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。     

应用数字签名机制的卫星移动通信数据传输方案设计及实现

为实现卫星移动通信数据传输,并改善数据传输的安全性,文章提出了应用数字签名机制的卫星移动通信数据传输方案。该方案结合地球静止轨道卫星移动通信接口标准第2版(GMR2)的通信机制,通过在数据帧中增加同步位解决数据传输过程中的同步问题,利用增加状态位和同步位的方式实现2.4kbit/s到3.0kbit/s的数据率转换,同时引入数字签名机制,提前验证通信双方身份的可靠性,进一步保证数据安全传输。通过设计实例和测试方案验证了数据传输方案的有效性。结果表明,该方案能保证数据在卫星移动通信网络中安全传输,可为卫星移动通信数据传输研究提供参考。     

基于优先级的通信卫星遥测数据调度策略研究

针对卫星遥测数据对传输要求的多样性,以及用户观测遥测数据的周期要求各不相同等特点,提出一种基于优先级的卫星遥测数据调度策略,建立参数优先级、源包优先级、虚拟通道优先级和调度方式优先级四层进行综合调度,有效提高信道的使用效率,最大程度满足用户对于星载实时遥测和延时遥测的观测需求,同时提供了可针对不同速率遥测参数和用户观测特殊需求定制的遥测下传策略,具有更大的灵活性和可操作性。     

低轨遥感卫星Ka频段星地数据传输效能研究

空间分辨率的大幅提高导致了低轨遥感卫星产生海量遥感数据,致使现有X频段星地数传通道压力急剧增加。针对此问题,文章分析了采用Ka频段进行星地海量数据传输的必要性。为了综合衡量数据传输性能,合理利用地面站资源,提出遥感卫星传输效能因子指标,依据此指标,对地面站的利用方案进行了优化设计。理论分析与仿真试验结果表明:采用Ka频段传输,在传输速率达到目前X频段最高速率3倍时,典型地面站的链路可用率达到95%以上,显著提高了数传系统的综合传输效能。     

电力线数字载波通信系统在小水电中的应用

论文采用新型数字载波通信设备设计了一套小水电载波通信方案。方案利用电力线作为数据传输通道，通过载波方式使信息能够在有强噪声干扰的中低压配电线上实现稳定可靠的数据传输，最终实现了四个小水电自动化三遥信号的准确、实时传输。     

北斗卫星注入校验信息传输时延分析及优化

北斗导航卫星上行注入校验信息主要用于上行注入导航信息的闭环校验及错误重注,具有较高的实时性要求;同时该类信息具有传输路径复杂、处理节点多、处理难度大的特点。文章分析了上行注入校验信息的使用方式、传输路径及传输需求,介绍了基于星间链路的星座信息传输方法。提出了一种工程应用可行的注入校验信息传输方案,进行了星内信息传输流程设计,描述了各个传输节点的信息路径,分析了各个节点的传输时延,提出星地同步注入策略和动态调度措施,对信息传输时延进行了综合评价和优化改进,将传输时延优化压缩至1200～1800 ms。对卫星在轨数据进行了分析,验证了优化措施及分析结果的有效性,可以有效满足卫星工程应用的需求。     

一种区域性卫星数据传输系统方案研究

主要对卫星通信系统中星上数据的存储与传输方案进行了探讨。着重介绍并分析了一种卫星星上图像数据的星上存储与传输方案的六种工作模式，对于每一种工作模式的卫星内部结构、工作流程和数据传送铁路做了深入的分析。对卫星数据存储方案的轨道与娃路进行了设计，提出了利用太阳同步轨道间歇性区域性覆盖特定区域的轨道设计方案。并且利用Satlab仿真软件给出了卫星在目标区域的衷盖形状及衷盖时间情况。在通信使路方面，根据上行测控铁路、下行窄带、宽带接路三种不同情况给出了数据速率、载波频率、调制方式和比特误码率等相关参数。     

