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.      

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。     

“国际空间站”飞行控制及测控通信支持分析

1998年11月,随着“国际空间站”（ISS）曙光号（Zarya）多功能舱的发射,休斯敦和莫斯科的“国际空间站”飞控人员和工程保障队开始联合行动,实施对“国际空间站”的飞行控制和测控通信支持。此后,“国际空间站”不断发展,参与的国家和组织逐渐增多,其飞行控制和测控通信基础设施也逐渐发展成为分属多个国家和组织、遍布世界各地的地基设施和天基设施组成的系统,支持多种接口协议和标准。本文介绍支持“国际空间站”飞行控制与测控通信的主要地基设施（7个控制中心和2个地面通信网）和天基设施（4个数据中继卫星系统）,并在分析“国际空间站”飞行控制与测控通信支持能力现状的基础上,展望其未来的发展趋势。     

五花八门的通信卫星

1998年9月23日,66颗重681千克的铱卫星将全部在太空低轨道落座,形成一个可提供全球性的话音、数据、传真和传呼服务的卫星通信网。美国新一代的跟踪与数据中继卫星,将为航天飞机、阿尔法空间站和低轨道的不载人航天器提供通信服务。五花八门的通信卫星     

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     

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...     

欧空局欲改变通信领域发展途径

□□为建立独立完善的航天体系,提高对航天器的轨道覆盖和测控能力,解决载人航天的实时通信,以及增强中低轨道对地观测卫星的应用效果及效率,欧空局和日本紧随美国和俄罗斯,积极发展自己的跟踪与数据中继卫星系统。经过10多年的努力,日本于2002年9月13日发射了它的第1颗“数据中继试验卫星”(DRTS-1),为其先进地球观测卫星-2(ADEOS-2)提供数据中继服务。而欧空局虽然早于日本在2001年7月12日发射了“阿蒂米斯”(Artemis)数据中继卫星,但却因阿里安-5火箭上面级发生故障将其置入了一条错误的椭圆轨道。经过欧空局地面控制中心18个月的挽…     

低轨航天器天基测控方法研究

我国的航天器测控主要依赖地基测控系统实施,随着民用和军用需求的不断增加,太空运行的低轨航天器数量越来越多.仅依赖地基测控系统满足这些航天器的测控需求越来越困难,费用也越来越高.探索新的、有效且经济的测控模式势在必行.天基测控技术是航天器测控发展的方向,研究和应用天基测控技术具有重要的实用价值,可以解决困扰我国航天领域多年的测控资源紧张问题.在分析美国NASA数据与中继卫星系统相关技术的基础上,提出了我国低轨航天器天地基测控模式,讨论了该模式的运行原理,设计了该模式的仿真系统,分析了应用该模式需解决的关键技术问题,通过基于设计的仿真系统对提出的测控模式进行了验证.验证结果表明了提出的天地基测控模式可行,可以满足低轨航天器的测控需求.      

用于卫星入轨段测控的箭载天基测控中继系统

为满足卫星入轨段关键遥测参数下传和遥控指令上传的需求,设计了一种用于卫星入轨段测控的中继系统,方案主要基于火箭现成天基测控终端和卫星现成测控设备。介绍了中继系统的组成、工作原理和工作流程,研究了天基测控相控阵天线波束指向算法,设计了一种卫星遥测、遥控信号中继功能的地面测试系统。该箭载中继系统在快舟一号甲火箭上完成了两次飞行试验验证,两次飞行试验中继转发的卫星遥测数据完整,箭载卫星通信终端接收用户卫星遥测数据的载噪比大于20dB;地面测控中心接收天基遥测返向信号比特信噪比相对接收门限有3dB以上的余量。试验表明,该箭载天基测控中继系统通信链路余量充足,工作可靠,相比通过地面测控资源保障或卫星自身使用天基测控可节省一半以上成本。     

俄同空间站的通信联络将靠自己

<正>俄罗斯信息卫星系统(ISS)-列舍特涅夫公司首席执行官托尔斯托耶多夫表示,借助本国的"射线"中继卫星系统,国际空间站俄罗斯部分将在年内拥有自己的宽带天地通信系统。站上即将配备的Ku波段设备不仅能传回遥测数据,还能传回大批视频和其它信息。"射线"系统目前设有3颗同名中继卫星,用于货运和载人飞船发射时的遥测传输,但由于现有设备只能在空     

日本的数据中继卫星系统

当空间站时代到来时,各种飞行器,包括载人空间飞行器将飞行在低地球轨道。为了这些飞行器的飞行,只由地面站直接进行控制是不够的。因此,日本决定研制自己的数据中继卫星系统,以促进日本的空间活动。另一方面,日本认为:国际合作也是必不可少的。在这些情况下,日本宇宙开发事业团(NASDA)正在进行日本数据中继和跟踪卫星系统(DRTSS)的研制。该卫星的飞行目的如下: 1.传输不能由星上磁带记录器存储的地球观测数据;     

