在轨卫星的测控需求,测控效率和应急能力将得到明显提升.

以中继卫星系统为骨干的空间传输网络体系

空间传输网络作为重要的空间基础设施,其作用得到了国际学术界、产业界和各国政府的高度重视,已成为全球范围的研究热点。针对空间信息传输需求特点和空间传输网络的典型特征,提出了以中继卫星系统为骨干构建我国空间传输网络的设想,设计了"骨干+区域接入"的双层体系架构,"管理+数传"的骨干网络双网功能结构,梳理了空间传输骨干网络需要重点研究的理论问题和关键技术。

中继卫星支持航天器实时精密定轨技术研究

通过分析美国跟踪与数据中继卫星系统卫星增强服务,结合我国数据中继卫星系统和北斗卫星导航系统发展现状,总结得到对我国发展数据中继卫星系统卫星增强服务,以实现低轨道航天器实时精密定轨的几点启示:加快建设北斗卫星导航系统全球增强系统;通过冗余提高北斗卫星导航系统全球增强系统可靠性;增加我国数据中继卫星支持广播的能力;建立我国数据中继卫星系统卫星增强服务标准;增加多系统联合定位技术支持;与北斗卫星导航系统D2导航电文配合使用;进行数据中继卫星系统卫星增强服务试验以积累技术经验。

中继卫星系统支持高分应用效能提升技术研究

对中继卫星系统支持高分应用的关键技术进行了深入研究。提出中继卫星伴随测控设想,它利用中继卫星星间S/Ka单址天线波束差异和用户星轨道交叉特性,同时为两个用户航天器提供数传和测控服务,能够提高中继卫星资源利用率约8%,在此基础上为用户提供了一种新的灵活服务模式;针对使用定向天线中继终端的快速测控和数据传输需求,提出中继定点指向策略,通过设计合理指向点,可以将近地卫星的快速响应时间压缩为原来的1/14;最后,针对静止轨道中继卫星无法覆盖两极地区的实际情况,提出基于姿态偏置的小倾角运行管理策略,在确保星地天线精确指向中继卫星地面站的基础上,提高了极地站数据回传的实时性。上述关键技术将进一步提升中继卫星系统支持高分应用的效能。

陆军装备保障资产可视化信息系统研究

为适应未来陆军模块化、机动化发展建设需要,提高装备保障敏捷性、精确性和可靠性,需大力开展装备保障信息化建设。装备保障资产可视化信息系统是陆军装备保障信息化建设的核心。文章对陆军装备保障资产可视化信息系统模型结构和功能进行了设计,对RFID信息采集、无线自组网、云数据管理、信息安全等系统关键技术进行了研究,对系统应用中的主要管理问题进行了分析。

支持航天器全时监控的中继卫星全景波束技术

针对中低轨航天器监控全时全域覆盖的特点,提出一种采用中继卫星多址返向全景波束联合相扫前向波束支持航天器在轨全时监控的模式。对该模式涉及的全景波束技术进行了仿真分析比较。结果表明,选用数字波束形成技术和1.5 dB交叠的波束构型形成全景波束,设计新的短报文和连续业务数据传输协议,分别用于航天器自身健康信息汇报和常规管控,链路预算余量高于3 dB,单颗中继卫星可服务不少于1000个短报文用户。为下一步全景波束演示验证试验和工程应用提供了参考依据。

中继卫星系统按需接入业务应用模式研究

DAS(按需接入业务)作为一种新兴业务,不但扩展了美国TDRSS(跟踪与数据中继卫星系统)的多址返向能力,而且还采用模块化的体系结构,为未来的空间网络互联提供了支撑。根据规划,我国未来的中继卫星系统也将提供按需接入业务。因此,在简要介绍TDRSS DAS概念与体系结构,并对其用户分类、返向波束工作方式、典型操作场景、服务模式进行分析的基础上,总结出6种DAS应用模式:1)航天器用户+随机接入+动态波束跟踪方式+任意TDRS或全TDRS服务模式;2)航天器用户+非随机接入+动态波束跟踪方式+特定TDRS服务模式;3)航天器用户+非随机接入+动态波束跟踪方式+任意TDRS或全TDRS服务模式;4)非航天器用户+随机接入+静态波束组合方式+特定TDRS服务模式;5)非航天器用户+随机接入+动态波束跟踪方式+任意TDRS或全TDRS服务模式;6)非航天器用户+非随机接入+动态波束跟踪方式+特定TDRS服务模式,以期能对我国未来中继卫星系统S频段多址业务的应用提供技术支撑。

中继卫星系统组网备份策略研究

针对我国中继卫星系统组网备份策略问题,在分析国外中继卫星系统有关情况,尤其是美国中继卫星系统组网备份策略的基础上,讨论了我国中继卫星系统组网备份的途径,针对我国实际情况提出了目前宜采用发射备份星进行备份的策略,后续应考虑具备轨位漂移能力实现系统重构的备份策略。分析了我国组网备份的技术能力,研究了轨位漂移、多星共位控制和规划调整等技术手段,提出了为具备漂移能力而带来的技术问题及其解决途径,并指出了后续研究的方向。

