美国小卫星利用天基测控系统的研究

由于对地观测小卫星和遥感小卫星的数据量很大,迫切希望能利用中继卫星向地面传送数据。为此,美国宇航局积极开展了小卫星利用中继卫星系统的研究,不仅进行了可行性论证,而且专为小卫星研制了第四代用户应答机和需分多址技术。为了满足未来数量日益增多的小卫星的需要,还提出了扩展TDRSS系统方案。     

小卫星的空间操作

CAT空间系统公司(原DSI)在80及90年代的“小卫星”计划中起了重要的作用。传统低轨卫星的设计、制造、发射及操作成本高,时间长。这些问题一直在激励人们去开发新的工艺、技术,以及低成本、毋需严格调整的卫星。这些卫星采用低功率“小卫星”通信设备(TDRSS用于NASA低轨星则要求大功率),通常搭载不需要大量冗余备价系统并且不需要大型地面设备和人员保障的有效载荷/实验设备。这种小型且适应性强的卫星还有研制周期非常短(通常1～2年)的特点。本文介绍了CTA空间系统(CTA/SS)在这些新计划中采用的几种方法和成功的有代表性的例子,并就如何减轻NASA越来越大的降低航天器及其操作成本方面的压力提出建议。重点是在任务操作的主控设施和各种用户终端(UT)中使用适应性强、功能足够、价格低廉的基于PC机的地面设备。这些系统以CTA/SS多种型号的用户终端成功地控制了20多颗USAF、USN、APPA卫星,从而使这些系统得到验证。这些用户终端经同步轨道卫星和低轨道卫星建立了链路,而且在边远地区自动担负起中继任务。由于用户可以很容易安装轻型天线(通常是用小功率马达、PC驱动的全向或螺旋型),低轨卫星的应用特别显示了这些方法的效能。几英尺长的同轴电缆与小型收发模块(小型PC机大小)相连,串行线与相应PC机相连,便     

TDRSS、USB系统兼容星载应答机的一种实现方案

基于我国航天器地基测控网的现状和未来中继卫星系统天基测控网的需要，提出了兼容TDRSS系统的USB系统的星载应答机设计方案和主要技术指标，为TDRSS系统用户应答机研制工作提供参考。     

新世纪技术验证计划的小卫星通信

NASA下一世纪科学探索方式将基于廉价频繁的卫星发射,这些卫星将是轻型、低成本、高度自主的小卫星。通过“新世纪计划”(NMP),NASA准备创建一种新的高度综合的方法,对实现这些卫星目标的一系列技术进行开发和空间验证。要满足这些想象的任务要求,并突出降低寿命期成本的目标,对卫星设计、制造和操作各方面将提出挑战。本文集中讨论先进通信系统的体系结构和技术,这些都是NMP已明确的关键性能需求,也是空间验证计划当前选定的内容。这些系统主要分三大类:小型深空通信,极高码速率近地通信和短程通信。其应用包括:空—地链路,行星间飞行器及其着陆器和漫游年之间数据中继的航天器间链路,以及通过星间交叉链路和数据中继卫星的近地卫星通信。本文将从用途和关键性能参数(如质量、体积、效率和成本)来讨论射频(400MHz-32GHz)和光通信技术。     

快星计划——小型科学载荷进入空间的捷径

在美国航天计划初期,科研工作者利用小型、廉价卫星系统能及时地进入空间,完成各种各样的科学实验。然而,近来由于高成本而且缺少发射机会的原因,大多数空间实验人员(无论是大学里的在校学者或者政府机构的研究人员)都无法参加实际航天飞行实验。本文介绍了一种小型、廉价、轻型、高性能卫星系统。该系统利用现代化的设计方法,能将各种科学实验设备送入空间,而其成本只是目前大型昂贵航天系统的十分之一。本文介绍了该类轻型卫星的系统设计,所用技术以及承载能力(质量、功率、指向、体积等)。作为整个小型卫星系统的一部分,我们还设计并建造了廉价、多用途可搬运地面站,以支持卫星的生产、测试、发射和在轨操作。最后,本文将描述样星的第一次飞行及其在轨性能。     

