一种基于北斗RDSS短报文的天基测控方法

主要针对未来商业卫星大规模发展需求,基于天地一体化测控网络体系,探索研究了北斗短报文测控的可行性。以北斗导航星座作为天基测控平台,以低轨卫星作为测控服务对象,研究了基于北斗短报文的新型天基测控方法,进行了该天基测控系统总体方案设计和测控数据流程设计。提出在低轨航天器上搭载北斗短报文终端作为测控载荷,利用北斗卫星无线电测定业务(RDSS)短报文基本通信通道,充分考虑RDSS数据协议约束,采用兼容当前测控协议帧结构的方式,对帧结构进行适应性移植,证明RDSS短报文测控体制可以满足一般民商用小卫星、立方星等航天器测控通信需求。最后根据系统设计及体制论证结论,对基于北斗RDSS短报文的测控服务能力进行了综合分析,证明该测控应用模式可满足卫星日均在轨测控通信数据量需求。     

空天地信息一体化网络架构与协议

对空天地信息一体化网络体系架构及协议作概念研究,包括空天地一体化信息网络拓扑结构、网络系统组成,以及网络模型和相关协议。     

航天测控雷达标准化信息处理平台架构研究

随着航天测控雷达功能的多样化和复杂化，传统的根据场合和需求专门定制的雷达信息处理设计方法逐渐显现出设计周期长、灵活性差的弊端。结合航天测控雷达的任务特点和应用需求，按照标准开放体系架构的总体思想，设计航天测控雷达标准化信息处理平台的新型架构，给出其中的总线结构、高速互联协议、通用处理模块等关键硬件实现方式。航天测控雷达标准化信息处理平台未来可为信号处理、数据处理、任务管理等提供统一的支撑和部署平台，实现系统业务处理一体化。     

天地信息网络协议融合技术综述

天地信息网络融合可以实现空间与地面网络资源的充分共享和高效利用，国内外已提出多种天地一体化信息网络架构并从不同角度进行理论研究和关键技术攻关。面向CCSDS数据系统体制与空间通信协议规范（SCPS），在分析CCSDS协议体系结构及其应用发展基础上，讨论卫星链路应用TCP/IP的问题与关键机制，并综述星地一体化协议IPoC（IP over CCSDS）的技术研发与仿真研究进展。通过分析空间CCSDS协议体系与地面IP网络机制，为天地信息网络融合系统设计与网络协议研究提供参考。     

我国航天测控技术的发展趋势与策略

航天测控系统对促进航天事业发展负有重要责任。为适应我国航天事业的发展，测控技术总体水平尚需进一步提高，测控网的整体功能还必须得到增强和拓宽。应尽快提高航天器测轨定位精度，测控通信覆盖率和多星运行管理能力;建成完善的天地一体化航天测控体系，并在天地应用数据传输和空间信息综合处理管理方面发挥作用。本文在分析我国航天测控系统的任务和目前技术差异的基础上，结合实际对未来发展趋势与策略归纳了一些认识。     

从IRIG 106看遥测网络标准TmNS发展

最新的国际遥测标准IRIG 106-19更新了遥测网络标准TmNS部分。以IRIG 106为基础,概述TmNS的概念及发展,介绍网络遥测标准的技术框架,分析TmNS的关键技术,提出TmNS未来发展趋势以及网络化遥测带来的启示。     

新一代大型运载火箭靶场发射测控系统构想

测控系统是航天发射任务中不可缺少的支持保障系统，为适应未来我国新一代大型运载火箭的发射任务，本文提出建立一个低成本、高效率的运载火箭发射测控系统，其作用为运载火箭发射任务提供测控支持服务，这样将大大增强运载火箭发射的灵活性，降低发射成本，并且对这一发射测控系统组成结构和体制提出了初步构想。     

航天器异地测控链路无线联试系统设计

针对当前测控链路无线联试系统无法满足航天器异地无线联试需求的问题,提出了一种基于远程以太网络的无线联试系统架构,围绕任务需求开展射频-数据一体化处理、远程网络数据加密传输和远程网络数据传输服务质量(QoS)保障等关键技术研究,并通过搭建原型系统和测试环境对系统功能进行了验证。提出的异地无线联试系统架构可为后续各类航天器在发射场等的异地联试系统设计提供参考。     