中继卫星系统测控传输体制的选择考虑

简述了数据中继卫星系统的主要任务、功能和工作特点，从卫星功率的有效利用、带宽的有效利用、较好的噪声性能几方面进行了中继卫星系统数据传输体制的讨论，并结合与国际常用数据中继卫星系纬数据传输体制接轨的要求，提出了我国数据中继卫星系统应选取的工作调制方式。文中比较了误码率一定的条件下BPSK、QPSK、MSK工作调制方式下的卫星功率的有效利用情况；结合由于数据中继卫星系统返向馈电铁路传输数据率大、频率资源有限所导致的对频带利用率的特殊要求，比较了BPSK、QPSK、8PSK、MSK等各种调制方式在中继卫星系统中的优缺点；在返向馈电铁路的噪声性能上对l／2卷积码率QPSK、2／3卷积码率QPSK、l／2卷积码率QPSK做了比较；介绍了其它国家中继星系统使用的调制体制。针对S频段与Ka频段前向、返向铁路数据传输的不同特点(如传输数据率的不同，传输带宽不同等)，建议提出了我国数据中继卫星系统所应采用的调制体制；同时，对中继卫星系统数据传输体制与目前我国的地基测控系统的兼容问题进行了初步考虑，提出了相应建议。     

基于MIMO技术的卫星高速数据传输系统研究

多输入多输出（MIMO）系统作为提高频谱效率的一种有效方式,已经成为未来无线通信系统实现高速可靠数据传输的突破性技术之一,受到国际众多研究机构的普遍关注。文章通过研究MIMO信道模型、信道容量、卫星信道特征,构建了全新高速数传系统模型,解决了卫星大容量数据实时传输和频带限制之间的矛盾。     

UoSAT-5卫星对地成像系统

英国萨里大学以小卫星为基础,发展了UoSAT卫星系列。文中着重叙述了星上有效载荷——对地成像系统(EIS)的设计,以及在轨道上成像的结果,证实了小型卫星的的遥感能力。EIS与传输系统为基础的处理单元相结合,使它为星上提供了实用的处理能力。EIS能在星上进行复杂的图像分析、处理和压缩。利用这些技术,可增加遥感小卫星在狭窄通信通道上的图像数据传输能力。     

星载高速SerDes电路的设计与实现

针对目前我国空间探测任务中海量数据传输的迫切需求,提出了一种星载高速数据传输技术的解决方案。论述了方案的总体设计结构和关键模块的实现,制定了一种可靠易实现的链路传输协议,并给出了收发方向上的后仿真波形。系统联试验证了4通道点对点之间的SerDes接口数据传输速率达到了2.4Gbps,并且具有很好的带宽扩展和抗干扰性能。在星上有效载荷数据传输系统中具有广阔的应用前景。     

一种卫星成像调度的约束修正方法

约束修正是卫星成像调度的重要组成部分,负责处理成像调度方案的约束满足与优化的问题.为得到优化可行的成像调度方案,针对一类带有卫星存储器和数据下传等约束的卫星成像调度问题,提出一种新的约束修正方法.首先构建时间序有向图模型,将约束修正问题归结为点带约束成本的路径搜索问题,针对该模型提出一种基于标记更新的约束修正算法.通过针对实际问题的实验分析,表明该方法能够在规定的时间内求得问题的最优解,有效的解决了卫星成像调度的约束满足与优化问题.     

基于直方图修改的卫星遥感图像无损隐藏传输

针对星上低速率数据的传输问题,提出了一种基于直方图修改技术的卫星遥感图像无损隐藏传输方法。该方法通过对星上高速率遥感图像相邻像素差的直方图进行修改,将低速率数据嵌入到原始高速率遥感载体图像中,并利用卫星高速数传系统进行下传。地面接收端可以从载体图像中正确提取低速率数据,并无损恢复原始高速率遥感图像数据。该方法在不增加卫星数传系统复杂度和信息传输速率的前提下,提高了卫星数传系统的利用率,增强了数据传输的隐蔽性。实验结果表明,本文算法在保证良好的不可见性的情况下,获得了较高的纯载荷嵌入容量。与其它无损嵌入方法相比,在峰值信噪比和纯载荷嵌入容量方面都有很大的优势。     

卫星数据采集系统应用与展望

一、卫星数据采集系统及其关键技术 卫星数据采集系统是利用航天遥测、遥控、遥监等技术,对航天器远地点进行各种监测,并根据需求进行自动采集,经过卫星传输到数据中心处理后,送给用户使用的应用系统。 卫星数据采集系统的技术特点是:能自动提取被采集的数据;数据率较低;数据分时采集;覆盖地域广;可野外工作;无人值守。 卫星数据采集系统的优点是:时效性高;采集数据地域广;经济性优;真实性强。 卫星数据采集系统的主要组成有:传感器、数据采集平台、卫星采集通道、数据接收站、网络管理和中心处理系统。卫星数据采集系统由空间卫星信道、传…     

