面向应急管理的天基系统需求与构建设想

针对应急管理对天基系统提出的增强现场灾情信息传递保障能力和尽快完善天空地一体化应急观测体系的需求,在分析天基系统应具备的先进感知使能、通信使能、导航定位使能及智能使能基础上,提出了我国天基应急管理支援体系构建设想。通过发射中轨观测系统、高分光学强机动星座,以及增加地面机动测控数传站,加强和完善灾害应急遥感观测能力;通过天地一体化应急管理云平台实现灾情观测数据的处理和分发。为了尽快实现天基应急管理支援体系建设,提出应发展高、中、低轨协同的天基通信、导航、遥感卫星的建议。     

基于PFT的航天电子侦察系统作战效能指标体系构建

航天电子侦察系统是战略预警体系的重要组成部分,科学评估其作战效能对于提升天基侦察监视能力具有重要意义.提出了PF T的分析方法与基于信息能力的系统作战效能评估准则.通过分析系统作战流程,建立了侦察流程剖面图,构建了高完整度、低冗余度的航天电子侦察系统作战效能评估指标体系,并对指标进行分析.     

远海对抗中天基系统作用及发展状态分析

以信息化联合作战为主要特点的现代战争对天基系统的信息支援能力日益依赖,远海对抗以远离本土、网络协同、攻防兼备的特殊性,需要天基系统的支持更为全面和迫切。从远海对抗的内涵和任务需求出发,分析国外在远海对抗条件下天基系统如何为海洋作战平台提供及时、有效的信息支援,从而提出未来天基系统发展策略和设想。     

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。     

天基信息引导下反导武器系统拦截窗口分析

基于分析天基信息对反导武器系统的引导方式和引导精度,提出了能够评估拦截效能的反导武器系统拦截窗口的计算方法;建立了不同预警方式下的预警信息发出时刻和天基信息引导下的武器系统雷达发现目标时间的计算模型。通过仿真表明天基预警信息能够为反导武器系统提供充足的作战准备时间,在天基引导信息引导下,武器系统跟踪制导雷达能够更准确快速地跟踪制导雷达发现目标,改善引导信息的精度,增大拦截时间窗口和空间窗口并提高拦截弹拦截更远射程目标的能力。     

武器装备智能保障系统建模与效能分析

为实现信息化作战保障条件下的装备保障能力建设和提升，面向装备OODA闭环提出装备智能保障系统，建立基于DoDAF的智能保障系统结构模型，并基于网络分析法对装备智能保障系统和传统装备保障系统的效能进行了对比评估。在总结当前装备效能评估领域国内外研究现状的基础上，以OODA全流程闭环为目标，分析装备保障的现存问题和装备智能保障模式的特点，并构建武器装备智能保障系统模型。通过系统高层概念、能力、任务活动等要素建模，构建武器装备智能保障系统效能模型并基于网络分析法开展效能评估，通过装备训练保障、维修保障、信息支援和行动支持等维度对比了传统装备保障系统与智能保障系统的效能差异，提出智能保障技术的发展建议，为装备保障的智能化发展提供理论参考。     

临近空间飞行器采用引导式天基测控的探讨

近年来,已有多种临近空间飞行器利用中继卫星实现了天基测控通信,但由于采用预规划、预分配的模式,无法满足突发通信需求。针对此问题,文章提出了一种引导式天基测控应用设想,即采用宽波束链路传输飞行状态短信息引导建立窄波束高速数传链路,用于进行业务数据高速传输。该设想兼有宽波束链路覆盖范围大、窄波束链路数传能力强的优点。通过典型场景对其可行性和实时性进行分析,结果表明:具备宽、窄波束链路终端的临近空间飞行器,相比使用传统预规划、预分配的测控模式,能实现引导式全流程柔性控制,解决临近空间飞行器"随遇接入、按需服务"的天基测控需求,提高天基测控的应用效能。     

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。     

天基信息网络弹性评估方法研究

考虑到天基信息网络独具的网络拓扑周期性动态变化、星载网络设备难以按需替换、空间环境安全威胁复杂多样等特点,为了对网络故障、环境挑战或敌对行动时天基信息网络的弹性能力进行有效评估,提出了一种改进的天基信息网络弹性评估方法。首先,简述了一种包含时间、概率、系统能力的三维弹性分析模型;考虑到各种不利事件以及各种能力适变方法及其具体措施对天基网络弹性能力的影响,分别提出了在采用单能力适变方法、多能力适变方法时的天基信息网络弹性计算方法,并进一步给出了确定场景下的天基信息网络弹性计算方法。实例分析表明,所提方法可以定量的方式对天基信息网络弹性能力进行有效评估,为天基信息网络各种能力适变方法及其具体措施的选择提供有益参考。     

基于数据深度加权的卫星轨道确定技术

将统计数据深度理论应用到抗差估计中,用数据深度作为衡量残差在整个样本集中地位的统计量.提出了基于数据深度加权的抗差估计算法.考虑到天基观测结构的复杂性,设计了天基测控的误差传播因子,并构造了模型结构权对定轨模型结构进行加权.在此基础上构造了基于数据深度加权和模型结构加权的M估计算法,证明了该算法的高崩溃点特性.设计了天基测控模式下的轨道确定仿真试验,试验结果表明该估计方法能有效抑制观测粗差和模型结构误差的影响,并且能显著提高定轨算法的鲁棒性.     