九天再迎“中国宫”

正2021年4月29日,"天和"核心舱成功发射入轨,取得了空间站在轨建造任务的"开门红"。2010年9月25日,中央批准载人空间站工程立项,分为空间实验室任务和空间站任务两个阶段实施。2016年6月-2017年4月,成功实施了空间实验室阶段4次飞行任务。总目标是:在2022年前后,完成我国空间站在轨建造,突破和掌握近地空间站组合体建造和运营技术、近地空间长期载人飞行技术,具备开展较大规模的空间科学实验与技术试验的能力,建成国家太空实验室。之后,发射巡天空间望远镜,与空间站共轨飞行,开展空间天文巡天与精细观测。     

低轨通信星座发展的思考

正从低轨移动通信星座、低轨宽带互联网星座两个发展方向,分析了包括"铱"(Iridium)卫星系统、"一网"(OneWeb)卫星系统等在内的多个国外典型系统的总体发展情况、应用支持能力以及"小卫星多功能"、"小卫星大容量"的设计特点。针对我国低轨通信星座发展,从频率、应用定位以及系统实用性等方面探讨了总体设计应关注的问题;从解决我国全球通信保障急需出发,提出以移动通信为主、多功能综合、兼顾宽带通信、规模逐步扩展的低轨星座发展建议,并给出了空间组网、全球服务、频谱感知、频率共用、宽窄结合、协同应用的总体设计思路。     

未来的欧洲数据中继系统

六十年代初,静止轨道通信卫星的发射成功标志着空间商业开发时代的到来。从那时起,卫星通信系统在国际、区域和国家应用中得到了迅速的发展。预计,先进的空对空通信网络将成为下一个空间通信研制阶段的目标。新近射入轨道的跟踪与数据中继卫星(TDRSS)和未来空间站的发展,将需要建立一个强大的轨道通信基础结构。全球数据中继卫星网络将是这种通信基础结构的一个基本组成部分。TDRSS 的轨道工作证     

航天简讯

跟踪与数据中继卫星开始中继数据 TRW和空间通信公司的跟踪与数据中继卫星(TDRS),已经成功地把陆地卫星-4的数据中继到设在白沙基地的TDRS地面站,初步证实了TDRS系统的可用性。8月7日进行的初始中继,包括S频带、低数据率的传输。该卫星还将进行一项要求更高的试验,即TDRS将从陆地卫星-4自动跟踪和中继主题绘图仪传输的高速率数据。在一项验证航天飞机初始能力的计划中,TDRS将通过白沙基地、TDRS卫星和约翰逊空间中心之间的数据传输,验证约翰逊空间中心工程系统实验室的能力。     

空间站支持多任务动态时隙分配研究

为高效、灵活利用有限的空间信道资源, 提高空间站运营模式的动态性, 采用具有QoS (Quality-of-Service)保证的空间站支持多任务动态时隙分配十分重要. 根据空间站多任务特点, 提出一种基于IP的空间站通信网络架构. 根据探测任务的不同QoS等级, 重点研究了多任务动态时隙分配方法, 提出了一种基于预留的具有QoS保证的按需时隙分配方法. 基于NS2和STK进行仿真, 并得出如下结论: 空间站经中继卫星到地面的数据传输时延在0.23～0.35s; 空间站到地面的端到端传输时延受激活的有效载荷或航天器数目影响, 激活的有效载荷或航天器数越少, 端到端的时延越小.      

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…     

“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。     

三种星座通信系统的竞争态势

三种星座通信系统指的是：（1）小低轨（littleLEO）卫星移动数据传输系统；（2）大低轨（bigLEO）卫星移动电话系统；（3）宽带多媒体通信系统。三种系统中，小低轨系统将首先在1998年开始提供业务。紧跟其后的将是大低轨系统，于1998年底开始提供移动电话业务。最后是Ka频段宽带多媒体卫星系统，它们要到下世纪初才能开始投入应用。现将这三种系统各自的竞争形势作一简述。1小低轨系统在小低轨通信领域，美国轨道通信公司的“轨道通信系统”（Orbcomm）几年来一直被认为处于领先地位，虽然该系统迄今为止还没有获得美国联邦通信委员会…     

测控应用：运筹帷幄 决胜千里

正航天器一般包括导弹、运载火箭、人造地球卫星、载人飞船、深空探测器等类型。测控系统对各类航天器进行跟踪、测量和控制,是导弹试验、火箭发射、卫星运行和载人航天等不可缺少的组成部分。不同航天器根据飞行距离和运行轨道的不同,对航天测控要求也不同。航天测控系统总体可分为两类,一是专为导弹试验和运载火箭发射提供服务,又称"靶场测控系统";二是为卫星、