载人航天器测控与通信分系统安全工作模式设计

从载人航天器测控与通信分系统链路资源出发,提出了基于地面S频段测控及导航信号接收链路全向覆盖,宽波束中继链路自主组阵,窄波束中继天线自主跟踪的测控与通信分系统安全工作模式,确保任何情况下测控通信链路都能够稳定建立,特别是在载人航天器出现异常掉电又恢复后,测控与通信分系统能够自动恢复高、低速天地链路,确保载人航天器安全工作.该模式设计经过地面测试验证和在轨飞行验证,既能够满足正常飞行时链路余量大于3 dB的要求,又有效减少了紧急情况下载人航天器对地面的依赖,取得了良好的在轨应用效果.     

基于改进遗传算法的一类多资源测控调度问题研究

研究一类测控弧段具有优先级约束的多资源、大规模测控调度问题。首先对问题中的约束条件进行分析和处理,并建立问题的数学模型。进而针对问题特点,以遗传算法为基础,通过设计选择适当的交叉、和变异算子,设计了一种改进的遗传算法。最后通过算例计算表明,应用该方法求解此类测控资源调度问题具有较为理想的性能,是合理、有效的。


     

太阳同步轨道卫星中继测控天线覆盖特性优化研究

我国天链一号数据中继卫星系统的初步建成,大大提高了低轨用户卫星的测控效率,但用户卫星中继测控天线有限的波束角影响了其对数据中继卫星系统的覆盖率。为此,文章提出一种垂直于卫星轨道面方向的准半球状增益中继测控天线布局方式,适用于整星尺寸较大或使用晨昏轨道的太阳同步轨道(SSO)卫星。这种方式充分利用该方向对中继卫星的长时间可视弧段,能有效提高中继测控的覆盖率,对天链一号数据中继卫星系统的覆盖率在95%以上。同时,单个中继测控弧段的平均时长约为60min,弧段之间的平均等待时间约为20min。其覆盖特性的各项指标相比于常规的对天面中继测控天线具有明显的优势,能显著提高中继测控任务的实时性和灵活性。     

基于SCL的航天器遥控操作平台设计与实现

为了实现对航天器的透明控制，航天器控制中心开发设计了遥控操作平台。首先提出了遥控操作平台的硬件组成及运行环境；其次结合航天器测控任务的需求，进行了软件功能设计，将遥控操作平台分为四个层次、六大功能，并详细描述了其数据流图；最后明确了遥控操作平台的内部、外部接口以及安全性措施。该遥控操作平台已成功地完成了我国同步和近地卫星早期以及长期管理阶段的测控任务，极大地提高了我国航天器测控能力和测控网资源的运行效率。     

基于统一建模语言（UML）的航天器真空热试验测控系统电气建模

随着航天器批量化生产及新型号研制进程加快,航天器真空热试验需求越来越多样,试验温度测量与控制的复杂程度越来越高,现有测控系统逐渐暴露出固有缺陷。文章针对测控电气系统,基于统一建模语言（UML）分析并提出了系统模型,提高了试验设备信息的处理能力,增强了系统设计人机交互的规范性,改进了试验进行时状态跟踪效果。通过实际的案例应用,展示了通过电气模型提高试验可靠性的过程。     

一种基于北斗RDSS短报文的天基测控方法

主要针对未来商业卫星大规模发展需求,基于天地一体化测控网络体系,探索研究了北斗短报文测控的可行性。以北斗导航星座作为天基测控平台,以低轨卫星作为测控服务对象,研究了基于北斗短报文的新型天基测控方法,进行了该天基测控系统总体方案设计和测控数据流程设计。提出在低轨航天器上搭载北斗短报文终端作为测控载荷,利用北斗卫星无线电测定业务(RDSS)短报文基本通信通道,充分考虑RDSS数据协议约束,采用兼容当前测控协议帧结构的方式,对帧结构进行适应性移植,证明RDSS短报文测控体制可以满足一般民商用小卫星、立方星等航天器测控通信需求。最后根据系统设计及体制论证结论,对基于北斗RDSS短报文的测控服务能力进行了综合分析,证明该测控应用模式可满足卫星日均在轨测控通信数据量需求。     