GEOS-3相参C波段跟踪数据的处理和分析

一、引言 1975年4月10日号发射的GEOS-3号卫星是第一个载有相参C波段应答机的轨道飞行器。GEOS序列中前面的卫星都装载非相参C波段应答机,这种应答机不适合于双程多卜勒距离变化率测量。用于GEOS-3任务的现有C波段雷达中,大约三分之一的雷达具有相参工作的能力,即雷达备有相参信号处理器(CSP)或者速度信息提取分系统(VESS)。这些分系统能输出目标距离变化率(沿斜距矢量方向)的数字量。这种测量分系统做成Ⅱ型伺服系统(其模型项为R和R),由正比于回波信号频率相对于本振频率偏移的误差信号来驱动,并备有相应的消除谐波模糊的措施。     

Spectrum Astro公司把希望寄托于卫星的廉价和小型化

Spectrum Astro公司把其未来压在美国政府继续推进高性能小型军用和科学卫星以及轻型商业通信卫星的需求增长上。该私营小卫星制造商正在费城郊外扩建其设施。该公司于5年前创建,曾帮助美国弹道导弹防御组织(BMDO)制造了三颗MSTI(小型化探测器技术一体化)卫星。 不可忽视Spectrum Astro公司的成功秘诀,即以最短的周转时间制造廉价的航天产品。国际小卫星组织的华盛顿代理人及董事会会员Jill Stern说Spectrum Astro公司的成功提高了轻     

小型低成本地面站的性能

本文探讨了用于小卫星的小型低成本半机动S波段地面站的性能极限。首先介绍空间新技术有限公司(SIL)地面站硬件和天线控制软件,然后计算在各种工作条件下的性能,包括对低地球轨道、高椭圆轨道和地球同步轨道任务的性能。最后为卫星任务设计者或规划者提供一些实际极限,特别是各种卫星任务中小卫星配合小型地面站可达到的下行链路性能。     

基于SRAM型FPGA单粒子效应综合防护技术

为解决基于SRAM(Static Random Access Memory,静态随机存储器)型FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)的扩频应答机在空间环境中时常发生功能故障的难题,提出了一种低轨卫星基于SRAM型FPGA的应答机的单粒子综合防护方案。该方案在代码级、器件级、单机级、整星级综合采用器件优选、结构屏蔽设计、巡检自愈、自主复位等多种方法,有效杜绝了单粒子事件带来的种种危害,已成功应用于某在轨卫星。在轨测试结果表明:遥测、遥控、跟踪测量等功能、性能指标满足任务要求,且未发生需要地面干预的问题或现象。该技术还可推广应用于其他采用低等级器件及其他类型FPGA、DSP(Digital Signal Processing,数字信号处理)等大规模集成电路的星载单机防护。     

浅谈空中交通管制系统的工作模式

空中交通管制系统(ATC)是由地面设备和空中设备组成.地面设备包括一次监视雷达(PSR)、二次监视雷达(SSR)及终端显示器等;空中设备包括机载应答机(ATC)和空中交通防撞系统(TCAS).当空中应答机被地面台或其他空中应答机询问时,能自动发射脉冲代码回答信号,把飞机的识别、高度及位置信息提供给地面台或装有TCAS系统的飞机.地面调度员利用这些信息对飞机进行空中交通管制,装有TCAS计算机的飞机利用这些信息进行防撞预测.目前我国使用的ATC系统有空中交通管制雷达信标系统(ATCRBS)和离散寻址信标系统(DABS),两者相互兼容.这里只介绍ATCRBS系统的工作原理.     

能使小卫星利用TDRSS和DRS的新型S波段用户转发器的开发

在CSA(加拿大空间局)支持下,按ESA/ESTEC合同,一种小型S波段转发器即将问世。CAL公司是主承包商,英国国际卫星有限公司为主要予承包商。这种小型S波段用户转发器(也称SUT)主要用于小卫星,是一种独立、不带备份的、双标准TTC(测控)转发器、相对于目前市场上的双标准转发器,本转发器采用的灵活设计方案,可满足多种技术要求和基本特性指标,而功耗、重量以及重复生产成本都很低。当然大卫星上也可使用这种小型S波段转发器。     

星锁异常分析方法及处置策略

扩频模式星锁指示是判断上行信号锁定与否的重要参数,它是关系到双捕能否完成的关键.针对地面测控设备跟踪某遥感卫星时星锁异常的问题,采用FTA(故障树分析法)从星地两方面查找原因,找出了造成星锁异常的主要因素是扩频应答机下行测量帧中CRC(交叉冗余码校验)计算错误,诱因归结为扩频应答机FPGA(现场可编程门阵列)存储器中程...     

