用户星高度对中继卫星星间链路的性能影响

数据中继卫星(简称中继星)系统可为各种用户星提供优质服务,但用户星轨道高度严重影响了中继星与用户星之间的星间链路(IOL)性能。文章通过数学模型来计算IOL自由空间损耗的极值和中继星星间天线的视场角,并用STK进行了仿真验证。基于此模型,对近地圆轨道航天器和导航卫星两种用户进行了实例分析。发现对近地圆轨道用户星,自由空间损耗的最大值与最小值之差和天线视场角均不大,设计时不需要特别考虑;而对导航卫星用户,两项参数值分别高达15dB和大于35°,需采用相应措施来避免过设计和解决视场角大的问题。     

我国第二代中继卫星首星发射成功

<正>3月31日23时51分,西昌卫星发射中心,在巨大的轰鸣声中,长征三号乙运载火箭划破夜空,将天链二号01星托举升空,卫星准确进入地球同步转移轨道。天链二号01星是我国首颗第二代地球同步轨道数据中继卫星,由中国空间技术研究院抓总研制,主要用于为飞船、空间实验室、空间站等载人航天器提供数据中继和测控服务,为中、低轨道遥感、测绘、气象等卫星提供数据中     

国外跟踪与数据中继卫星一瞥

跟踪与数据中继卫星，以其较大覆盖转发地球站对中、低轨道航天器的跟踪测控信号，并对中、低轨道航天器发回地面的数据。图像、话音等信息，进行实时、连续中继等优势，逐渐成为发展航天技术越来越重要的项目。美俄跟踪与数据中继卫星早已组网运行，并在发展后续系统；欧空局和日本在这种卫星的发展上以其新思路和技术途径，大有后来居上之趋势。近年各有关国家的数据中继卫星都在研制中，但美国军用数据中继卫星发射了第二代的第一颗（SDS－2），这是一种大椭圆“闪电型”轨道卫星，用于KH系列成像侦察等卫星中继数据。1989年和1992年发…     

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。     

填补我国航天技术空白的中继卫星系统

我国第一颗中继卫星—天链-1的01星于2008年4月25日成功发射,顺利定点并正常运行,对中低轨用户航天器的轨道覆盖率达到50%;2011年7月11日02星成功发射,把对中低轨用户航天器的轨道覆盖率提高到75%左右;2012年7月25日天链-1的03星成功发射,使我国中继卫星系统对中低轨用户航天器具有了近100%的轨道覆盖率。     

天链二号01星的独门绝技

<正>3月31日23时51分,在西昌卫星发射中心,长征三号乙运载火箭呼啸着划破夜空,将天链二号01星送入太空,卫星准确进入地球同步转移轨道。这一刻意义非凡,它标志着我国第二代地球同步轨道数据中继卫星的首颗星正式开启征程。中继卫星主要是服务于航天器的卫星。通俗地讲,中继卫星就是一个位于36000公里上空的数据中转站,可以"居高临下"观测在中低轨道运行的     

数据中继卫星:把测控站搬上太空

2021年12月14日,天链二号02星在西昌卫星发射中心成功发射,这是我国第二代中继卫星系统的首颗装备星,将为载人航天器、卫星、运载火箭以及非航天器用户提供数据中继、测控、传输等服务.我国发射中继卫星数量增加至7颗,两代中继卫星相互兼容、在轨协同组网工作,天基中继系统的稳定性、可靠性、灵活性及服务能力进一步提升,将为我...     

神奇的太空二传手——美国“跟踪和数据中继卫星”

今年6月,美国将用“发现”号航天飞机发射第7颗“跟踪和数据中继卫星”——TDRS—G,这意味着它即将完成太空跟踪和中继网。 所谓跟踪和数据中继卫星,是指转发地球站对中、低轨道航天器的跟踪、遥控信息和转发航天器发回地面的数据的通信卫星。     

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.      

跟踪与数据中继卫星系统的实际应用

今年3月中旬“挑战者”号航天飞机将把第一颗跟踪与数据中继卫星(以下简称为TDRS-A)射入轨道,定点于西经41°。它是目前地球同步轨道上功能最强的一颗通信卫星,对于轨道高度在200公里以下的各种空间飞行器有55％的轨道覆盖能力。如其姐妹星TDRS-B能在今年7月份也由“挑战者”号航天飞机发射并定点于西经171°的话,那么由两颗TDRS卫星组成的跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)则可对轨道高度在200公里以下的卫星用户实     

中继卫星(TDRS)支持环月探测器的研究

给出了基于轨道根数的跟踪与数据中继卫星(TDRS)对月球探测器的可视算法,分析和比较了地面站和TDRS对月球探测器的测控跟踪能力.结果表明,与依靠地面站相比,使用TDRS后,在不考虑月球遮挡情况下,对环月探测器的测控覆盖率可由50%提高到99%.存在最大月球遮挡时也能达到60%,大大提高了对环月探测器的测控能力.最后讨论了TDRS跟踪环月探测器对TDRS卫星平台的要求,提出了地面站与TDRS相结合的测控方案.在当前TDRS天线运动范围受限情况下,仍能实现对月球探测器的大范围测控覆盖率.      

