全球卫星导航系统发展方向研究

系统地解读了GPS、Galileo和GLONASS卫星导航系统主管部门在第11届中国卫星导航年会所做的大会报告,包括各大系统的星座部署、系统状态、定位精度、信号精度、星基增强以及系统发展等内容。分析并提出配置激光星间链路、提供安全可信导航服务、细分民用导航信号、导航与通信业务融合以及建设弹性系统是下一代卫星导航系统的5项发展趋势。结合当前卫星导航系统的热点,文章还给出了保证北斗三号卫星导航系统稳定可靠运行以及保持北斗卫星导航系统先进性的5点建议。     

卫星导航系统赛博安全技术发展

作为继陆、海、空、天后的第五维空间,赛博空间已成为信息时代国家间政治、经济、军事与外交博弈的新舞台和战略争夺的制高点。作为重要的导航战技术与能力,赛博空间的攻防成败正在成为影响、甚至决定卫星导航系统控制权的重要因素。美国空军已经启动了GPS运行控制系统赛博安全能力的研发与部署,将进一步增强美国在全球卫星导航领域的主导地位与不对称优势。本文阐述赛博空间的概念与作用,探讨了卫星导航领域赛博安全问题与当前发展,及其保证卫星导航系统安全、稳定运行与卫星导航系统控制权问题。     

我国天基综合信息网构想

阐述了天基综合信息网的定义、组成和特征;介绍了美国和欧洲天基综合信息网的研究情况;提出了我国天基综合信息网的体系架构,其中包含通信卫星、导航卫星、遥感卫星、载人飞船等航天器和临近空间各种飞行器,以及地面系统。分析了该网络的特点和可用的网络协议结构;探讨了该网络的组网结构、网络协议、服务质量(QoS)路由、网络管理、网络安全防护、激光通信和星载处理交换等多项关键技术。依据国情,提出了我国天基综合信息网构想。此构想采用双层(地球静止轨道和低地球轨道)通信卫星星座和导航卫星星座,实现全球全时覆盖空间层航天器、临近空间层飞行器和地面层各种用户终端,通过星间链路、星地链路和地面线路组成一个空天地一体化的全球信息网络。在国外不设地球站的情况下,该网络可实现:国内测控站测控我国全球运行的卫星;国内遥感站实时接收我国全球遥感卫星发送的信息;国内关口站管理我国授权的全球用户站之间的互通信息。最后,提出了开展我国天基综合信息网的可行性研究建议。     

环境减灾-1A、1B卫星环境遥感业务运行研究

为了充分发挥环境减灾-1A、1B卫星(HJ-1A、1B)的社会和经济效益,保障HJ-1A、1B卫星在环境保护领域的有效应用,基于我国环境保护管理和决策的需要,针对HJ-1A、1B卫星平台和有效载荷,研究了环境遥感业务化运行内容,开展了环境遥感业务化运行系统的研制,建立了环境遥感业务化运行产品方案体系.HJ-1A、1B卫星发射成功后,开展了环境遥感业务化运行示范工作,初步为环境监测天地一体化体系提供了技术和信息的支撑.     

天地信息网络协议融合技术综述

天地信息网络融合可以实现空间与地面网络资源的充分共享和高效利用，国内外已提出多种天地一体化信息网络架构并从不同角度进行理论研究和关键技术攻关。面向CCSDS数据系统体制与空间通信协议规范（SCPS），在分析CCSDS协议体系结构及其应用发展基础上，讨论卫星链路应用TCP/IP的问题与关键机制，并综述星地一体化协议IPoC（IP over CCSDS）的技术研发与仿真研究进展。通过分析空间CCSDS协议体系与地面IP网络机制，为天地信息网络融合系统设计与网络协议研究提供参考。     

北斗二号卫星系统创新成果及展望

北斗二号卫星导航系统是我国首个面向大众服务的空间基础设施,卫星系统是其中的关键组成部分,研究和总结其关键技术成果对于我国后续卫星导航系统建设具有重要意义。文章概述了我国卫星导航系统建设历程和主要贡献,论述了北斗二号工程特点和卫星系统的创新成果,重点介绍了以混合卫星星座、卫星平台技术、多频段多业务载荷兼容、星载核心产品设计为代表的一批技术成果,总结了北斗二号卫星开展的可靠性专项工作,简要说明了组批生产和高密度测试的经验。最后展望了下一代北斗卫星导航系统的技术发展,将全面提升系统的服务性能和自主运行能力,积极拓展特色服务,以成为国家综合定位、导航与授时(PNT)系统的核心组成部分。     

卫星面临的威胁及其防护

随着空间技术的发展,卫星在现代战争中的作用越来越突出,卫星系统的攻防对抗应运而生.分析了在未来空间战中卫星面临的主要威胁,阐述了卫星系统防护的思路:立足于体系对抗,提高空间态势感知能力、卫星自身防护能力、空间进攻威慑能力,技术防护和战术防护相结合,着眼于卫星系统信息资源流动的全程安全,对薄弱环节重点加强防护.     

