基于移动站的转发式地面站设备时延标校方法

在转发式卫星测定轨系统中,基于伪码测距原理的星地距离测量是实现卫星精密定轨和高精度时间比对的基础。为获得高精度的星地距离,需要将地面站设备时延从伪码测距值中精确扣除。在转发式卫星测轨原理的基础上,提出了基于移动站的转发式地面站设备时延标校方法,实现了对转发式地面站设备时延的标校,标校精度能够优于0.5ns,对提高转发式卫星定轨精度和卫星双向时间比对精度具有重要作用。     

基于移动站的转发式地面站设备时延标校方法

在转发式卫星测定轨系统中,基于伪码测距原理的星地距离测量是实现卫星精密定轨和高精度时间比对的基础。为获得高精度的星地距离,需要将地面站设备时延从伪码测距值中精确扣除。在转发式卫星测轨原理的基础上,提出了基于移动站的转发式地面站设备时延标校方法,实现了对转发式地面站设备时延的标校,标校精度能够优于0.5ns,对提高转发式卫星定轨精度和卫星双向时间比对精度具有重要作用。     

搜索和营救卫星系统

加拿大、法国、美国和苏联正合作进行一项试验性的搜索和营救卫星计划。这项计划的目的是论证利用低高度、高倾角轨道上的卫星所携带的设备来大大简化发现和定位遇难信号的工作。这些遇难信号是由安装在普通飞机和某些航海船上的紧急情况定位发射机(ELT)和紧急情况位置指示无线电信标机(EPIRB)发出的。卫星接收到遇难信号后把它们中继到地面站,地面站再进行信息处理,最后把确切地点传输到救援部门。现在,美国、法国和加拿大的搜索和营救工作是采用低功率无线电信标机发射电信号进行的,信标饥的工作频率是121.5兆赫     

NBS/GPS原型接收机的结构和性能特性

利用两个地面站的位置是已知的这个事实,美国国家标准局(NBS)提出了一种全球定位系统(GPS)信号在专用存取信道中的特殊应用问题。因此,如果从这两个地面站观察同一卫星,就有很好的时间传递能力。NBS 研制的一种原型接收机的特点是时间传递精度极高,而且成本低。即使不知道通过接收机的绝对时延值,人们也能通过了解两个接收机之间的时延差而进行绝对的时间传递。从接收到的卫星信号所得到的接收机输出端的均方根时间起伏值好达3.5ns,这是由于使用了平均时间为15秒全向天线的缘故。这噪声被表征为白噪声调相,此噪声经过平均可以低于系统噪声,而系统噪声在环境温度为几度范围内大约为1毫微秒。测量 NBS(博尔德市)和美国海军天文台(USNO,华盛顿特区)之间的时差,得到的天与天之间的时间起伏约为5ns。将软件与接收机组合成全自动的系统,用 Z80A 微处理器来调整接收机锁相环的幅度和调整合成器,对额定的多普勒偏移进行校正。该接收机还有一个突出的特点,就是可以利用微处理器来校准0.1ns 的内部时间间隔计数器。用户所需要的只是一个本地的秒脉冲信号、一个5MHz 的信号及其本地坐标。     

世界首颗量子科学实验卫星墨子号升空

2016年8月16日，我国墨子号量子科学实验卫星（Mozi QUESS）成功发射。8月17日，中国遥感卫星地面站密云站接收到墨子号首轨数据。如果卫星成功运行，我国将成为世界上首次实现卫星和地面之间进行量子通信的国家。     

对地观测卫星固定波束数据传输天线覆盖特性研究

从卫星系统设计入手,利用J2轨道模型及星地空间几何关系研究了太阳同步、近极圆轨道、三轴稳定对地观测卫星的星地数传无线链路,得到了在地面站作用范围内均衡接收的波束分布特性。研究结果表明卫星进、出地面站的周向分布是不均匀的,沿卫星飞行方向进、出地面站概率最大,而垂直于卫星速度方向,卫星进、出地面站概率最低;并分析了波导十字缝阵组合天线的覆盖特性。     

