星间链路中天线扫描及初始位置处理技术

文章对星间链路中天线的扫描捕获技术进行了理论分析和仿真研究，通过对几种扫描方法进行分析，设计了恒线速度的螺旋扫描策略，并提出了一种新的天线初始角度在螺旋扫描中的处理算法。     

卫星波束标校信号码型对比分析

针对GEO轨道通信卫星同步定点后会出现周期性漂移，导致波束指向不确定的问题，本文对波束标校系统中的信号捕获进行了研究。由于标校信号捕获依赖于标校信号之间的正交性及其自相关特性，因此文中提出了标校系统中信号码型选择需要考虑的关键问题。特别是在天线存在指向误差时，Ka频段标校站接收信号功率最大差异可达近30 dB，这给标校信号码型设计和标校信号的捕获带来了困难，因此文中从码型的抗干扰性能、实现复杂度、能量估计精度和捕获特性等几个方面，分析和对比了m序列信号、Walsh信号、单频信号和Chirp信号（扫频信号）这4种码型各自的优点和缺点，并用MATLAB进行了仿真。结果表明：在抗干扰性能上，伪随机序列信号和Walsh信号最好，Chirp信号次之，单频信号最差；在复杂度方面，Chirp最复杂，伪随机序列和Walsh序列次之，单频方式最简单；在估计精度方面，三者的估计精度相当；在捕获性能方面，Walsh信号的捕获性能明显优于m序列，而且当两个标校站的接收信号功率之间存在较大差异时，Walsh信号的捕获性能明显优于m序列。因此标校系统可优先选择Walsh码作为标校信号。     

星间天线捕获与跟踪策略

针对中继卫星星间Ka频段和S频段单址链路（KSA/SSA）天线和卫星运行轨道的特点,分析给出了KSA/SSA星间天线的跟踪模式和使用准则。详细分析和比较了方形、六边形、同心圆和阿基米德螺旋线扫描等几种天线扫描捕获方式,给出了适合星间天线使用的天线扫描捕获方式。并对影响链路捕获时间、捕获概率的关键参数给出了选择原则、计算公式和仿真结果。
     

大斜视滑动聚束方位向波束指向控制策略

对星载电扫合成孔径雷达斜视滑动聚束模式，采用传统波束扫描策略中出现的方位向分辨率沿方位向空变大及方位扫描角度过大的问题展开研究。首先，分析采用传统斜视滑动聚束扫描策略情况下，方位向分辨率沿方位向出现空变的原因，探究方位向分辨率与扫描策略、扫描角度的关系。然后，提出基于全局搜索增强鲸鱼优化算法的斜视滑动聚束波束扫描策略，控制不同时刻下的方位向扫描角速度，降低方位向分辨率沿方位向的空变程度，减小天线最大方位向扫描角度，缩短数据录取时间，有效降低系统代价，提升系统性能。最后，通过仿真验证所提策略的有效性，方位向分辨率空变降低至1%以下，数据录取时间与总扫描角度相较于原有方法降低10%以上。     

低信噪比大频偏空间光信号的频率捕获研究

卫星相干光通信系统信号解调过程中,卫星相对运动会导致接收的信号光产生GHz量级的多普勒频移,信号光的远距离传输导致光信噪比极低,传统方法无法在低信噪比下补偿大范围多普勒频移,严重影响通信系统的能力。针对上述问题,本文提出了一种两段式频率捕获算法,该算法包含自动扫频和锁频控制两个阶段。自动扫频阶段通过本振光自动频率扫描将频差缩小至100 MHz量级;锁频控制阶段通过高精度的本振光频率控制与FFT变换,在低信噪比下继续缩小频差至MHz量级。仿真验证结果表明：该算法可在2 dB信噪比下补偿大动态范围的10 GHz范围多普勒频差,满足卫星相干光通信解调需求。     