空间信息作战技术及其发展

从空间信息战的5个方面,即空间侦察监视系统,空间卫星通信系统、空间卫星导航系统、空间指挥控制系统、太空打击武器系统及其技术分别作了简述。     

天地一体化互联网络中航天器网关的设计及实现

当前空间通信的发展趋势是空间通信网与地面通信网融合,建立天地一体化互联网络的信息传输系统。针对空间数据系统咨询委员会(CCSDS)推荐的基于CCSDS空间链路承载网际协议业务(IP over CCSDS)网关协议转换技术,文章提出一种实现天地一体化互联网络的航天器网关的设计思路,即通过研制航天器网关实现IP协议与CCSDS高级在轨系统(AOS)空间数据链路协议的相互转换,并对服务质量(QoS)保证方法进行了设计。针对航天器网络搭建了测试系统平台,并对高清图像、高质量话音、计算机数据和遥测数据等网络数据的传输进行了测试,测试中通过航天器网关进行传输的所有网络数据包均无丢帧现象发生,文章提出的IP over CCSDS网关可用于构建天地一体化互联网络。     

基于数据池的中继卫星地面数据传输体系及关键技术研究

针对中继卫星系统的技术发展及数据传输应用需求,分析了基于代理的数据传输模式存在的问题以及基于数据池(以下简称为池)的数据传输模式及优势,对我国未来中继卫星系统的地面数据传输体系进行了初步设计,包括基于池的数据传输体系架构、基于池的数据传输系统组成、基于池的多任务调度的运行方式,该体系可有效提高数据传输吞吐量、可靠性、实时性、灵活性,并针对基于池的地面数据传输体系的特性,提出体系建立时需要重点考虑通用数据传输设备硬件架构、标准化模块化、基于池的动态调度等技术问题。为下一代中继卫星地面传输分发发展提出了一种新思路。     

全球导航星座星间链路技术发展建议

美国全球定位系统（GPS）的Block IIR和Block IIF系列导航卫星安装了UHF频段的星间链路收发设备,未来的GPS Ⅲ系列导航卫星将用Ka频段星间链路替代UHF频段星间链路,提高星间数据通信容量,增强抗干扰能力;俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）的新一代GLONASS-K系列导航卫星开始安装S频段星间链路收发设备;欧洲的伽利略（Galileo）卫星导航系统也在规划全球导航星座的星间链路体系;我国北斗（Compass）卫星导航系统正处在由区域覆盖向全球覆盖的过渡阶段,全球星座的星间链路正处在多种系统体制的抉择中。文章在对国外各种星间链路研究的基础上,从导航星座星间链路需求和特点出发,提出建议：1）建设高频段星间链路;2）加强星间天线与卫星总体的联合设计;3）星间网络协议要具有灵活性;4）尽可能保持每颗卫星的星间链路设备状态一致。文章考虑了现有国内技术储备和国外未来技术发展方向,提出的观点可以作为我国全球卫星导航系统对星间链路选择的参考,对我国Compass系统建设技术先进的星间链路有一定的指导意义。     

一种新的基于跨层优化的Ka频段卫星MPLS网络快速重路由策略

卫星多协议标签交换(MPLS)组网技术为下一代卫星网的关键技术。通过定义星地无线链路的失效事件,分析Ka频段高轨卫星网络(GEO)星地链路失效间的相关性,提出了一种新的基于跨层优化的卫星MPLS网络快速重路由备份链路选路策略;且针对星地链路失效的物理层特性,进一步提出了一种新的基于对源端优先采用的失效欺骗策略。仿真结果显示：提出的快速重路由备份链路选路策略,可以有效减少受保护链路失效期间由于备份链路同时失效而导致业务中断的概率,提高了快速重路由成功率;通过对源端优先采用失效欺骗,可有效减小由源端发起新建全路径重路由的概率,节省了卫星网络的资源消耗和信令开销,提高了链路失效期间卫星网络的性能.     