地月空间信息网络链路分配算法研究

在设计拓扑时,如何分配每颗卫星上有限的通信终端建立通信链路,构建一个性能良好的网络拓扑,成为了一个重要的研究问题。以平均月球中继卫星到地面站路径距离最小为优化目标,以卫星携带的通信终端数目、月球中继卫星与地面站的连通性为约束条件,提出了基于竞争决策思想的链路分配算法(Link Assignment Algorithm based on Competitive Decision, LAA-CD)和基于模拟退火法的链路分配算法(Link Assignment Algorithm based on Simulated Annealing,LAA-SA),并与贪婪算法进行对比。仿真结果表明,LAA-CD和LAA-SA算法下所得拓扑的平均月球中继卫星到地面站距离均小于贪婪算法,且LAA-CD算法能够有效降低算法的时间复杂度。进一步对比了两种星座,发现相比拉格朗日轨道卫星星座,在月球极轨道卫星星座下所得拓扑具有更小的平均距离,为空间信息网络分配提供技术支撑。     

宇航员用的便携式计算机

航天飞机笫九次飞行期间,宇航员携带了一种便携式的个人用计算机,它能随时显示标明航天飞机位置的世界地图。这种栅极罗盘型的装置还能精确地计算和告诉宇航员他们已在空间呆了多长时间、什么时候将进入阳光或黑暗、到下一个地球观测地区的时间、以及下次与地面站或数据中继卫星联系的时间。     

深空通信中利用GEO卫星的双跳下行链路特性研究

利用现有的地球静止轨道(GEO)卫星资源,构建深空通信中深空探测器到GEO卫星、再到地面站的双跳链路系统。在自由空间链路段载波宜采用较高频率以获得链路增益;在GEO卫星到地面站链路段宜采用10GHz左右的卫星通信窗口以规避大气的相关影响。与传统一跳链路相比,双跳链路系统可以获得更大的信噪比和信道容量,以及更小的误码率。采用现有的GEO地面天线完全能够满足深空通信的要求,提高了系统的可靠性。     

日本设想用超小型地球站

日本邮政省为了利用太空站进行通信实验,正设想在卫星上采用直径10米的两个天线平台,作移动通信及毫米波通信实验。倘若这些通信技术予以确定,就能够用超小型天线实现个人卫星通信。设想的通信实验平台有三种系统:1.综合移动通信系统,在移动体与卫星之间采用超高频段(900/800兆赫);地面站与卫星之间使用12/14千兆赫与20/30千兆     

精密热控技术在太极一号卫星上的应用

为探测空间引力波,中国科学院提出了太极计划,其第一步是通过近地轨道卫星太极一号对核心载荷的关键技术进行验证.由于温度稳定性直接影响干涉仪测距和加速度的测量精度,太极一号卫星提出了（T±0.1）K的高精度、高稳定度温控指标.针对该指标要求设计热控方案,从热组件的选取到单机设备的应用均依照高指标进行控制.为了保证方案实施的有效性,在热设计实现过程中进行了详细的控制.热控方案采用“恒温笼”的设计思路以及三级控温方式,采取主动与被动相结合的原则,实现了在轨飞行（T±0.005）K的高稳定性温控指标.通过对高精度、高稳定度技术的应用研究发现,热控加热方案、漏热控制、控温仪单机的分辨率、测温电路、控制算法、控制精度、测温元件的测温分辨率仍然是制约高精度控温技术的重要因素.      

严格回归轨道的管道导航方法研究

分析了作为参考轨道的严格回归轨道与卫星在轨运行状态的相对运动关系,提出近地遥感卫星的管道导航方法。由于参考轨道的设计只考虑高精度的地球非球形摄动,与在轨卫星的动力学环境存在差别,这导致两者之间存在切航向漂移。基于高精度的轨道动力学模型和位置确定方法,设计了卫星与参考轨道采样点的沿航向对齐算法,从而获取了卫星相对参考轨道采样点的相位时间偏差和卫星在参考轨道编队坐标系切航向平面内的相对运动轨迹,进而引入椭圆的“最小二乘适配法”获取相对运动轨迹的特征量。所研究的管道导航方法可应用于基于GNSS测量数据的卫星自主轨迹保持。     

地球同步轨道光学遥感卫星高精度高稳定度控制技术

介绍了我国新一代地球同步轨道光学遥感卫星控制系统的组成及技术特点,给出了关键部件的技术指标.描述了高轨遥感卫星在高精高稳快速机动、适应斜切遮光罩的全自主阳光规避、地速补偿以及高定位精度设计和实现的控制策略,给出的在轨实际数据遥测曲线验证了设计和实现的正确性,为我国后续更高分辨率地球同步轨道光学遥感卫星的发展奠定了坚实基础.     

