用户星天线指向控制设计初探

在数据中继卫星系统中，为保证用户星和中继星间的通信，用户星天线要精确指向中继星。由于天线指向系统和姿态控制系统间存在动态耦合，天线桅杆又有拉伸和扭转变形，所以仅靠卫星的姿态控制不能达到要求的指向精度，必须采用独立的指向控制系统。本文针对这一情况，首先分析了用户星天线指向跟踪信号，并设计单轴天线控制器。仿真结果表明，用典型跟踪信号作为输入，可得到满意的跟踪精度。     

用户星对中继卫星的跟踪规律研究

根据中继卫星系统中用户星跟踪中继卫星的要求，定义了用户星天线坐标系，推导出了用户星天线对中继卫星的跟踪规律。通过该跟踪规律可以推出用户星天线跟踪中继卫星的跟踪角度、角速度和角加速度。同时，在给定系统一定初始条件的情况下，利用该跟踪规律分别推出了用户星最大跟踪角度和角速度与用户星轨道高度和用户星轨道倾角之间的关系。最后利用STK(Satellite Tool Kit)对该跟踪规律进行了间接验证。     

移动卫星通信捷联式天线稳定系统

介绍了一种应用激光陀螺惯性导航系统组成的移动卫星通信的捷联式天线稳定系统 ,给出了天线稳定和跟踪的控制方法和最优值搜索法。采用该系统可测量载体的姿态角和经度纬度 ,借助于惯性系统的输出信号控制天线轴使天线跟踪指定的卫星 ,卫星天线接收的信号可检测出跟踪误差 ,通过伺服系统控制天线转动 ,以使通讯信号为最强。采用了 GPS修正惯性系统的误差 ,成为 GPS/ INS的组合系统。在山区道路上跑车试验结果表明 ,当车的横滚角和俯仰角达到 6°,频率为 1Hz,方位角变化 180°时 ,在此动态条件下根据测量的卫星信号场强可知 ,跟踪误差小于 0 .2°。接收到的电视信号稳定清晰 ,图像和电话信号都是满意的。跑车试验表明 ,天线跟踪卫星的静态和动态精度完全满足了移动卫星通信的技术要求     

船载卫星遥感数据接收天线跟踪精确度改进方法

针对船载卫星遥感数据接收天线的动态跟踪航行特点,提出一种提高船载卫星遥感数据接收天线跟踪精确度的方法。通过天线伺服控制设计和计算机程序,克服船姿扰动对天线跟踪的影响,实现快速捕获目标卫星并进行精确稳定跟踪,从而解决恶劣海况下,船行过程中对X频段低轨卫星全空域、无盲区跟踪和可视区域内的高精度指向跟踪问题。该方法已在雪龙号船载卫星遥感接收处理系统建设中得到应用,可为后续舰船上建设遥感卫星接收系统提供借鉴。     

遥感卫星地面接收系统跟踪技术

在跟踪卫星期间，天线电轴应始终对准卫星，若对不准，将导致接收信号质量变差，甚至收不到卫星信号，这项工作由自动跟踪系统完成．中国科学院遥感卫星地面站接收系统为Ｘ／Ｓ双波段自动跟踪系统，采用单通道跟踪技术，主要接收Ｌａｎｄｓａｔ—５，同时还接收其它遥感卫星．本文对天线系统结构，ＲＦ系统工作原理，单通道跟踪技术、Σ与△信号问的相位差对自动跟性能的影响，实际运行跟踪操作等作了简介．研究表明，跟踪信号中包含的误差信息幅度与Σ和△间的相位差△Φ呈余弦关系．为确保自动跟踪工作处于最佳状态，Σ和△间相位必须严格保持一致。该系统对即将入轨运行的Ｌａｎｄｓａｔ—７和我国的ＺＹ—１等遥感卫星，具备兼容跟踪接收能力．     

中继卫星在轨自动跟踪精度测试方法研究

针对中继卫星在轨自动跟踪精度测试基准值建立和有效数据获取的难题,根据在天线电轴跟踪零点附近角误差电压灵敏度正比于波束指向角误差灵敏度的特性,提出了采用角误差电压灵敏度作为基准值,天线稳定跟踪目标时的方位角误差电压和俯仰角误差电压作为测试数据,通过数据处理得出在轨自动跟踪误差,然后与差波束零点(天线电轴)与和波束接收信号最大值轴之差相加,得出在轨自动跟踪精度的测试方法。并制定测试方案和测试流程,在轨进行了实施。与地面测试结果进行比较,数据相近,验证了测试方法的可行性和有效性。采用该方法测试难度小,便于实施,测试结果不受天线安装误差、卫星姿态变化等因素的影响,解决了中继卫星在轨自动跟踪精度测试的难题。     