中继卫星支持海量航天器在轨测控技术

目前中低轨的卫星在轨测控主要基于地面测控设备,当管理的在轨卫星数量持续增加时,需要不断地建设新的测控站或增加测控设备,同时由于地球遮挡限制,一个地面测控站的测控范围只占一颗卫星运行弧段的很小部分,集中在国内建设的地面测控站无法解决轨道全弧段覆盖难题。地球静止中继卫星系统的高覆盖特性和多址服务能力为近地卫星在轨测控提供了空间和频域的多重复用能力,文章从中继链路性能、多目标服务项目、多目标服务能力、覆盖特性等方面进行了详细分析,结果表明在现有的管理模式下,3颗具有多址能力的中继卫星就能管理中国目前在轨的和今后一段时间发射的所有近地卫星,这将显著降低在轨卫星对地面测控设备的需求。同时,中继多址测控服务模式可以克服现有在轨卫星管理时间域集中和应急能力差的缺陷,为卫星用户提供更多的服务手段,满足不同在轨卫星管理和使用要求,大幅提升在轨卫星的安全性和使用效率。

基于距离分辨的激光雷达技术研究进展

激光雷达是对空间目标进行远距离高精度探测、跟踪监视的重要技术手段之一,基于距离分辨的激光雷达探测系统相比于传统的成像系统,具有整体结构简单、受大气干扰小等特点。国内外研究机构对该技术领域开展了大量研究,主要介绍了高分辨率回波探测及反射断层成像激光雷达的发展现状,总结和比较了国内外在理论算法、仿真分析、实验测试及实际应用等方面的进展,分析了二者的技术特点,展望了其发展前景。

中继卫星系统应用效能提升技术

为了提高中继卫星系统服务用户星的数量和响应速度,在现有的中继卫星服务模式基础上,提出了中继卫星伴随测控和中继定点指向策略的设想。伴随测控利用中继卫星星间S/Ka单址天线波束差异和用户星轨道交叉特性,在中继卫星为一个用户星提供中继服务的同时,为星间天线波束内的另一颗用户星提供测控服务,增加了中继服务数量,可以提高中继卫星利用率约8%。针对使用定向天线中继终端的快速测控和数据传输需求,通过设计合理指向点和执行应急策略,提出的中继定点指向策略可以将近地卫星的最快响应时间压缩为原来的1/14。结果表明,这两项技术可以有效地提升现有中继卫星系统的应用效能。

基于标准化建模的跨域信息共享应用研究

针对跨域信息共享过程中异构性、分布性、自治性、安全性等问题,提出信息共享标准化建模的解决思路。定义核心集与领域集构建标准化的数据描述模型,通过数据模型与业务模型的映射规范化信息共享的方式。利用标准化的系列文档形成信息交换数据包,为实现跨域信息共享的数据交换,设计以接口服务为基础的信息共享服务框架。相比传统的信息共享方式,更具松耦性和简洁性。

中继卫星系统组网运行问题研究

随着我国中继卫星系统的不断建设与发展,如何完善系统的组网运行管理,构建一个高可靠性和高可用度的系统是摆在我们面前的重要课题。在对美国TDRSS(跟踪与数据中继卫星系统)的卫星在轨备份、轨道漂移、卫星共位、地面终端站配置以及系统总体性能等方面进行分析的基础上,总结出其组网运行的4个特点:空间段具有备份节点、备份星;地面段配置备份中心、备份站;系统具备2颗卫星共位能力;系统具备轨道漂移能力。结合我国中继卫星系统建设与发展实际,得出了以下几点启示:加快备份星和备份站的部署与建设;适时形成单节点多星的星群配置;增加支持卫星轨道漂移和共位的能力;增加大椭圆轨道卫星的部署。

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。

在轨卫星异常实时处置技术研究

1 引言 传统的卫星控制中心主要采用信号链路和软件进行卫星状态的实时诊断，但对于故障与异常的处置过程仍采用基于人工干预的方式，其处置的正确性主要通过事先制定的故障处置预案来保证。对于同时对多颗卫星实施长期管理的卫星控制中心，由于对卫星平台的操作和对用户服务交织在一起，任务种类繁多、系统构架复杂，对卫星故障定位的准确性、处置的实时性要求更高，传统的人工现场处置方式难以保证处置的成功率，或者实现处置效果的最优化。因此，必须研究适应卫星组网运行模式的系统故障实时智能处置机制和实现方法，实现全任务过程故障识别、处置、效果评估的自动闭环流程，对有预案的故障实现自动化隔离处置，对无预案故障提供分析、判断和决策的辅助专家系统支持。通过对故障实时处置过程的基本要素进行分析，提出故障实时处置需要重点关注和解决的几个问题，为卫星控制管理中心进行故障实时处置系统建设提供参考。

基于TDRSS应用的远程应急信息传输系统构想

介绍了美军天基通用数据链体系的特点,结合跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)现状和全球远程数据链信息传输需求,分析了TDRSS远程信息传输支持能力,提出了发展基于TDRSS的天基远程应急信息传输系统构想并预测了系统应用前景,以期对未来天基信息系统的发展和应用提供参考。

地面站设备操作混合现实支持技术研究

为解决不同卫星地面站复杂设备操作支持问题,针对适用于卫星地面站智能可穿戴视觉混合现实技术进行研究,利用即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术实现智能可穿戴设备的自身定位跟踪以及增强信息的跟踪叠加。该方法解决了大范围场景中视域受限、未知环境下自然场景的注册及虚拟物体与真实环境的实时交互问题,试验证明,该系统能够自主地指引操作,减少地面站操作人员认知负担及误操作,有效提高操作效率。