用于遥感卫星数传的新型波导阵列组合天线

从新的设计理念出发，提出一种新型的波导十字阵列组合辐射天线替代了赋形反射面天线，用于低轨遥感卫星的数传系统。文中论述了该天线的设计思路、设计过程，并列出了天线的主要性能。最后还简述了该天线在国内卫星上的应用及我国未来低轨遥感卫星数传天线的发展趋势。该天线已在我国多个卫星上成功应用。这种波导阵列组合天线结构紧凑、尺寸小，具有与国外通用的赋形反射面天线基本类似的性能，可达到星载数传天线的预定要求，而且为星载遥感器及其他载荷留出了更大的对地安装空间。     

低轨遥感卫星Ka频段星地数据传输效能研究

空间分辨率的大幅提高导致了低轨遥感卫星产生海量遥感数据,致使现有X频段星地数传通道压力急剧增加。针对此问题,文章分析了采用Ka频段进行星地海量数据传输的必要性。为了综合衡量数据传输性能,合理利用地面站资源,提出遥感卫星传输效能因子指标,依据此指标,对地面站的利用方案进行了优化设计。理论分析与仿真试验结果表明:采用Ka频段传输,在传输速率达到目前X频段最高速率3倍时,典型地面站的链路可用率达到95%以上,显著提高了数传系统的综合传输效能。     

基于直方图修改的卫星遥感图像无损隐藏传输

针对星上低速率数据的传输问题,提出了一种基于直方图修改技术的卫星遥感图像无损隐藏传输方法。该方法通过对星上高速率遥感图像相邻像素差的直方图进行修改,将低速率数据嵌入到原始高速率遥感载体图像中,并利用卫星高速数传系统进行下传。地面接收端可以从载体图像中正确提取低速率数据,并无损恢复原始高速率遥感图像数据。该方法在不增加卫星数传系统复杂度和信息传输速率的前提下,提高了卫星数传系统的利用率,增强了数据传输的隐蔽性。实验结果表明,本文算法在保证良好的不可见性的情况下,获得了较高的纯载荷嵌入容量。与其它无损嵌入方法相比,在峰值信噪比和纯载荷嵌入容量方面都有很大的优势。     

一种光学遥感小卫星数传基带测试系统设计改进

随着光学遥感小卫星业务不断增长,基于刀片服务器的传统数传基带测试系统已无法满足卫星批量研制测试需求。为此,文章设计了采用机架服务器+光纤交换机的数传基带测试系统,实现小型、通用、可扩展的硬件架构,支持高效、高速的数据处理、存储和交互,与传统系统相比,体积、功耗、质量显著减小。为适应新硬件架构,将原有各数传基带测试软件进行混合并行处理和动态负载均衡设计优化,可以稳定、可靠地提供并行实时数传基带测试功能。该系统具有集成度高、通用性好、测试时效性高等特点,在多型批量化生产的光学遥感小卫星研制过程中测试应用效果良好。     

卫星遥感多路数据传输合路方案研究

在遥感卫星的数传系统中,采用虚拟信道方式对多路遥感数据进行数传合路,形成标准帧格式信息流以适合空间物理信道传输。针对缓存容量受限的条件,提出了两种数传合路方案:第一种方案是将全部虚拟信道同时数传合路到I帧和Q帧;第二种方案是将其中一半虚拟信道数传合路到I帧,将另外一半虚拟信道数传合路到Q帧。采用仿真技术对两种数传合路方案的缓存容量需求进行了动态分析,结果表明:采用第二种方案时缓存容量需求更低,只须采用地址空间深度为8K的缓存器即可满足数传合路处理需求。第二种数传合路方案已应用到某卫星工程项目的数传系统产品中,通过了地面测试、试验以及在轨飞行验证。文章提出的技术途径可为后续航天器更多种类遥感数据的数传合路设计提供参考。     

面向微纳卫星应用的激光数传技术

针对遥感微纳卫星对地高速数传需求,开展面向微纳卫星的激光数传技术研究,突破微纳卫星激光通信终端星地快速捕获建链和协同高精度稳定跟踪、天基终端轻小型化、复合光电组件等关键技术。完成微纳卫星的天基激光终端和地面激光终端研制,并开展星地传输试验验证,实现 1 230 km、10/50/100 Mbps 的星地数据传输,验证了相关技术,为后续我国微纳卫星对地遥感应用提供了理想的星地数传手段。     

