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。     

大型挠性卫星的工程建模方法

以跟踪与数据中继卫星 (TDRS)为背景 ,探讨了大型挠性卫星的工程建模方法。首先建立了基于混合坐标法的TDRS动力学模型 ,然后应用本文提出的基于结构参数优化的动力分析方法得到整星的动力特性参数。     

太阳同步轨道卫星中继测控天线覆盖特性优化研究

我国天链一号数据中继卫星系统的初步建成,大大提高了低轨用户卫星的测控效率,但用户卫星中继测控天线有限的波束角影响了其对数据中继卫星系统的覆盖率。为此,文章提出一种垂直于卫星轨道面方向的准半球状增益中继测控天线布局方式,适用于整星尺寸较大或使用晨昏轨道的太阳同步轨道(SSO)卫星。这种方式充分利用该方向对中继卫星的长时间可视弧段,能有效提高中继测控的覆盖率,对天链一号数据中继卫星系统的覆盖率在95%以上。同时,单个中继测控弧段的平均时长约为60min,弧段之间的平均等待时间约为20min。其覆盖特性的各项指标相比于常规的对天面中继测控天线具有明显的优势,能显著提高中继测控任务的实时性和灵活性。     

中低轨道卫星多星测控存在的问题及其改进措施

在分析了中低轨道卫星的测控特点与难点的基础上，讨论了地面S频段测控网多星测控存在的问题，并提出了采用高效动态的测控资源调度方法、建立完善的服务等级体系、完善远程监控体系、简化USB测控站面向任务的实时处理过程、增配多星同时测控的S频段测控设备、充分利用USB活动站、租用(或建设)高纬度测控站等改进措施，以提高多星测控能力，适应“在轨卫星数量多、卫星相继过境时间间隔短、多星同时过境”的多星测控需求。     

中低轨道卫星星座间的激光链路

阐述在中低轨道卫星星座全球通讯网络中应用的激光星间链路与在中继星间应用的激光星间链路相比，所具有的明显的优势。同时给出了应用于小卫星上的小光学用户终端的基本组成，并指出了当前在中低轨道卫星星座激光星间链路研究中所应当进行的主要研究方面。     

新的通信卫星使天基数据系统提速

NASA发射第三颗跟踪与数据中继卫星 TDRS- J。它将能以比计算机的 5 6 K modem快 5 0 0 0倍的速度从地球轨道航天器下传数据 ,传输近实时的视频或高分辨的数字图像信息。2 0 0 2年 12月 5日 ,美国空军在东部卡纳维拉尔角发射场使用宇宙神 2 A运载火箭发射了一颗跟踪与数据中继系统卫星 (TDRS- J) ,这是美国空军自从 1983年第一次发射 TDRS卫星以来的第十次发射。两周后 ,TDRS- J卫星将从现在的转移轨道升入大约 35 90 0 km的地球同步轨道。TDRS- J卫星是第二代 TDRS卫星中的第三颗 ,卫星发射重量 3196 kg,由波音卫星系统公司…     

多用户多任务的中继卫星捕获跟踪技术研究

针对中继卫星用户数量及跟踪任务不断增多,跟踪模式复杂,任务响应速度要求快的特点,文章给出了对单个用户星捕获跟踪的典型过程,进而提出多用户多任务捕获跟踪策略,其可根据用户星类型、用户星优先级、任务中继服务时刻、可服务时间窗口等条件,经过合理的任务规划,可以同时实现为多个用户服务、优化星地资源配置、简化操控技术。文中应用两副天线跟踪6个目标,验证了中继卫星完成多用户多任务捕获跟踪任务的可行性。     

基于TDRSS的低轨卫星定轨方法研究

利用跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）组成天基测控系统对低轨卫星进行轨道确定，并讨论了低轨卫星在TDRSS系统覆盖区域的时间段，以改进的Gauss-Newton算法为基础，设计了非线性迭代的微分轨道改进算法，有效抑制了算法截断误差。仿真实验证明基于TDRSS的测控技术可显著提高测控覆盖率，减少地面测控站压力，有效确定低轨卫星轨道，定轨位置误差小于20m，速度误差小于0．01m／s，能满足一般低轨卫星的定轨精度要求。     

