星载小型化激光通信终端技术研究现状及发展方向综述

针对微小卫星星间数传发展对载荷传输速率要求更快，平台体积重量和功耗约束更高的趋势，小型化激光通信终端是最优解决方案。文章介绍了激光通信系统常见组成、波长体制和终端构型，深入分析了美国、欧洲和日本等国外典型星载小型化激光通信终端技术发展现状，并介绍了星载小型化激光通信终端的应用前景。最后得出星载小型化激光通信技术的未来研究方向：一方面是激光终端的小型化、一体化和模块化的设计与实现，一方面是初始指向技术的研究。未来急需发展网络拓扑简单可靠，业务类型多样，传输手段灵活的激光集成通信网络，星载激光通信终端技术需具备组件可集成、功能可重构的功能。     

面向微纳卫星应用的激光数传技术

针对遥感微纳卫星对地高速数传需求,开展面向微纳卫星的激光数传技术研究,突破微纳卫星激光通信终端星地快速捕获建链和协同高精度稳定跟踪、天基终端轻小型化、复合光电组件等关键技术。完成微纳卫星的天基激光终端和地面激光终端研制,并开展星地传输试验验证,实现 1 230 km、10/50/100 Mbps 的星地数据传输,验证了相关技术,为后续我国微纳卫星对地遥感应用提供了理想的星地数传手段。     

国外小卫星技术发展研究

介绍了小卫星的发展特点及目前小卫星的市场需求。在分析卫星设计思想变化的基础上,对近期小卫星技术在遥感、通信、军事、科学实验和技术论证以及空间探测领域的发展进行了介绍。最后,提出了小卫星技术今后的发展趋势。     

中低轨道卫星星座间的激光链路

阐述在中低轨道卫星星座全球通讯网络中应用的激光星间链路与在中继星间应用的激光星间链路相比，所具有的明显的优势。同时给出了应用于小卫星上的小光学用户终端的基本组成，并指出了当前在中低轨道卫星星座激光星间链路研究中所应当进行的主要研究方面。     

动态新闻

正中国航天科技集团有限公司发布商业航天发展计划据《中国航天报》2018年9月28日报道,在第四届中国(国际)商业航天高峰论坛上,中国航天科技集团有限公司宇航部部长尚志介绍了公司商业航天发展情况和未来计划。未来3年,公司将在发射服务以及通信、导航、遥感卫星等优势领域陆续开展商业实践探索,重点推动商业发射服务、卫星应用产业以及卫星移动通信与空间互联网系统等,促进公司商业航天全面、深度发展。商业发射方面,公司将     

卫星光通信中耦合运动对光信号跟踪影响分析

光通信终端与卫星平台的耦合运动是影响卫星光通信系统光信号跟踪性能的重要因素。以铱星系统星间链路为例,建立了卫星光通信终端与卫星平台相互耦合运动的数学模型,并进行了数值仿真。理论分析及仿真结果表明:卫星光通信终端与卫星平台相互耦合运动使系统粗跟踪误差增大,方位轴、俯仰轴最大误差分别为94μrad和98μrad,超过精瞄系统补偿范围。为确保星间激光链路通信性能,提出了光束粗跟踪控制补偿算法,并进行了相应的仿真实验,仿真结果表明:补偿后的控制算法将方位轴、俯仰轴最大跟踪误差降低为37μrad和41μrad,符合精瞄系统补偿要求,保证了系统跟踪性能。该结果对今后小卫星星座激光组网具有一定的指导意义。     

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。     

宇航光电子激光通信技术进展和发展建议

未来是光电子激光在宇航通信技术中蓬勃发展的时代。文章回顾了从上世纪70年代起近四十年以来，国外空间光电子和激光通信技术的发展历程。首先从NASA早期的光纤空间适应性试验研究开始，阐述了NASA和ESA在各种卫星平台和国际空间站内部所研发的光电子通信产品，展示了光电子技术在空间中应用的可行性。然后结合二十一世纪以来，NASA在深空探测领域的自由空间激光通信技术上所取得的历史性突破，以及在微小型卫星的激光通信技术方面所取得的技术成就，展现了与无线电通信相比，光电子激光通信技术在未来宇航通信中的强大的生命力。最后，文章给出了空间光电子通信未来的一些发展计划，总结了若干关键技术，提出了对核心器件和关键通信协议的发展建议，并对宇航光电子激光技术的发展前景进行了展望。     