高码速率数据传输系统

介绍了数据传输系统的基本结构原理，重点介绍了１００￣１６０Ｍｂｉｔ／ｓＤＰＣＭ－ＡＱ（自适应量化差分脉冲编码）编码译码器和１２０Ｍｂｉｔ／ｓ ＱＰＳＫ（四相移键控）调制解调器的设计原理及实现方法。列举了目前国内外先进遥感卫星上的高速数传系统和性能指标。指出了高速数传系统的关键技术和发展前景。     

Ka频段低轨遥感卫星数传接收链路设计

介绍一种用于Ka频段低轨遥感卫星数传接收链路设备的组成、主要功能及技术指标,对接收链路的接收动态范围、等效噪声温度、线性度指标进行分析。该数传接收链路实现了接收动态范围–92dBm~–24dBm,3dB带宽±760MHz,幅相变换≤0.32°/dB的技术指标,在最高码率2Gbps的Ka频段遥感卫星数据接收系统中得到成功应用。     

静止气象卫星S波段数传、云图广播转发分系统

1 引言 数传、云图广播转发分系统是风云二号静止气象卫星的有效载荷之一。它为地面应用系统提供原始云图数据传输通道、云图和三点测距信号转发通道、S波段天气图转发通道、多路气象数据收集转发通道、业务遥测信号调制和发射通道等。 转发器工作于S波段,它是一个新研制的卫星有效载荷系统。     

一种敏捷卫星高集成数传控制单元设计与验证

针对敏捷卫星高速数传分系统现状与需求,设计了一种新型高速数传控制单元。该数传控制单元功能密度比高,选用高可靠、长寿命、抗辐照宇航元器件,采用标准化结构设计,热设计和抗力学设计满足空间环境要求,支持CAN总线、RS422总线、RS485总线、秒脉冲等接口功能,具备时间管理、数传任务自主执行、系统重构、自主安全模式、批指令开关机和灵活支持在轨处理与传输业务等多项功能。可满足高可靠、集成化、小型化、抗辐照、长寿命等特点,支持多类型不等长带参数指令、目标单元开关机和数传分系统I、II、III、IV类遥测采集等功能,支持十六大类模式百余项分系统工作组合,完成了数传分系统任务执行由面向功能提升到面向应用,增强了数传系统易用性、自主性和可靠性,可广泛应用于后续高分辨率敏捷遥感卫星。     

北京三号A/B卫星数传智能处理器在轨处理关键技术及应用

针对北京三号A/B卫星高速数据处理和传输需求,采用全路由总线互联架构,全新设计了第五代数传基带处理设备智能处理器,给出了相关功能、指标和特点;重点介绍了智能处理器中软件定义功能的高性能异构计算单元、高性能遥感影像在轨处理技术、数传任务自主管理技术等在轨处理关键技术;最后,给出了智能处理器试验验证和应用情况,其具备硬件平台通用、软件定义功能,大幅提升了常规数传能力,创新实践了多种智能数传功能,通过北京三号A/B卫星成功在轨验证及应用,智能处理器可作为成熟产品应用于后续空间高速数传任务。     

从国外航天遥感器系统的发展现状中得到的启示

文中对德国，法国，印度和美国航天光学遥感器研制情况的一个侧面进行了简述。从中可了解到其发展态热，即朝着大型综合性系统，小卫星系统以及各种卫星的综合协作方向发展。文中着重就综合性，组合式系统的特点稍展开分析。值得提出的是，多相机组合以多种模式选择功能以及任务使命排序工作，有时又可以“大像元”形式工作，这种设计可以解决数传或图像数据记录能力的不足，能完成多种，多类用户的要求。     

Ka频段点波束天线指向精度对星地数传链路的影响分析

为满足低轨遥感卫星海量数据的高速下传需求,Ka频段双圆极化频率复用数传技术已被逐步应用,而其使用的机械式点波束数传天线对指向精度和极化隔离度有很高的指标要求。文章对Ka频段点波束天线的辐射增益和交叉极化隔离等特性进行了讨论,从工程应用的角度定量研究了交叉极化的产生及其对链路极化损耗、链路余量和链路可用率的影响,重点分析了Ka频段点波束天线在不同指向精度时对不同地面站极化复用数传链路的影响。Ka频段点波束天线指向精度优于1°时,只能满足北京地面站99.0%链路可用率的可靠数据传输,可以满足喀什地面站99.9%链路可用率的可靠数据传输。文章的分析结果可为低轨遥感卫星Ka频段点波束天线的设计与研制提供参考,尤其是可为Ka频段双极化复用数传链路的总体设计和卫星任务规划提供分析依据。     