利用二星TDOA和FDOA测量及辅助高度信息对地面目标的定位算法及精度分析

卫星探测定位系统对地面辐射源目标定位时,一般利用TDOA(到达时间差)测量,而当辐射源与卫星之间存在相对运动时,也可以测量FDOA(到达频率差).当辐射源的高程已知时,可以利用WGS-84地球椭圆模型作为精确定位模型.据此提出了利用两颗低轨卫星的TDOA及FDOA测量对地面辐射源定位算法,并对定位的算法进行深入的研究,同时推导了定位误差的分布模型.      

激光时间传递技术的进展

激光时间传递是通过激光脉冲在空间的传播来实现地面与卫星时钟或地球上远距离两地时钟的同步。本文介绍了激光时间传递的国内外进展情况 ,重点介绍我们建立的一套地面激光时间比对系统。比对结果表明 ,激光时间传递获得很高的精度和稳定度。     

基于数字技术的高精度守时系统

高精密时间频率系统是现代化战争中实现精确打击的基础,而守时工作是精密时间频率系统的基础和核心内容。随着卫星定位定时系统的不断发展,利用远程传输的标准时间信号在本地获取高精度的时间成为一种相对便宜而方便的方法。对与标准时间服务相关的时间同步方法及守时技术进行了研究和分析,并结合工程实际设计了一种10^-9量级高精度时间同步和保持系统。测试结果表明,该系统应用效果良好,可广泛应用于通讯、电力、交通和计算机网络时间同步等领域。     

基于实时SSR数据的LEO卫星精密单点定位研究

对目前低轨卫星实时定位的方法进行了研究,现在通常采用GPS定位,使用广播星历和普通晶振,实时定位精度一般在10m以内,不能满足高精度实时定位的需求。IGS组织在全球范围内对GPS跟踪分析,生成精密星历、精密钟差产品、按SSR格式的广播星历和钟差修正产品并在网上发布。对这些IGS产品进行了调查,提出在现有测控支持情况下,可以通过高密度上注SSR信息流实现在轨高精度定位。以某型号低轨微小卫星在轨导航增强载荷为应用背景,用IGS03产品中的1057和1058数据对双频GPS接收机的星历和钟差进行修正,采用递推最小二乘估计和LAMDA模糊度固定过对载波相位和伪距信息进行处理,在短时间内获得亚米级定位结果。     

基于GPS的地球资源卫星精密星历外推新方法

随着技术的发展,通过星载GPS接收机直接确定卫星星历成为卫星定位的一个重要手段.GPS接收机获取的卫星星历数据是某一时刻的瞬时状态,要获取连续的卫星星历数据还需要进一步处理.常用的处理方法有几何法与动力学法.在GPS接收机给定瞬时星历频率较低的情况下,几何法的计算误差比较大,特别是只有一组瞬时星历时,无法用几何法进行轨道的外推.在分析地球资源卫星轨道特点的基础上,提出一种新的轨道缩减动力模型,该模型将卫星运动在直角坐标系中分解为简谐运动,利用模型实现了轨道外推的算法.通过试验验证,该算法可以达到较高的精度.      

高分七号卫星高精度控制技术与验证

高分七号卫星（GF-7）控制系统，一方面通过研制甚高精度星敏感器和高平稳度翼板驱动机构（SADA），提高部件性能指标；另一方面采用在轨参数标定、星地闭环补偿等控制技术，进一步提高系统性能。经飞行验证表明，控制系统实现了角秒级姿态测量精度，稳定度达到10-5(°)/s量级，与同类型测绘卫星控制系统比较，姿态测量精度和稳定度均达到中国领先、国际先进的水平，使中国遥感测绘卫星控制能力得到了大幅提升。最后展望了GF-7卫星控制分系统进一步提高控制精度的发展方向。     

Test alert service against very large SEP Events

The Aragats Solar Environment Center provides real time monitoring of different components of secondary cosmic ray fluxes. We plan to use this information to establish an early warning alert system against extreme, very large solar particle events with hard spectra, dangerous for satellite electronics and for the crew of the Space Station. Neutron monitors operating at altitude 2000 and 3200 m are continuously gathering data to detect possible abrupt variations of the particle count rates. Additional high precision detectors measuring muon and electron fluxes, along with directional information are under construction on Mt. Aragats. Registered ground level enhancements, in neutron and muon fluxes along with correlations between different species of secondary cosmic rays are analyzed to reveal possible correlations with expected times of arrival of dangerous solar energetic particles.