从卫星遥测到空间数据系统

在信息技术飞速发展的今天 ,遥测早已超出原有的范围 ,遥测作为一门独立学科的边界正在逐步淡化与模糊 ,实际上 ,卫星遥测、遥控、跟踪测轨早已和星地间的信息链路融合在一起了。我在 6 0年代从事探空火箭及卫星的测控工作 ,70年代从事微波统一测控和静止轨道自旋卫星的同步测控 ,深感卫星遥测已和其他信息传输系统结合 ,要硬性将其单独分割出来 ,将造成很大的损失和浪费。国外从 6 0年代测控射频综合到 80年代星上数据统一管理 ,到如今空间飞行器的测控 ,将按照国际空间数据系统咨询委员会 ( CCSDS)的意见纳入到空间数据系统 ,并发展了高…     

实践四号卫星的跟踪,测量和控制

超短波测控系统,主要用于对中低轨道卫星的跟踪、测量和控制。用该设备对实践四号这种高轨道卫星进行跟踪、测量和控制是有史以来的第一次。由于该卫星轨道高、寿命长,有许多不同于近地卫星的特点和任务要求,给地面测控的组织、管理和设备技术状态的设定带来了不少问题,其中最突出的是单圈跟踪时间长(大于2h)和要求地面设备作用距离远(最大距离大于40000km)。对于上述问题,由于受发射功率,天线增益等条件限制,设备作用距离有限,必须充分挖掘地面设备潜力、合理的组织管理才能完成对实践四号卫星的跟踪、测量和控制任务。     

风云二号卫星地面控制系统自适应同步控制方法

针对风云二号07星测控实施过程中部分姿章联控参数未能正常执行的系统间时序控制不同步问题,研究提出一种地面控制系统自适应同步控制方法,分析卫星历史数据得到有效接收时间区间,取所有有效接收时间区间的交集得到最终有效接收时间区间。经验证,方法可有效解决系统间时序不同步的问题,精度高,控制效果好。     

FY-2C星地面应用分系统指令与数据获取站

介绍了风云二号(FY-2)C星地面应用分系统数据与指令接收站(CDAS)的主要技术指标、工作流程,以及与C星的星地接口与地面应用分系统其他部分的接口.说明了CDAS的天伺馈、信道、图像获取(IAS)、三点测距(TRRR)、数据收集(DCP)、遥测遥控(TT&C)、卫星模拟器、标校、时间统-、低速信息传输(LRIT)信息编码与发送等子系统的组成与功能.阐述了C星CDAS的设计原则,以及用群调技术实现DCP的数据解调、用扩频伪码进行TRRR定位、图像处理、TT&C增加图形化界面控制、正交相移键控(QPSK)解调器抗长连"1"功能等关键技术.在轨测试和试运行期间,C星的CDAS不仅解决暴露的问题,而且进行适应性调整.验收前测试结果表明,其功能及技术指标满足业务运行要求,设备工作正常、性能稳定.     

FY-2气象卫星在轨管理工程测控关键技术(上)

介绍了风云二号(FY—2)地球静止轨道自旋气象卫星工程测控的关键技术。分析了位置保持、姿态确定、星蚀和日凌的原理，给出了位置保持、姿态控制策略和地影、月影、日凌预报算法。并提出了一种检验定姿结果正确性的方法，提供了相应的工程计算参数。这些策略都已成功地用于FY—2卫星的在轨管理工程测控。     

国外中继卫星对航天器交会对接的测控通信支持

中继卫星系统的天基测控通信是近代航天技术的重大突破,它能够有效地满足航天器交会对接的测控通信需要。文章分析了美国＂跟踪与数据中继卫星系统＂（TDRSS）和欧洲＂阿特米斯＂（ARTEMIS）中继卫星对＂自动转移飞行器＂（ATV）与＂国际空间站＂（ISS）交会对接任务的测控通信支持,总结了国外中继卫星系统支持航天器交会对接...     