星间链路天线扫描捕获方法

文章提出一种适合中继星星间链路天线的恒线速度螺旋扫描捕获方法。推导出了扫描轨迹方程、天线方位转角及俯仰转角的数学表达式,论证了此方法的天线方位角速度幅值及俯仰角速度幅值变化很小,且近似等于扫描轨迹线速度,叙述了扫描参数选择等。该方法的优点是:轨迹方程简单,螺距相等,易于实现全覆盖扫描;扫描螺旋线平滑且线速度恒定,这既对卫星姿态冲击影响小,又有利于对目标信号的发现与捕获。     

Ka频段车载天线跟踪低轨卫星方式影响因素分析

针对Ka频段车载天线捕获、跟踪和接收低轨卫星高速数传数据中存在的捕获慢、跟踪和接收数据不稳定的问题,研究了其产生机理,并提出修正方法。对Ka频段卫星校相流程、校相值可用时长、以及与温度的关系进行了分析,提出了优化校相策略并进行应用。应用结果表明,捕获策略和跟踪方案能够实现快速捕获、稳定跟踪,并能保证数据可靠传输。     

激光打标工艺技术

简要介绍了激光打标的三种方式，指出振镜扫描打标是未来激光打标机的发展方向，通过工艺性分析，叙述了影响标记的一些参数：分辨率、打标速度、Q频率与激光功率等。经过比较，得出激光打标具有工件无变形、无污染、打标速度快、自动化程度高等优点，具有广阔的应用前景。     

火星探测器使命轨道捕获策略研究

分析了火星探测器使命轨道捕获策略研究需求,给出了三种可用的典型捕获策略,建立了速度纵向平面内的飞行动力学方程,对三种典型策略进行了飞行动力学仿真,给出了各策略完成捕获所需速度增量、任务耗时及过。通过对仿真结果的分析比较,得出研究结论为：直接制动捕获任务耗时及过载较小,但速度增量需求较大;多次穿越后捕获任务耗时较长,但速度增量需求和过载较小;一次穿越后捕获速度增量需求较小且任务耗时较短,但过载较大。     

基于灰色关联分析的重捕地球策略评价

根据卫星失控后的地平仪定姿法、地平仪+太阳敏感器定姿法和星敏感器定姿法三种重捕地球策略的工作模式和原理,选取成功率、捕获时间、轨道范围、控制精度、能量损耗、成熟度和可推广性七项参数建立了评价指标体系。基于定性与定量结合的原则,用灰色关联分析法评价了三种重捕地球策略。     

一种GPS系统P码直接捕获策略分析

GPS的 P码信号具有很强的抗干扰和保密能力 ,实现 P码的直接捕获对 GPS系统的军事用户及我国未来发展自己的卫星定位系统具有重要意义。针对 GPS系统 P码信号多普勒频移大、码周期长和速率高的特点 ,提出了时域 -频域联合、串行 -并行混合的捕获策略 ,介绍时域 -频域联合捕获和串行 -并行混合捕获方法的基本原理和工作方式 ,在此基础上对两方案的捕获性能进行了分析。     

空间绳网捕获动力学仿真

空间绳网捕获系统是一种很有前景的空间碎片清除方法。然而，绳网的部署与捕获过程非常复杂，截至目前仍存在少量关键问题有待解决。对绳网捕获过程的研究是为了得到更合理的初始释放条件，以便绳网在接触目标后能成功包裹目标。利用有限元法将绳网进行离散，建立弹簧质点模型，并通过有限元软件进行仿真。同时提出了与仿真相关的3个接触参数，通过对不同捕获模型接触参数的横向对比找出绳网系统在展开及捕获过程中接触行为的区别。仿真结果表明，采用方形绳网系统对于正方体与弧形薄壁体目标捕获效果相对较好，对球形目标的捕获效果相对较差。针对不同捕获物体，绳网中最大应力出现的位置也不同，但最大应力都是集中出现在绳网与捕获目标棱角接触处与牵引球连接处。该仿真结果对最优绳网初始释放条件与编织形式的选取具有指导意义。     