高轨移动通信卫星系统支持低轨航天器测控应用研究

<正>随着商业航天的不断发展,在轨航天器数量大幅增加,这对航天器测控提出了更高的要求,呈现出管理航天器数量多、实时性要求高、测控资源调度响应快等特点。如果采用地基测控方式,则需要建设遍布全球、数量众多的地面测控站,不仅建设投资高,同时支持目标数量有限,且测控资源调度使用不灵活,并不能解决海量低轨航天器在轨测控资源缺乏的难题。如果采用基于中继卫星系统的天基测控方式,其多址能力有限,以美国“跟踪与数据中继卫星系统”(TDRSS)为例,单星最多形成6个返向波束和2个前向波束,很难满足大量低轨航天器随机接入和并行服务的需求。     

航天器海上测控技术现状分析与发展思考

为了满足后续航天测控任务的需要,紧跟未来航天测控技术发展步伐,实现航天器海上测控的可持续发展和航天测量船综合效益的全面提升,简要回顾航天器海上测控技术的发展历程,分析海上航天测控系统的现状及其发展需求,指出海上航天测控技术需要重点发展的几个方向。     

功率受限条件下航天器测控链路优化途径

由于我国测控站范围的限制,需要通过天地基结合的方式对航天器进行测控。而天基地基测控距离的差距决定了两种方式链路资源的差异,如何平衡差异,优化系统,以达到资源和能源的最大化利用,意义非常。文章首先结合天地基组合测控系统的链路特点,对传统的系统设计进行了分析,然后在此基础上提出了两种测控系统的优化方案,通过对比,两种方案均实现了不同程度的优化。     

航天器真空热试验测控系统应用现状及发展趋势

航天器真空热试验是航天器研制过程中必不可少的试验项目。文章阐述了航天器真空热试验测控系统的特点和面临的挑战,总结归纳了航天器真空热试验测控系统的应用现状,分析展望了航天器真空热试验测控系统未来的发展趋势。     

太阳同步对日定向卫星的测控天线布局设计

对日定向姿态卫星在轨没有固定指向地球的一侧,若采用在卫星对天面和对地面反向对称各安装一副测控天线以实现准全向覆盖的传统布局设计,在测控弧段中地面站方位跨越测控天线组合方向图干涉区的过程中,测控链路极易受到该区域天线增益的剧烈波动而出现链路中断,从而对测控任务产生较大影响。太阳同步轨道具有轨道平面和太阳矢量保持相对固定夹角的特性,若运行于太阳同步轨道的卫星采用对日定向姿态,则可利用该轨道特性,结合我国地面站主要位于北半球的特点,通过优化测控天线在星上的布局,减少测控天线干涉区对测控链路的影响。通过仿真分析给出该设计的具体实现过程,并给出不同轨道高度和降交点地方时对应的测控天线推荐安装角度,可为运行在太阳同步轨道上的对日定向姿态卫星提供测控天线布局参考。     

一种网络化卫星测控系统多址接入算法研究

大规模低轨卫星星座的出现，对地面测控系统提出了更高的要求，这使得网络化测控技术成为了各国研究的重点技术。本文针对低轨卫星网络化测控系统的接入问题进行了研究。首先，概述了传统低轨卫星星座发展历程及多址接入技术需求背景；然后，在分析传统CSMA（Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问）与TDMA（Time Division Multiple Access，时分多址）接入技术性能的基础上，提出了一种自适应接入方案，使得网络化测控系统在负载量较高或较低时都具有良好的网络性能。本文通过仿真验证了自适应接入技术在系统时延、吞吐量以及信道利用率上的优越性。     

基于天通卫星系统的天基测控技术

针对卫星测控资源紧缺的现状,为满足未来大规模卫星用户对测控资源的使用便利性这一需求,研究利用天通卫星进行近地低轨卫星测控服务的能力。天通作为高轨移动通信卫星系统,具有传输实时方便、服务安全可靠和综合效费比高等多方面的特点。首先,分析了天通卫星对不同倾角、轨道高度卫星的测控覆盖时长,以及对载人航天任务空间站和火箭进行测控的服务能力。然后,基于天通民用系统现有的系统架构,详细介绍了天通系统支持低轨测控的系统改造方案以及工作流程。最后,结合目前的技术发展趋势和天通卫星能力现状,描述了天通卫星在天基测控和低速中继两种任务场景中的应用前景。     