智能天地一体化网络的卫星跟踪测控技术综述

随着卫星互联网和我国航天测控技术的不断进步,航天测控网络朝着智能化、一体化的方向发展,在自主测控、资源分配等方面进展良好。因此,建立智能天地一体化的航天测控网是我国航天未来发展的重要目标。针对智能航天测控网中的跟踪测轨、遥测和遥控三个方面,分别介绍了相关原理与技术。同时,结合CCSDS提出的空间数据链路标准协议详细介绍了TM、TC、AOS、Proximity-1以及USLP标准,分析了不同标准所使用的技术与实际应用。本文从数据链路层和物理层的角度介绍了智能航天测控系统的工作原理及技术要求,为我国智能天地一体化卫星测控通信网的研究提供参考并予以展望。     

Study on TT&C resources scheduling technique based on inter-satellite link

The navigation constellation will have the capability of supporting Tracking Telemetry and Command (TT&C) operations by inter-satellite link (ISL). The ISL will become an important solution to reduce the shortage of ground TT&C resources. The problems need to be studied urgently in the field of space TT&C network resources scheduling management are how to determine the availability of ISL and how to allocate TT&C resources of ISL. The performance and scheduling constraints of navigation constellation?s ISL are analyzed, and three utilization strategies of ISL to perform TT&C operations are proposed. The allocation of TT&C resources based on ISL falls into two successive phases. Firstly, master satellite determination equation is established by using 0–1 Programming model based on the availability matrix. Mathematical method is used to solve the equation to determine the master satellite and the topology of ISL. Secondly, Constraint Programming (CP) model is used to describe the ground TT&C resources scheduling problem with special requirements of TT&C operations based on master satellite, and a heuristic algorithm is designed to solve the CP model. The equations and algorithm are verified by simulation examples. The algorithm of TT&C resources scheduling based on ISL has realized the synthesized usage of both the ISL and ground resources on TT&C field. This algorithm can improve TT&C supports of territorial ground TT&C network for global navigation constellation, and provides technical reference for the TT&C mission planning of global constellation by using ISL.     

基于容器云的地面测控资源池日志管理系统的研究

新型航天地面测控装备基于商用服务器集群，采用虚拟资源池架构和容器云技术，按需进行测控资源调度和测控业务能力生成。和众多服务设备一样，日志是系统故障诊断的主要途径，由于海量日志可能分散在资源池系统中的不同位置，传统的流式日志采集和分析模式难以大批量管理信息，经常导致系统异常发现不及时、排查效率低、定位难度大等问题，日志的检索和统计缺乏行之有效的手段，弊端明显。针对这种地面测控资源池系统的运维管理需求，本文设计了一种基于容器云的日志管理系统，将平台日志和应用日志聚合管理，根据用户需求和运维目的分类检索并定制可视化日志显示，为使用者精准分析系统异常、快速进行系统维护提供有效支撑。     

遥测装备智能运维系统的研究与工程化实现

随着航天发射和在轨航天器管理任务的不断增加，为支撑各类测控需求，遥测站数量越来越多，测控系统越来越复杂。为了从整体降低对遥测任务及遥测装备的运维管理成本，提升运维信息的应用能力，为各类角色用户提供有效全面的信息支撑，需要建立体系化的遥测装备智能运维系统。构建多级智能化运维体系，通过现代化信息感知和传输技术实现装备信息的多维度快速获取、感知和汇聚，全局性掌控战斗资源，建设运维中心及信息处理平台完成数据的智能融合处理，通过对各装备、各时段数据的比较，关联挖掘信息，深层次利用运维数据，实现资源全景展示、装备状态监视与智能维护、运行效能评估、态势分析与预测等能力，为遥测资源和战斗力部署调度提供直接全面的决策支撑。     

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。     

Ka-band high-rate telemetry system upgrade for the NASA deep space network

The NASA Deep Space Network (DSN) has a new requirement to support high-data-rate Category A (Cat A) missions (within 2 million kilometers of the Earth) with simultaneous S-band uplink, S-band downlink and Ka-band downlink. The S-band links are required for traditional telemetry, tracking & command (TT&C) support to the spacecraft, while the Ka-band link is intended for high-data-rate science returns. The new Ka-band system combines the use of proven DSN cryogenic designs, for low system temperature, and high-data-rate capability using commercial telemetry receivers. The initial Cat A support is required for the James Webb Space Telescope (JWST) in 2014 and possibly other missions. The upgrade has been implemented into 3 different 34-meter Beam Waveguide (BWG) antennas in the DSN, one at each of the complexes in Canberra (Australia), Goldstone (California) and Madrid (Spain). System test data are presented to show that the requirements were met and the DSN is ready for Cat A Ka-band operational support.     

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。     

基于遗传算法的TT＆C测控资源优化调度

TT＆C测控资源调度是一个涉及卫星、测控站以及调度准则等多方面因素的复杂优化问题。针对这一优化问题，根据测控调度的一般原则和优化准则，建立了相应的优化模型，并给出了基于遗传算法求解该问题的方法和步骤；最后，通过两个示例分析，演示验证了该方法对于解决一般测控调度问题的有效性。     

天基监测空间碎片有效载荷效能评估方法研究

介绍了用于天基空间碎片监测的主要载荷,包括可见光监测相机、微波雷达和激光雷达。根据评价指标体系,按照评价指标设计的原则,设计出评价指标的体系结构,建立基于AHP（采用层次分析法）的综合指标评估模型。利用评估模型实现对三种监测载荷进行评价分析,选择出效能最优的有效载荷。为天基监测载荷评估提供科学依据与评估方法。     

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。