导航星座星间链路信号捕获搜索策略研究

针对导航星座星间链路信号动态范围大、捕获性能要求高之间的矛盾,利用星历信息辅助信号捕获。在此基础上,分析了信号捕获串行搜索、码并行搜索和频率并行搜索的计算代价,给出了不同信号体制和星历误差下各搜索策略对应的运算量表达式,并结合典型的应用场景进行了算例分析。分析结果表明星间信号捕获在星历误差较小时采用串行搜索策略具有最少的计算量,在星历误差较大时采用码并行搜索策略计算量最少。     

轻小型SAR卫星平飞模式设计

对于轻小型合成孔径雷达(SAR)卫星在轨使用时对重点区域多目标观测效能提升的需求,提出轻小型SAR卫星平飞模式设计方法。介绍了卫星平飞模式设计方法,提出载荷平面相控阵天线距离维大角度扫描能力设计;针对区域多目标,提出条件触发方式目标决策策略,以及星上雷达工作参数计算策略;基于建立的目标决策和任务规划模型,分别针对卫星左侧视、在侧视、平飞、左右机动侧视等4种工作模式下进行多目标观测效能评估仿真分析。结果表明:相比于卫星斜飞模式下,平飞模式目标观测效能可提升至41%;相比于卫星左右机动侧视模式下,平飞模式目标观测效能可提升至73%。因此,设计的卫星平飞模式可有效提升面向区域多目标的观测效能。     

自适应帧同步器及其参数设计

本文对帧同步捕获性能进行了定量分析,给出了帧同步一次通过捕获概率。在此基础上,导出了误差门限与信道误码、校核帧数α和保护帧数β与误差门限等之间的关系,进而提出了一种新型的自适应帧同步器的实施方案。自适应帧同步器可以较好地解决同步精度与速度之间的矛盾,并可以在不同的工作环境中保持最佳工作状态,因此是一种较为理想的帧同步器。     

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。     

大频偏低信噪比信号捕获方法研究

文章提出了一种应用于大频偏、低信噪比条件下的信号捕获方案。分段相关-FFT-差分相干积分的捕获方法可有效的捕获到信号强度为-170dBW的信号,并比采用非相干累加时性能提高约1.5dB。     

基于PDCA原理的航天发射风险管理模式

航天发射具有风险种类多、风险发生后果影响大、风险等级高等特点，风险的管理水平直接影响到发射任务的进度和最终成败。基于PDCA （策划—实施—检查—改进）循环原理，将风险管理分为5个子过程：风险管理策划、风险评估、风险应对、监督与检查、总结与固化，设计风险准则，改进风险评估方法，制定风险应对策略，改进风险监控活动，提出持续改进机制，形成一套系统的具有持续改进能力的风险管理模式，可为发射场风险管理提供参考。     

太阳帆航天器行星分段捕获控制方法研究

为使太阳帆航天器行星捕获终端轨道要素同时满足目标工作轨道的要求,提出了一种分段捕获策略及相应的联合解析最优控制律。将整个捕获过程分为平面内、外轨道捕获两个阶段,给出了分段捕获控制策略,以降低轨道要素的耦合,并给出了分阶段对各轨道要素进行联合控制的解析最优控制律。对水星探测任务进行了仿真分析,结果表明:用提出的太阳帆航天器行星分段捕获控制方法可得到满足目标工作轨道要求的捕获段转移轨道,同时解析控制律可实时根据当前的状态解算控制角,并对各轨道要素进行联合控制,适于未来的太阳帆航天器在轨自主控制系统。     

基于敏捷卫星平台的星载SAR Mosaic模式研究

Mosaic模式是聚束和ScanSAR的混合模式,能同时实现高分辨率、大场景成像。提出了一种易实现的Mosaic模式,它的距离向波束切换通过电扫描完成,方位向波束扫描通过机械扫描实现。敏捷卫星能通过控制俯仰机动,方便地实现方位向机械扫描,适于实施这种Mosaic模式。针对这种Mosaic模式的特点,提出了一种新的系统设计方法。该方法从零斜视角位置开始,递推求解一系列关于Burst斜视角和驻留时间的非线性方程组,得到系统参数和时间分配方案。此外,还提出了一种基于等效展宽天线方向图的Mosaic模式性能参数近似计算方法,它能直观、便利地得到Mosaic模式各种性能参数。