空间激光通信调制技术的研究进展

空间激光通信系统具有传输速率高、体积小、质量轻、功耗低等特点，适用于卫星高速数据传输。激光通信调制技术作为空间激光通信系统的一项关键技术，是影响系统通信性能的主要因素之一。首先，介绍空间激光通信调制技术的原理及其分类，并对其优缺点做比较分析，再对激光调制的关键技术进行阐述；然后，从发展阶段与应用环境角度对国内外已报道的空间激光通信调制技术研究进展进行总结；最后，对空间激光通信调制技术的发展趋势进行展望。     

分布式小卫星系统的技术发展与应用前景

分布式小卫星系统是现代小卫星的一个崭新的应用领域,它能充分发挥小卫星的优势,同时也能克服小卫星的缺点。分布式小卫星系统包括星群、星座、编队飞行等。小卫星编队飞行将在空间遥感、深空探测、通信导航等方面带来一场重大的技术革命。文章论述了小卫星特点和分布式系统概念,介绍了分布式小卫星系统技术发展水平和关键技术,以及未来的应用前景。     

通信同步的干扰(Ⅱ)

干扰敌通信同步信号是通信干扰的重要手段。在讨论通信同步的前一篇文章的基础上,分析了破坏通信同步的可行性及方法,并指出破坏敌通信同步具有事半功倍的效果。     

天基信息传输分发体系中新频段及新体制梳理

文章介绍了激光通信、太赫兹通信和量子通信等新的通信频段及通信体制在天基信息传输分发体系中的应用前景。激光通信链路可用于构建未来空间骨干网,附加在激光链路上的量子光通信链路可以极大提升链路保密性能,太赫兹通信链路可能在未来卫星星座及伴随飞行集群内部高速数据交换场合提供大带宽及灵活组网的通信能力。各种新形式的链路技术结合起来,可以为天基信息传输分发系统提供支撑。     

移动通信发展历程及其在战术通信中的应用

详细介绍了移动通信技术的发展历程,从最初的1G通信技术到现在广泛应用的5G技术以及正处于研究阶段的6G技术,针对每一代移动通信技术的网络架构、频带分布以及传输速率进行了分析,总结了其优缺点,通过对每一代通信技术的对比,分析了移动通信技术的未来发展趋势,阐述了移动通信技术在战术通信中的应用以及未来发展的影响;旨在帮助学术研究人员和工程技术人员了解移动通信技术的发展历程及其在战术通信的应用,对从事移动通信研究和战术通信研究的人员均具有一定的指导意义。     

太赫兹通信技术研究进展及空间应用展望

太赫兹波具有频带宽、传榆速率高、方向性好、安全性高、散射小及高穿透性等特性。近些年天体物理学,行星和地球科学研究的任务增多促进了太赫兹源和系统的不断发展。文章介绍和分析了太赫兹通信的一些关键技术和最新研究成果;同时,对太赫兹的技术发展趋势和应用前景做了展望。     

面向太阳系边际探测的激光通信方案研究

针对我国太阳系边际探测任务需求,提出了利用激光链路进行对地高速信息传输的方案。梳理了深空激光通信的国外发展现状,分析了太阳系边际探测任务的激光链路特点和约束条件,给出了飞行激光终端和激光地面站的初步方案和主要参数,进行了链路预算和影响因素分析,并对我国未来太阳系边际探测任务激光通信的发展进行展望,为我国太阳系边际探测任务的激光通信论证与实施提供参考。     