Integrated RF-optical TT&C for interplanetary telecomms

Science return and high bandwidth communications are one of the key issues to support the foreseen endeavours on next generation missions [J.L. Gerner, Telemetry, tracking and command of satellites—a perspective, TT&C 2004 Workshop, 7–9 September 2004]. Interplanetary telecommunication systems are required that support the foreseen endeavours. Given the same constraints in terms of mass, power and volume a laser communications terminal can offer an increase in telemetry bandwidth over classical RF technology allowing for a variety of new options, specifically to missions that require large distances, such as to the Moon, to liberation points L1 and L2, ultimately aiming at deep space missions. An increase in telemetry data rate allows the mission to consider the processing of raw scientific data to take place on ground, making use of latest technology further developed during the cruise phase of the probe, rather than applying data pre-processing on-board the satellite. Enhanced sensing techniques that generate more science data return could be used and access to data during flight could be faster. Results of on-going activities will be presented, comprising PPM laser communications and advanced tracking concepts. An overview will be given of the system concept for an integrated RF-optical TT&C transponder. Results will be shown from hardware tests on communications performance in inter-island test campaigns.     

卫星编队飞行输出反馈姿态协同跟踪控制

针对卫星编队飞行姿态协同跟踪的控制过程中角速度信息不可测及外界常值干扰的问题,提出输出反馈协同控制器的设计方法。首先,利用绝对及相对姿态误差信息设计含有积分项的滤波器,并在控制器中引入滤波器的输出信息;同时,考虑到卫星的模型不确定性,设计自适应估计器以对卫星的转动惯量进行在线估计。此外,论证了当卫星编队的通信拓扑结构满足无向树形结构的条件时,仅对任意一颗卫星期望姿态可知即可使整个系统协同收敛于期望值。设计的控制器无需卫星角速度信息即可使角速度信息协同达到期望值,并且引入积分项使得闭环控制系统对常值干扰有良好抑制效果,同时给出降低系统的信息通信压力的分析。最后将提出的算法应用于无需角速度信息反馈的卫星编队飞行的协同控制,仿真结果表明该方法的可行性与有效性,具有实际的应用前景。     

导航星座的任务重构技术研究

以COMPASS卫星导航星座为对象,研究了导航任务的重构技术。首先,对COMPASS卫星导航星座的主要性能进行了分析和仿真;其次,分析了星座中部分卫星失效后对导航性能的影响;最后,提出了分别利用在轨运行的高、中、低轨卫星及临近空间飞行器进行任务重构的方法,并对重构后的导航性能进行了仿真。仿真结果表明：提出的任务重构方法对于保证导航星座的正常运行是有效的。同时,对于研究飞行器应急测控技术具有借鉴意义。     

跟踪与数据中继卫星柔性动力学建模

研究了大型跟踪与数据中继卫星动力学建模问题。首先结合模态综合和混合坐标方法介绍了中继卫星柔性动力学一般模型建立过程;根据工程需要重点对所建立的一般动力学模型利用模态综合进行降阶处理,给出了工程实用的低阶动力学模型和各耦合系数的计算表达式;最后通过一个工程实例对模型进行了验证。     

面向空间近距离操作的机械臂与服务卫星协同控制

针对航天器在轨服务任务中涉及的空间近距离操作需求,提出一种机械臂与服务卫星协同控制方法。首先建立了机械臂和服务卫星组合体动力学模型以及服务卫星和目标卫星相对位姿耦合动力学模型。然后采用全局终端滑模控制设计了机械臂轨迹跟踪控制方法,采用PD控制设计了服务卫星相对位姿耦合控制方法,并将机械臂反作用力和力矩作为前馈补偿叠加到服务卫星控制系统中,实现了两者的协同控制。最后通过数值仿真验证了控制方法的有效性。仿真结果表明,该方法能够满足空间近距离操作任务对机械臂和服务卫星的控制精度、稳定性和误差收敛时间的要求,具有工程实用性。