TDRSS系统S波段双模式用户应答机

概述了国外TDRSS系统S波段双模式用户应答机的发展概况，介绍了它的设计特点、工作原理、关键技术及发展方向，可供开展TDRSS系统用户应答机研制工作参考。     

NASA刘易斯研究中心试验小型相控阵天线

最近,NASA的一项试验验证了一种实验型机载天线用于飞机和卫星问通信的能力。该试验为新一代小而轻的卫星天线提供了希望。 纽约州锡拉丘兹的马丁马塔电子实验室、西雅图的波音国防和航天组以及德克萨斯州麦金尼的德克萨斯仪器电子系统部研制了一种实验型相控阵天线。5月份,NASA刘易斯研究中心利用它们在一架小型喷气式飞机和NASA的ACTS(先进通信技术)卫星间进行了话音通信。     

S模式应答机在飞行中的应用

新航行系统是国际民航组织(ICAO)提出并计划在2010年在全球推广的新一代通信、导航、监视和空中交通管理系统(CNS/ATM).其监视系统的发展方案是二次雷达监视(SSR)和自动相关监视(ADS).虽然A/C模式的二次雷达使用比较广泛,但它存在很多缺陷,ICAO把发展S模式二次雷达作为一种非常重要的监视方案推广,机载应答机也正在逐渐改装为S模式应答机.     

基于HLA的小卫星半物理仿真系统设计

地面仿真验证是小卫星研制过程的重要组成部分,仿真验证充分与否直接决定了小卫星的研制成功率和在轨运行的可靠性。就小卫星技术特点,结合某型号的地面仿真需求,建立基于HLA的小卫星半物理仿真系统,给出系统的组成结构、联邦间交互数据表、硬件接口单元和联邦成员设计流程等。利用设计与实现的半物理仿真系统,进行了某型号小卫星的仿真验证,结果表明,设计的基于HLA的小卫星半物理仿真系统能够较好地完成动力学与控制分系统、电源分系统和有效载荷分系统的仿真,能够较好地实现控制分系统物理设备的接入,具有较好的实际应用价值。     

小卫星的空间操作

ＣＡＴ空间系统公司（原ＤＳＩ）在８０及９０年代的“小卫星”计划中起了重要的作用。传统低轨卫星的设计、制造、发射及操作成本高，时间长。这些问题一直在激励人们去开发新的工艺、技术，以及低成本、毋需严格调整的卫星。这些卫星采用低功率“小卫星”通信设备（ＴＤＲＳＳ用于ＮＡＳＡ低轨星则要求大功率），通常搭载不需要大量冗余备份系统并且不需要大型地面设备和人员保障的有效载荷／实验设备。这种小型且适应性强的卫星还     

美空军与工业部门协力对地面控制系统进行改造

美空军正与工业和政府部门合作制定一项利用商业软件实现其卫星地面控制系统现代化的计划。 空军卫星控制网(AFSCN)已有约23年的历史,它通过分布于全球8个地面站的15架天线控制100多个军用航天器。位于克罗拉多斯普林斯的空军航天司令部供给部负责人Brian Amold说,国防部准备设计一种新型的控制系统,以便充分利用最先进的技术。     

简讯

加拿大的CanX-2纳米卫星CanX-2是加拿大多伦多大学航空航天研究院空间飞行实验室(UTIAS/SFL)研发的“加拿大先进纳米空间实验(CanX)卫星”计划的第2颗卫星。CanX卫星封装了各种小型低功率设备,可进行各种进取性实验。CanX项目采用最新商业技术和适度风险控制来换取低成本和快速回旋余地。多伦多大学空间飞行实验室是国际纳米卫星开发委员会的成员。该委员会通过共用运载火箭降低卫星发射成本。CanX-2计划在2006年中期发射,该星及其搭载的两项任务的花费只有100万美元。CanX-2卫星只有一个牛奶纸盒大小,重3.5kg。专家估计它将掀起低…     

敏捷成像卫星多星密集任务调度方法

 面向应急观测需求,对敏捷成像卫星多星密集点目标观测任务调度问题进行研究。针对敏捷成像卫星观测特点,综合考虑卫星可观测时间窗口、任务间卫星姿态调整时间、卫星最长连续工作时间、星上存储容量、卫星能量等约束,建立多星任务调度模型。提出了一种改进的蚁群优化(ACO)算法对调度模型进行求解。该算法借鉴了蚁群系统(ACS)和最大最小蚂蚁系统(MMAS)的思想,结合调度相关约束设计寻优策略和信息素更新策略。引入任务优先级、最早及最晚可观测时间等因素来控制转移概率。仿真结果验证了模型和算法的有效性。