航天电子对抗星间天线捕获跟踪技术研究

随着卫星通信技术的发展,星间链路作为传输航天器控制指令信息和遥感数据的通道,应用越来越普遍。星间天线对信号的扫描捕获跟踪是星间链路接收的首要条件。针对航天电子对抗星间天线捕获跟踪的需求,对天线扫描捕获方法进行了研究,给出了仿真分析结果和参数选用建议。     

卫星通信系统邻星干扰分析方法研究

针对多星组网频率复用卫星通信系统的邻星干扰问题,对一种卫星通信系统邻星干扰分析方法进行了研究。首先计算地面站能否同时接收到邻星信号,若无,则不存在邻星干扰,若有,则需分析干扰的影响。其次计算邻星是否在接收天线主波束范围内,若不是,可认为两星的极化方式对接收系统无影响;若是,考虑双星完全重叠的极限情况,分析最严重的邻星干扰,并给出了综合考虑天线、降雨、倾角、冰晶等因素导致的去极化效应的信噪比计算模型。该方法已成功用于我国某卫星星座通信系统设计并通过了在轨测试,误码率满足系统设计要求。研究可为我国其他多星组网频率复用卫星通信系统的研究和设计提供参考。     

新型跟踪与数据中继卫星入轨

6月 30日 ,宇宙神 2 A号运载火箭从卡纳维拉尔角空军基地成功地发射了一颗由美国国家航空航天局(NASA)最新研制的跟踪与数据中继卫星—— TDRS-H。火箭起飞大约 30分钟后 ,卫星与半人马座前级顺利分离。大约 36分钟后 ,位于迪戈加西亚岛的美国空军测控设备接收到了最初的卫星信号。此后大约 2 5分钟后 ,在 TDRS-H首次飞过位于澳大利亚堪培拉省的卫星跟踪站时 ,地面测控站接收到了卫星信号。当日下午 1时 51分 ,直径约为 4 .575m的天线反射器打开。NASA哥达德空间飞行中心的 TDRS项目主管称 ,TDRS-H系统可以大大改善 2 1世纪全球…     

用户星星间链路天线指向控制系统试验研究

仿真验证是设计控制器的重要一环。设计的用户星天线指向控制系统的半物理仿真试验系统是由天线样机及其驱动器、xPC实时仿真平台、图像处理计算机和中继卫星模拟器组成。中继卫星模拟器是试验系统的关键,基于用户星对中继卫星的跟踪规律,设计中继卫星模拟器。试验结果说明该试验系统有助于工程设计用户星天线指向控制系统。     

一种多标校源的高轨伴星时差频差定位算法

针对高轨伴星时差频差无源定位系统中卫星位置、速度、时差和频差等参数的测量系统误差严重影响定位精度的问题,提出了一种基于四个或四个以上已知位置的地面标校源的高斯-牛顿定位算法。该算法首先利用差分法消除星间时差、频差测量的系统误差,再利用标校源的时差频差测量方程组估计出主星和伴星的相对位置和相对速度误差,最后结合时差、频差、地球球面以确定非合作辐射源位置。理论和数字仿真均表明在时差和频差测量的随机误差较小时,本文算法的均方根误差（MSE）接近克拉美-罗下限(CRLB)。
     

编队飞行卫星群的轨道动力学特性与构形设计

编队飞行卫星群由一些相对距离近的小卫星组成,在严格的条件下,若干颗伴随卫星环绕一颗中心卫星作相对运动,相对轨道为特别性质的椭圆,本文研究了编队飞行卫星群的轨道动力学特性,提出了编队飞行的轨道构形设计的原则和方法。     

对空间目标成像的伴随小卫星系统设计

对空间目标（神舟七号飞船）动态成像的伴随卫星系统的有关技术条 件和参数进行了分析和设计。设计双焦距光学系统适应大纵深范围成像,利用偏置动量稳定 减小释放后初始姿态扰动度,配合章动特点扩大观测视场,采用姿态导引律实现对观测 目标 的姿态指向跟踪,并给出满足清晰观测的相机参数设计。该卫星系统设计成功应用于神舟七 号载人飞行任务,并成功完成了首次对飞船在轨运行的全景照相观测,在轨试验结果表明伴 星系统各项技术条件和参数的设计是合理的,可以很好的完成对目标的清晰成像。
     