航天测控网资源均衡分配的调度方法

研究了航天测控网资源集中管理、统一分配的工作模式,以及满足多星测控任务的测控网资源调度方法。提出了测控网均衡调度的方法。首先面向任务,将卫星测控任务按优先级划分,按最优分配的原则进行分配,使测控网能够支持的任务数量大;在此基础上,考虑测控站负荷和备份再进行优化,使测控网内各测控站的负荷均衡。相比其他方法,考虑了任务执行的成功概率,各测控站任务分配更均匀,便于测控网的管理。     

月球背面探测任务多目标协同控制模式设计

月球背面探测需要中继卫星提供中继通信支持,实现地面测控网对月面探测器的控制。为解决月球背面探测任务过程中和环月探测卫星等多个航天器目标的相互控制及其与地面测控网之间的复杂协同控制问题,提出了协同控制关联目标描述方法,明确了控制目标和上行路由的概念和确定原则、上行路由测控网资源分配原则,设计了基于时间窗口的中继测控资源分配方法、多目标协同控制的标称计划模式、遥操作规划模式和上行控制模式。经过"嫦娥4号"天地大回路无线联试和"鹊桥"中继卫星在轨飞行证明,设计是合理可行的。     

Overview of TDRSS

The National Aeronautics and Space Administration (NASA) has developed the Tracking and Data Relay Satellite (TDRS) System (TDRSS) for operational tracking and communications support of low Earth-orbiting satellites. TDRSS currently consists of five geosynchronous spacecraft and the White Sands Complex (WSC) at White Sands, New Mexico. The Bilateration Ranging Transponder (BRT) System (BRTS) supports range and Doppler measurements for each TDRS using standard user tracking services. These measurements are used to generate well-determined ephemerides for the TDRSs. TDRSS provides S-band and Ku-band services through the single access (SA) antennas and S-band services through the S-band multiple access (SMA) phased array. TDRSS is capable of supporting coherent range and two-way Doppler tracking as well as noncoherent one-way return-link and one-way forward-link Doppler tracking of user spacecraft. Accurate one-way return-link tracking, which can use SMA, the most available TDRSS resource, requires a stable oscillator onboard the user spacecraft as the source of frequency. Two-way and one-way return-link tracking measurements are used for ground orbit determination for navigation and precise positioning; one-way forward-link tracking is used for autonomous onboard navigation with achievable accuracies better than those of the Global Positioning System (GPS) Precise Positioning System (PPS). This overview will discuss the various tracking and navigation capabilities of TDRSS, as well as many of the operational and research applications that have been conducted for missions such as Landsat-4, Ocean Topography Experiment (TOPEX)/Poseidon (T/P), Cosmic Background Explorer (COBE), and Extreme Ultraviolet Explorer (EUVE).     

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。     

Precision orbit determination for TOPEX/Poseidon using TDRSS doppler tracking data

Precision orbit determination on the TOPEX/Poseidon (T/P) altimeter satellite is now being routinely achieved with sub-5cm radial and sub-15 cm total positioning accuracy using state-of-the-art modeling with precision tracking provided by a combination of: (a) global Satellite Laser Ranging (SLR) and Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite (DORIS), or (b) the Global Positioning System (GPS) Constellation which provides pseudo-range and carrier phase observations. The geostationary Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS) satellites are providing the operational tracking and communication support for this mission. The TDRSS Doppler data are of high precision (0.3 mm/s nominal noise levels). Unlike other satellite missions supported operationally by TDRSS, T/P has high quality independent tracking which enables absolute orbit accuracy assessments. In addition, the T/P satellite provides extensive geometry for positioning a satellite at geostationary altitude, and thus the TDRSS-T/P data provides an excellent means for determining the TDRS orbits. Arc lengths of 7 and 10 days with varying degrees of T/P spacecraft attitude complexity are studied. Sub-meter T/P total positioning error is achieved when using the TDRSS range-rate data, with radial orbit errors of 10.6 cm and 15.5 cm RMS for the two arcs studied. Current limitations in the TDRSS precision orbit determination capability include mismodeling of numerous TDRSS satellite-specific dynamic and electronic effects, and in the inadequate treatment of the propagation delay and bending arising from the wet troposphere and ionosphere.     

基于视线测量和轨道预报高轨非合作目标相对导航方法

对于非合作目标,由于中远距离星上相对测量手段有限,大多情况仅能获得视线角信息.仅视线测量相对导航方法在GEO轨道条件下滤波精度低、可观测性差.提出一种基于星间视线方位测量和轨道预报信息结合的非合作目标相对导航方法.建立基于星间相对运动模型的状态方程和基于星间视线测量和轨道预报信息的观测方程,分别选取了扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波两种方法,仿真分析了轨道预报信息精度和滤波方法对导航精度的影响.     

“龙江2号”月球轨道微卫星定轨分析

微纳卫星深空探测任务中,通常所分配的测控资源有限,因此有必要对有限测控资源条件下微纳卫星的定轨精度进行分析。以微纳卫星深空探测为背景,采用"龙江2号"微卫星的轨道测量数据对其定轨精度进行了分析。"龙江2号"微卫星只有USB轨道测量数据,且环月段测控资源相对紧张,每天有两站跟踪,共约3～4 h的轨道测量数据。首先介绍了"龙江2号"微卫星飞行任务及其飞行过程中影响测定轨的因素;其次给出了定轨的动力学模型,对微卫星地月转移段的定轨精度进行了分析;最后通过分析摄动力、动量轮卸载以及数据弧段长度的影响,给出了微卫星环月阶段所使用的定轨策略,并通过重叠弧段比较的模式,给出了微卫星环月段的定轨精度。研究结论可以为后续微纳卫星深空探测任务提供有益参考。