星载SAR数据的标准化自适应数传打包技术

同传统的光学遥感卫星相比，合成孔径雷达（SAR）卫星可显著提高对地观测的分辨率和对恶劣气候和适应力。但由于SAR的工作特点，不同的“脉冲重复频率（PRF）”设置导致距离线数据间的时间间隔不同，不同的采样窗口长度又导致雷达回波数据的长度不能保证连续一致。为解决SAR与数传设备的接口问题，本文提出了一种基于CCSDS建议的“虚拟信道数据单元（VCDU）”数传帧格式标准的SAR数据打包方案。该方案能够自适应地解决SAR数据间隔或长度变化时的数传打包，通用性强，硬件实现简单，容易推广使用。     

卫星高速数传系统中调制方式的发展动态

介绍了卫星数据传输系统中常用的调制方式，并对他们的性能进行了比较，总结了国外在高速卫星数传系统中调制方式的发展动态。     

卫星可变编码调制系统设计与验证

可变编码调制系统(VCM)具备改变编码方式、调制方式、速率的能力,十分适合低轨卫星使用。文章根据我国遥感卫星主要依靠地面站完成数据接收,其接收仰角大范围变化的特点,设计了卫星可变编码调制的系统方案,分析了工作流程、切换门限、物理层帧格式等参数,说明了可变编码调制器的设计方案和实现结果。目前,该方案已在高分七号卫星上完成了可变编码调制系统的在轨试验验证。在轨试验结果表明:传输速率相对于固定编码调制系统(CCM)提升了30%,显著提升了高分七号卫星的星地数传链路的传输能力。     

北京三号B卫星海量数据传输处理系统设计与实现

海量数据传输与处理技术是高分辨率遥感卫星系统的关键技术,北京三号B卫星作为高分辨率光学遥感卫星其图像传输速率高达几十吉比特每秒,因此设计了一种基于万兆网接口与高速串行收发器GTX/GTH接口的数据传输与处理系统。该系统使用万兆网接口接收前端相机载荷数据,使用GTX/GTH接口实现产品内数据互联,并基于超大规模现场可编程门阵列(FPGA)作为核心处理芯片实现海量数据路由分发、编解码和处理。测试结果表明：可实现36.04 Gbit/s数据接收和60 Gbit/s数据传输处理能力,并具有可靠性高、系统延时小、通用性强的优点。与传统数传方案相比,系统数据处理能力提高了一倍以上,且显著降低了硬件成本。     

对地观测卫星遥感系统顶层设计的若干思考

介绍了卫星遥感系统的任务和组成;说明了卫星遥感系统顶层设计的基本任务、设计内容和设计原则等;提出了目前卫星遥感系统顶层设计中一些需要探讨的问题,如要关注卫星遥感系统输出产品的定义,以及卫星遥感系统输出产品质量与获取的遥感数据质量的关系;对卫星遥感系统顶层设计涉及的相关内容作了归纳,并提出了一些建议,如进一步研究卫星遥感系统基本构成的划分,做好卫星遥感系统的顶层设计和相关关键技术的预先突破等。     

双圆极化频率复用数传链路极化损耗影响分析

对双圆极化频率复用技术的原理进行了说明，并介绍了影响链路性能的关键参数——交叉极化。通过对遥感卫星极化复用数据传输链路的分析，从工程应用的角度研究了交叉极化的产生及其对链路极化损耗的定量影响。可为极化复用数传链路的设计原则和方法提供借鉴。     

UoSAT-5卫星对地成像系统

英国萨里大学以小卫星为基础,发展了UoSAT卫星系列。文中着重叙述了星上有效载荷——对地成像系统(EIS)的设计,以及在轨道上成像的结果,证实了小型卫星的的遥感能力。EIS与传输系统为基础的处理单元相结合,使它为星上提供了实用的处理能力。EIS能在星上进行复杂的图像分析、处理和压缩。利用这些技术,可增加遥感小卫星在狭窄通信通道上的图像数据传输能力。