基于1553B和SpaceWire组合网络的星载数据管理软件设计

为同时满足对于星务管理数据和高速载荷数据的传输要求,国内外的飞行器趋于使用1553B和SpaceWire组合网络来进行星上数据传输。复杂而灵活的数据传输要求使得卫星数据流设计中引入了大量标准协议,同时大大增加了星载数据管理软件的复杂度。对一种基于1553B和SpaceWire组合网络的星载数据管理软件的协议体系进行了介绍,通过对协议进行分析,改进了已有的软件框架,形成了一种基于标准协议的分层的软件架构,以空间包为单位实现星内数据交互,实现了软件应用层与数据链路协议的分离。软件实现结果表明,合理的协议分层和有效的接口封装提高了软件的可拓展性和可移植性,有利于软件产品化。     

一种高分辨率遥感卫星高速串行接口设计

从物理链路与互连协议两个方面进行研究,设计出一种应用串行编解码收发器与现场可编程门阵列(FPGA)器件编程配合,实现遥感卫星设备间数据传输的方案;通过伪随机码传输测试,实现了在速率2Gbit/s下数千亿位无误码的高速稳定串行传输。该设计传输速率快,可靠性高,为高分辨率遥感卫星设备间的数据传输提供了一种解决方案。     

卫星动平台下动态门控调度的设计与实现

当运动节点构成的大规模动态平台执行分布式协作任务时,如何保证关键数据通信的实时性和确定性,这是一项新的挑战。文章以时间敏感网络（time sensitive networking,TSN）技术为背景,结合卫星构成的分布式动态通信平台上的链路特性,基于TSN中的门控调度技术,提出了一种适用于卫星链路场景下的动态调度算法。通过改进TAS（time aware shaper）调度算法,减少卫星动平台因通信距离动态变化以及空间摄动等因素造成的传输时延,从而增加动平台上卫星通信系统的确定性。同时根据动态卫星链路周期性运动特征,提出周期性门控调度机制,保证所有周期内相同时间点的门控调度一致。最后通过现场可编程门阵列（FPGA）设计的验证测试结果表明,提出的TAS改进方案可以适用于卫星网络的确定性调度,充分发挥时间敏感网络的优势。     

遥感卫星OFDM高速数据传输系统

研究和设计了一种用于遥感卫星高速数据传输的传输系统方案。该系统采用具有高带宽利用率和良好抗多径衰落性能的正交频分复用(OFDM)技术。文中着重分析和设计了在大多普勒频移以及Rician衰落条件下的卫星信道编码调制参数、频率和时钟捕获与跟踪算法、信道估计、克服星上非线性放大器的影响等关键问题，以实现星地之间的高速宽带传输。最后还介绍了有关发送和接收机的实现结构。     

低轨遥感卫星Ka频段自适应编码调制应用效能分析

分辨率的不断提高对低轨遥感卫星对地数据传输能力提升提出了迫切需求。当前低轨遥感卫星对地数据传输采用固定编码调制(CCM)和可变编码调制(VCM),未利用仰角增大时大气损耗减小带来的信道条件改善,对链路资源造成较大浪费。自适应编码调制(ACM)在VCM基础上,充分利用大气损耗的时变特性,可进一步提高链路的数据吞吐能力。为综合衡量数据传输性能,文章提出低轨遥感卫星传输效能因子指标,并对Ka频段降雨特性不同的喀什、北京、三亚地面站CCM,ACM,VCM的传输效能进行了对比分析。仿真结果表明:按链路可用度最大的原则设计时,ACM的传输能力明显优于VCM和CCM,显著提高了数传系统的综合传输效能。     

和差通道相位差对差模跟踪接收机的影响分析

在数据中继卫星系统中,中低轨航天器常采用差模跟踪技术,完成对数据中继卫星的捕获跟踪,建立高速数据中继传输链路。文章根据某任务跟踪接收机实际设计参数,用Matlab／Simulink软件对和差通道相位差对跟踪性能的影响进行了仿真分析。