高轨飞行器主动段双向测控陆基导航方案

高轨飞行器主动段飞行过程中,倒置GPS导航等传统陆基导航方案存在资源需求高、导航精度差等问题。研究了地天地双向测控(TTC)陆基导航方案和天地天双向测控陆基导航方案,建立了时序分析模型,阐述了天地天双向测控陆基导航方案的定位数据使用延迟约为地天地双向测控陆基导航方案的1/2。通过理论分析推导和仿真验证,对比了不同陆基导航方案的资源需求、导航精度及位置速度准确度。结果表明:双向测控陆基导航方案相比传统陆基导航方案对地面站资源需求少,导航精度高,且天地天双向测控陆基导航方案的位置速度准确度更高。     

一种天基信息支援测控保障能力快速评估方法

天基信息支援的高实效性对测控保障能力提出了严格要求,针对测控保障能力的快速评估问题,提出了一种基于层次分析法的快速评估方法。首先,依据时序和事件逻辑匹配一致性原则,将整个评估流程拆解为天基信息支援对测控需求确定、评估数据收集、制定评估指标和标准、分析评估数据、提供评估反馈和建议5个步骤,并基于拆解步骤项,确定了评估实施流程,设计了评估层级结构模型,提出了评估方法。然后,依据独立性原则确定了评估指标和标准,采用综合赋值法确定了指标权值,得到归一化评估结果,并确定不同标准对应的决策建议。最后,通过实例验证表明,方法能够快速完成测控保障能力评估,并提供对应的合理处置决策建议,可为天基信息支援的辅助决策快速提供有效依据。     

高精度星地测距的多址干扰并行对消技术

目前，在航天测控系统中广泛采用扩频体制，但随着多通道扩频技术和多站测距系统的发展，测控系统面临的测量环境越来越复杂，对伪距测量精度产生较大影响。其中，多站测距系统中存在的强信号干扰和多址干扰，会导致测距精度下降。本文提出了一种基于并行干扰对消的高精度星地测距技术，通过信号处理重构和对消接收信号中的干扰信号，得到纯净的期望信号，从而抑制码分多址带来的测量误差，以提升测量精度，并通过仿真和试验验证了算法的可行性和优越性。     

一站多目标无人机数据链信息融合技术

针对一站多目标无人机数据链系统易受干扰的问题,提出一种基于主备链系统抗干扰能力提升的遥控数据信息融合方法,在分析无人机遥控信息业务特点的基础上,对多条链路收到的用户数据进行拆分、融合等处理,设计了多目标无人机数据链的机载遥控信息融合策略。对采用该方法的数据链系统拉距测试验证,结果表明：该方法可在无人机高动态环境下的主备链路状态不稳定时,大幅度减小系统整体丢帧率,提升数据链系统信息传输可靠性。     

应用虚拟基准站(VRS)技术提高测控系统精度

虚拟基准站 VRS( Virtual Reference Stations)技术是国外近年发展起来的一项新的 GPS差分技术 ,它综合利用多个基准站的测量信息 ,经过精确的误差修正 ,产生一随用户运动的基准站。始终与用户构成短基线差分 ,该技术有效提高了 GPS差分定位的精度 ,并具有获得高精度解的可靠性。文中分析虚拟基准站的原理与关键技术 ,提供部分试验结果 ,对测控系统利用 VRS技术的可行性进行了探讨     

低成本卫星测控系统性能改进方法研究

首先针对TLE更新不及时、轨道递推准确性低的问题,提出低成本卫星测控系统(LCTTC)采用卫星GPS实测数据修正站心坐标系下目标轨道方法,提高跟踪精度;其次利用接收机的RSSI功能,给出了远程获取无人值守LCTTC灵敏度、评估其性能的方法,以及获取信噪比、发射功率等状态信息的方法,对卫星实时任务过程进行监测和异常诊断,减少了故障排查时间。     

载人航天天基测控通信探析

梳理了国内外空间站天基测控通信应用的概况,针对近地载人航天对测控通信系统的高要求,分析提出中继卫星系统的发展建议,以及导航卫星和低轨卫星星座系统的特点优势。调整中继卫星轨位、增加中继激光链路、采用全景波束全时监控模式,以及导航卫星和低轨卫星星座作为必要补充等途径,可为载人航天测控通信提供更好的灵活性、可用性和效费比。为载人航天天基测控通信发展提供了参考依据。