自适应跳频通信特性分析

简述了自适应跳频通信的基本原理。对自适应跳频通信的主要性能,即受到干扰时每个受干扰频率的平均处理时间、最多能处理的干扰频率数、抗阻塞干扰能力进行了分析,并得出了相应结论。     

基于乘性加扰的卫星信号遮蔽传输方案

针对卫星发送功率受限的情况，提出了一种卫星信号遮蔽传输的新方案。在卫星上，通过将待传输的业务信号与特别设计的非恒包络遮蔽信号相乘，隐藏了原业务信号的时频域特征。在授权地面站，利用遮蔽信号副本进行互相关时延估计并解遮蔽，从而恢复原业务信号。该方案具有不增加卫星的传输功耗、星上遮蔽运算复杂度低、传输安全性强等特点。此外，通过处理损耗、互信息等定量评价指标，分析了遮蔽方案的遮蔽性能。仿真实验表明，该遮蔽方案可以实现良好的时频域遮蔽效果。遮蔽后信号与原业务信号间的互信息结果表明：遮蔽后信号与原业务信号间相关性很弱，已基本掩盖原业务信号通信特征。在遮蔽信号与原业务信号带宽之比不小于0.3、信噪比不小于–4 dB的条件下，授权地面站解遮蔽的处理损耗可以控制在1 dB以内，具有良好的实用价值。     

卫星通信干扰样式研究

综述通信对抗干扰的分类方式,分析了部分文献中对干扰样式划分的不合理性.根据卫星通信对抗的特点将通信对抗干扰样式进行分类,并从与压制式干扰相区别的角度对欺骗式干扰做出研究分析.     

宽带低轨卫星网高效组播中的部分网络编码算法

通过引入逻辑位置的概念,将宽带低轨卫星通信网的动态网络拓扑等效为多个静态拓扑的循环更替。针对静态网络的高效组播,提出部分网络编码算法。该算法只在有编码增益的节点处进行网络编码,其它节点直接路由转发。从等效的多个静态网络拓扑中提取连接关系不变的恒定网络拓扑,提出在恒定网络拓扑中采用部分网络编码实施组播。该方法能克服拓扑变化引起的路由和编码方案频繁变换问题,对应的吞吐量约为组播树路由的2倍,且优于多径路由,组播目的节点数越多,优势越明显。算法对于链路的失效具有较好的健壮性。研究成果对提高宽带低轨卫星通信网的组播吞吐量和健壮性具有一定的理论意义和实用价值。     

Effects of Communication Methods on Communication Patterns and Performance in a Remote Spatial Orientation Task

Abstract

An experiment was conducted to examine the impact of communication methods (text-only, audio-only, and audio-plus-video) on communication patterns and effectiveness in a 2-person remote spatial orientation task. The task required a pair of participants to figure out the cardinal direction of a target object by communicating spatial information and perspectives. Results showed that overall effectiveness in the audio-only condition was better than the text-only and audio-plus-video conditions, and communication patterns were more predictive of errors than individual differences in spatial abilities. Discourse analysis showed that participants in the audio-plus-video condition performed less mental transformation of spatial information when communicating, which led to more interpretation errors by the listener. Participants in the text-only conditions performed less confirmation and made more errors by misreading their own display. Results suggested that speakers in the audio-plus-video condition minimized effort by communicating spatial information based on their own perspective but speakers in the audio-only and text-only conditions would more likely communicate transformed spatial information. Analysis of gestures in the audio-plus-video condition confirmed that iconic gestures tended to co-occur with spatial transformation. Iconic gesture rates were negatively correlated with transformation errors, indicating that iconic gestures more likely co-occurred with successful communication of spatial transformation. Results show that when visual interactive feedback is available, speakers tend to adopt egocentric spatial perspectives to minimize effort in mental transformation and rely on the feedback to ensure that the hearer correctly interprets the information. When visual interactive feedback is not available, speakers will put more effort in transforming spatial information to help the hearer to understand the information. The current result demonstrated that allowing two persons to see and communicate with each other during a remote spatial reasoning task can lead to more errors because of the use of a suboptimal communication strategy.