智能天地一体化网络的卫星跟踪测控技术综述

随着卫星互联网和我国航天测控技术的不断进步,航天测控网络朝着智能化、一体化的方向发展,在自主测控、资源分配等方面进展良好。因此,建立智能天地一体化的航天测控网是我国航天未来发展的重要目标。针对智能航天测控网中的跟踪测轨、遥测和遥控三个方面,分别介绍了相关原理与技术。同时,结合CCSDS提出的空间数据链路标准协议详细介绍了TM、TC、AOS、Proximity-1以及USLP标准,分析了不同标准所使用的技术与实际应用。本文从数据链路层和物理层的角度介绍了智能航天测控系统的工作原理及技术要求,为我国智能天地一体化卫星测控通信网的研究提供参考并予以展望。     

一种超视距组网无人机载通信系统设计

针对超视距集群作业需求，提出将Ka频段高通量卫星技术与TD-LTE协议区域组网技术相结合，构建一种“1+N”架构的无人机载测控通信系统。通过方案介绍，阐述了卫星、组网、载荷等模块的设计思路、方案选型及实物设计结果，明确核心单元特点。详细论述了异构网络通信、平滑低延时传输、信源加密等关键技术，并完成链路余量计算、带宽时延测试及飞行试验。试验结果表明：系统任意终端间双向通信稳定可靠，方案设计合理可行。相比于卫星、组网单模通信方式，系统在长航距集群测控、任务协同、临场机动及应用资费等方面具有明显优势，为后续构建空天一体化多平台支撑通信系统，提供工程实践参考。     

航天测控雷达标准开放系统架构研究

传统航天测控雷达采用封闭/半封闭的系统架构,系统功能和设备架构紧耦合,导致雷达改造升级实施难、拓展提高潜力小、维修保障工作繁。参考标准开放式体系架构的思想,对航天测控雷达进行功能域分解,形成航天测控雷达标准开放系统的软硬件架构,设计界面清晰、定义明确、层级合理的航天测控雷达系统功能视图。通过航天测控雷达标准开放系统架构研究,可缩短研制周期、降低维护费用,便于功能扩展。     

遥测网络系统发展与展望

遥测系统对于评定航空航天飞行器飞行试验结果、故障定位、健康监测和趋势预测等具有非常重要的意义。近二十年来，高码率遥测体制、双向通信及网络化遥测等需求不断增长，美国靶场司令委员会（RCC）下属机构靶场仪器组（IRIG）将遥测网络系统TmNS纳入到IRIG 106标准中，代表了下一代遥测系统的发展方向。在介绍TmNS发展历程的基础上，对TmNS的概念定义、典型架构、分层模型和网络数据消息、系统配置管理、时间同步、服务质量QoS、路由、源选择、安全等关键技术进行阐述和分析，结合我国遥测技术发展现状，总结其对我国遥测技术发展的启示，并对TmNS后续发展进行展望。     

运载火箭天基测控天线覆盖性能分析

相控阵天线是运载火箭天基测控系统的重要组成部分,天线波束指向的正确性决定了天基测控系统工作的有效性。文中对造成天线波束指向偏差的影响因素进行简述,并以某型号飞行弹道为例,重点分析运载火箭姿态角误差对天线波束覆盖性能的影响。分析方法可作为运载火箭天基测控系统设计和工程研制的参考。     

无人机测控通信自组网技术综述

在天地一体化信息网络建设中,多无人机测控通信组网可有效拓展其作业范围,提升系统整体抗毁能力。首先从概念、分类、军用产品、民用发展前景等方面概述无人机系统,然后综述无人机测控自组网的技术现状、移动模型、信道模型以及网络架构,最后重点分析美军及北约典型的机载数据链系统,为无人机测控组网系统设计提供参考。     

天地测控资源一体化调度模型

测控资源的天地一体化调度是一个具有多时间窗口、长时间窗口等复杂约束的优化问 题。借鉴低轨卫星测控调度任务需求描述方式,在对中高轨卫星的轨道测量和轨道保持等需 求进行分析的基础上,给出了适于调度算法设计的高中低轨任务需求规范化描述;针对天基 和地基测控资源的测控特点,以卫星任务需求加权满足率最大为目标,建立了天地资源的一 体化调度模型;并设计了基于遗传算法的调度策略。仿真表明,所建模型和算法是可行的。
     