火星探测天线组阵数据接收技术研究和验证实验

为了满足我国首次火星探测任务的需要，确保探测器有效载荷科学数据的顺利下传，将采用天线组阵的方式进行数据接收。天线组阵数据接收技术在航天工程中的应用国内尚属首次，为此开展了信号合成方法和处理流程的研究，提出了利用模型计算和基于科斯塔斯环的搜索估计相结合的初始时延和多普勒频差快速估计方法。利用现有的密云站50 m天线和昆明站40 m天线，以嫦娥3号着陆器数传信号为实验对象，开展了天线组阵与数据接收技术检验实验。研究和实验结果表明，全频谱合成方法优于符号流合成方法，其合成损耗小于等于 0.45 dB ，可用于我国首次火星探测任务天线组阵的信号合成；初始时延和多普勒频差快速估计方法可提高广域组阵信号互相关的搜索效率；所确定的信号合成技术流程和数据处理方法可用于后续信号合成软硬件设备的研制和开发。     

雷达侦察系统的自检方法

论述了雷达信号侦察系统的自检原理及过程。研究指出，侦收－处理系统的状态变化会对自检信号参数产生影响，信号通过系统的跨越门限会影响侦收信号概率。同时，通过自检可以估测系统当前的性能，采用时域或频域自检方法可测定自检信号的基本参数。     

航天器遥控FPGA片上容错设计技术研究

结合深空探测项目研制任务研究遥控数据接收处理电路FPGA片上容错设计技术。在研究航天器遥控数据接收处理电路数据模型的基础上,提出遥控数据接收处理电路FPGA片上小粒度自主备份容错设计方法;应用此新方法进行遥控指令通道FPGA设计优化;针对FPGA缺陷成团性,进行遥控指令通道FPGA布局优化,最终设计出能够自主容错,容错能力更强,可以应对缺陷成团性影响的新一代遥控指令通道FPGA。这一FPGA的实现,验证了文中提出的新方法,也为未来深空探测项目、微小卫星等提供新的遥控产品。     

基于信号重构的雷达与雷达对抗侦察一体化接收技术

针对雷达接收机和雷达对抗侦察接收机存在的不同特征,提出了基于信号重构的雷达与雷达对抗侦察一体化接收技术。首先利用复指数调制滤波器组将中频带宽分解为若干子带,再通过频谱感知和信号重构实现非均匀动态信道化,最后利用非均匀动态信道化技术分别接收雷达回波信号和辐射源直射信号。为了满足一体化接收机的瞬时动态范围、灵敏度、监视带宽以及频率分辨率等性能指标的要求,本文引入一种大M值高阻带衰减原型滤波器设计方法。理论分析和仿真试验表明了该一体化接收技术的有效性。
     

连续波雷达信号的侦收与处理

叙述分析处理连续波（ＣＷ）信号的重要性，并介绍测定ＣＷ信号频率特征的方法。讨论了运行载体上的ＣＷ信号频率的调制特性和多普勒频移以及侦收系统噪声对测定信号频率的影响。     

双色副面组合馈电技术应用实例

CBERS遥感卫星地面接收系统为X/S双波段自动跟踪系统。介绍该系统天线馈源的工作原理。系统天馈部分采用双色副面组合馈电技术,X-波段为五喇叭SCM 自动跟踪馈源,工作于后馈;S-波段为ESCAN自动跟踪馈源,工作于前馈     

空间对称型二次反射太阳能聚集系统能量传输特性

聚光光伏系统的聚光比和聚集太阳能流密度分布的均匀性是评价其性能的重要指标,基于几何光学原理,建立了对称型二次反射聚集系统的数学物理模型,理论分析了偏轴聚集器倾角、二次斜面倾角等聚光系统的结构参数对能流密度均匀性和聚光比的影响,提出了优势参数组合;并采用射线踪迹蒙特卡罗法(MCRTM)对太阳光的聚集传输过程进行模拟,分析了接收面的能流密度分布特性。结果表明,对称型二次反射聚集系统在偏轴抛物面倾角、二次斜面倾角以及接收面高度参数的适当组合之下,聚光比适中,能流分布均匀,适宜用于空间聚光光伏发电。