空间站空间因特网与空间通信链路设计

为改善在空间站长期值守的航天员的业务生活,提出建立空间站网吧,为航天员提供因特网服务的构想。为此分析研究空间站空间因特网服务系统及其关键技术,提出空间站空间因特网服务系统构建方案。结合这一系统构建方案,一是研究解决了支持复杂异构网络运行的空间因特网网络协议设计技术,空间站空间因特网直接采用TCP/IP协议,并通过系统设计,较好地克服了TCP/IP协议不能适应空间通信链路的难题,支持采用基于TCP/IP协议的商用货架(COTS)软、硬件产品,可明显降低空间站空间因特网服务系统建设与维护成本;二是研究解决了涉及空间站测控通信网运行安全和空间信息安全的空间通信链路设计技术,空间站在同一条空间通信链路同时传输空间因特网数据和空间站测控通信数据,空间通信链路采用CCSDS的AOS协议,并通过建立虚拟的物理信道,解决了空间因特网数据和空间站测控通信数据的安全隔离问题,能满足空间站测控通信网运行安全和空间信息安全的要求。     

综合利用现有导航卫星资源 提高我国基础信息安全水平

介绍了全球卫星导航系统技术发展及应用现状,重点介绍了我国北斗卫星系统在国家经济建设中的应用。并针对我国“基于位置和时间服务”的基础信息存在的安全隐患,提出了综合利用现有导航卫星资源,提高我国基础信息安全水平的建议。     

北斗卫星导航系统测量误差指标体系

围绕北斗卫星导航系统中的伪距测量误差，全面分析系统的测量原理，提出系统误差指标体系的构建流程，构建基于误差层次分解方法的北斗卫星导航系统测量误差指标体系，指标体系由1个系统层指标、3个准则层指标、11个要素层指标和36个基础指标等51个指标组成。同时，结合实例，从卫星下行链路的绝对时延的测试需求，引出了绝对时延的测试问题，定义星载导航任务处理单元对外1PPS信号的输出口作为卫星的时间零点，给出需要测试的绝对时延的路径组成。根据目前系统的实际情况，通过每一部分的测试误差，求出整个绝对时延的测量误差精度。     

天基为主的空间站测控通信模式

空间站时代为测控(TT&C)通信系统带来保障时间更长、覆盖要求更高、数据传输能力更强、航天员在轨工作生活体验更好等新的挑战，结合中继卫星系统(TDRSS)、卫星导航系统等天基测控通信手段的能力特点，提出以天基手段为主的解决方案，采用多星多舱段接力模式，将航天员出舱等重大活动的测控通信覆盖率提升至接近100%，采用多星多目标工作模式，较好地保障各种交会对接模式，综合利用中继卫星S频段多址(SMA)链路连续业务、短报文业务和北斗短报文业务常态化保障空间站安全运行，应用天地一体网络化技术，为航天员在轨上网、天地通信和载荷实验数据传输提供优质服务。     

导航星座星间链路运行管理模式研究

导航星座星间链路是我国首个网络化的星间链路,文章结合导航星座星间链路运行管理的实践,明确了星间链路运行管理的概念、内涵、功能等;从导航星座星间链路运行和管控的特点出发,对运行管理的模式及各模式下的场景进行了精细化设计和定义;分析了导航星座星间链路运行管理模式之间、场景之间的转化关系和转化条件,明确了各种模式下星间链路运行管理的重点内容。通过选取常规服务模式下节点故障处置恢复事件进行分解,证明星间链路的精细化运行管理有力地支持了导航星座的高效稳定运行。此外,基于导航星座星间链路运行管理的经验,提出了星间链路运行管理的一体化、网络化、服务化的发展方向。     

火箭电气系统电缆网热防护研究

简要介绍了箭上电气系统电缆网热防护技术应用现状，阐述了一体化热防护研究的必要性，提出了轻质电缆网的芯线、绝缘层、屏蔽层、插头和热防护层有效集成的总体方案。研制热防护材料，确定热防护层结构，试制一体化热防护电缆网，模拟热环境试验，研究表明：一体化热防护电缆网满足结构减重与轻柔、可靠性提高和总装周期缩短等总体指标要求。     

LEO卫星网中MPLS协议体系及其实现方案

由于卫星网拓扑时变的特性,使得现有的多协议标签交换(MPLS)技术难以在卫星网中有效地运行。以铱(Irid ium)系统为例,首先分析低轨卫星网(LEO)中星际链路的变化情况。针对卫星网具有频繁断接性和传输大时延等特点,将基于MPLS技术的LEO卫星网系统进行功能模块的划分,并重点对MPLS协议中的标签设计、信令协议选择、标签交换路径(LSP)的切换等问题进行仿真,同时提出相应的改进方案。     

航天器环境工程研究与展望

文章对航天器环境工程的发展进行了科学的探讨。文章指出：开展高可靠、长寿命航天器环境试验评价及防护技术研究,是航天器环境工程的长期重点发展方向;开展月球探测器特殊环境效应与模拟试验技术的研究,是探月工程的需求;航天器环境效应综合预示系统及航天器虚拟总装工艺技术,是未来发展的趋势;而建立空间环境天地一体化应用系统和建立空间环境试验与总装生产体系,是未来发展的模式。