天地一体化网络中的航天器IP网络设计

为了将地面IP网络技术应用于航天器内部设备间的数据通信,并实现与地面站的互连,根据航天器与地面站之间通信链路的特点,提出一种IP网络协议体系结构,实现天地一体化网络通信。在航天器上采用以太网协议完成内部网络数据交换,配置天地网关设备完成与地面测控通信网络之间的IP包交换;地面测控通信网络采用计算机IP网络,并配套相应的天地网关设备,完成与航天器的IP包交换。根据航天器数据的特点,提出一种速率控制策略,优先传输控制数据,控制图像话音数据周期平均速率,控制试验数据IP包平均速率。地面仿真试验及实际系统测试结果表明:文章提出的航天器IP网络设计,适应航天器与地面站的通信链路,可直接应用于高、中、低轨航天器的天地一化网络通信,也可为后续月球、火星等探测任务提供参考。     

高轨飞行器主动段双向测控陆基导航方案

高轨飞行器主动段飞行过程中,倒置GPS导航等传统陆基导航方案存在资源需求高、导航精度差等问题。研究了地天地双向测控(TTC)陆基导航方案和天地天双向测控陆基导航方案,建立了时序分析模型,阐述了天地天双向测控陆基导航方案的定位数据使用延迟约为地天地双向测控陆基导航方案的1/2。通过理论分析推导和仿真验证,对比了不同陆基导航方案的资源需求、导航精度及位置速度准确度。结果表明:双向测控陆基导航方案相比传统陆基导航方案对地面站资源需求少,导航精度高,且天地天双向测控陆基导航方案的位置速度准确度更高。     

天地联合测控鲁棒性路由算法

针对未来海量飞行器的测控需求与中继卫星有限资源之间的矛盾,在天地联合组网测控架构的基础上,设计了基于时变图的时延保障鲁棒性路由算法,以满足测控任务低时延、高可靠的通信要求。首先,构建时间扩展图(TEG),精准表征天地联合网络的时变拓扑、链路时延与业务需求;然后,将时延保障鲁棒性路由问题建模为最短时延备份路径问题,采用贪心思想和增广路径回退机制,设计基于TEG的最短时延备份路径算法,高效获取两条低时延且互为链路备份的端到端路径,为测控业务传输提供鲁棒性保障;最后,分析了时间复杂度并给出算法应用示例。相比于传统备份路由方法,所提算法能够构建时延性能较好的备份路径(仅增加0.01 s),100%保障单链路失效情况下测控业务传输不中断。     

适用于天地一体化网络的无证书密钥协商协议

为了保证天地一体化网络中用户信息的传输安全,改进传统方案的高时延等问题,本文提出一种轻量级的无证书密钥协商方案。首先,本文分析无证书密钥协商协议系统模型,针对天地一体化网络的特点提出协议需要满足双向认证、抗重放、完整性等安全需求。其次,本文选择一种轻量级的无证书加密方案,在此基础上提出密钥协商协议,满足天地一体化网络的资源和安全要求。最终,本文对提出的密钥协商协议进行BAN(Burrow-Adadi-Needham)逻辑安全性分析,并结合软件对协议性能仿真进行比较,结果表明：该方案在满足网络安全性需求的同时实现高效快速的协商。     

一种用于近地轨道航天器的天地网络一体化方案

当前空间通信的发展趋势是空间通信网与地面通信网融合,建立天地一体化的信息传输系统。针对航天器内部网段设计和CCSDS空间链路承载网际协议业务(IP over CCSDS)的协议转换技术开展研究,提出一种适用于近地轨道航天器的天地网络一体化方案,并通过研制航天器网关实现了网际协议(IP协议)与空间数据系统咨询委员会高级在轨系统(CCSDS AOS)空间数据链路协议的相互转换,并对服务质量(Qo S)保证方法进行了设计,试验结果表明,文章提出的方案可用于构建天地一体化互联网络。