用于EOS直播卫星数据采集和处理的低成本可搬运地面站

作为全球变化研究的全国统一行动的一部分，地球观测系统（ＥＯＳ）将在１５年时间内发射一个遥感卫星星座。来自ＥＯＳ卫星的科学数据将由ＮＡＳＡ研究机构加以处理，再分发给大量地球科学家。许多这样的卫星还备有另外的接口，能直接向用户播发数据。从过境卫星实时直接播发科学数据有不少有价值的用途：现场测量结果的检验，规划科学会战以及用于科学和工程教育。ＥＯＳ直接的成功与实用价值在程度上取决于最终用户接收该数据所花     

哥达德航天中心天基、地基测控网的Ka频段过渡计划

1　工作于Ka频段的驱动因素NASA天基测控网 (SN)目前通过TDRSS卫星和白沙设施 (WSC)的地面设备以S和Ku频段为各种近地轨道科学卫星提供通信服务。同样 ,NASA地基测控网 (GN)利用分布于全球的地面站通过直接对地的S和X频段为科学卫星提供通信服务。按NASA预测许多科学卫星提出的测控需求 ,需要 1Gbit/s或更高的数传速率 ,这些快速上升的数据吞吐速率不可能以现用的Ku和X频段来满足。此外 ,NASA分配给TDRSSKu频段前、返向链路频率在国际电信联盟 (ITU)只是二级用户 ,固定卫星业务 (主用户 )地球站地球 -空间方向的发射会给…     

NASA地球观测系统的数据和信息系统(EOSDIS)——处理、归档并分配大量地球科学图象及有关产品的综合系统

地球观测系统数据及信息系统(EOSDIS)正在NASA哥达德航天中心进行开发,目的是建立一个包含15年数据的综合性全球数据库,数据量达几拍它(1拍它=10~(15))。EOSDIS将指挥和控制一系列EOS卫星,进行分布式数据处理,并在8个服务站进行数据归档和分配服务。本文介绍了EOSDIS的核心部件,主要是规划和处理科学数据产品的功能。     

跟踪和数据中继卫星系统在欧洲的应用可能性

美国航空航天局(NASA)打算在1981年左右用两颗中继卫星组成的跟踪和数据中继卫星系统(TDRSS),取代美国用于跟踪低轨卫星并进行数据和指令传输的现有地面站网。除本国用户使用外,NASA还可将该系统提供给其它国家的用户使用。本文就美国采取了该措施后对欧洲产生何种影响进行了分析。根据欧洲在八十年代到九十年代间需要执行的任务,这里提出了两种可供选择的方案。在相同工作能力下,从费用以及其它方面,将欧洲中继卫星的两种方案与租用TDRS系统进行了比较。通过比较可看出,采用本文提出的欧洲中继卫星系统方案更有利一些。     

TDAS时代低地球轨道航天器的导航

九十年代将用跟踪数据采集系统(TDA5)取代现在的跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)。现在正在研究通过该TDAS为用户航天器提供测轨/测时功能的各种方案。TDRSS中所用的双向测距和多卜勒跟踪仍然是TDAS地基导航的一种方案,但本文集中讨论单向测距和多卜勒跟踪的方法,具体说是: (1)正向线路信标跟踪(FLBT)——在用户星上处理由TDAS卫星连续播发的独立的导航信号; (2)正向线路定期跟踪(FLST)——在用户星上处理从TDAS正向线路定期跟踪期间所接收的导航数据; (3)反向线路定期跟踪(RLST)——在地面处理从TDAS反向线路定期接收期间用户星所产生的导航数据。比较了每种方法的系统结构以及要求,给出了导航性能评价的初步结果。该性能是用户航天器轨道、TDAS星座结构和其它参数的函数。接着将这些结果与TDAS任务模型中的精度要求相比较。最后讨论了上述各种方案对TDAS和用户航天器的影响,并指出了需进一步研究的问题。     

美国哥达德航天中心选定TRW公司负责数据处理与传送

加州Redondo海滩的TRW公司赢得一项1.72亿美元的合同,负责接收和发送NASA地球观测系统的数据。NASA准备于1998年发射该系列(小卫星)的第一颗卫星。TRW的该项合同预计持续到2001年。     

X波段数据就地接收对改善用户服务及降低EO系统成本的重要性

通过一个大型地区性地面站系统很难满足大量潜在EO(对地观测)用户对廉价、及时获取数据的需求。由于大多数用户只需要当地数据(高仰角的),BURS公司设计建造了一个廉价X波段接收机系统,利用不到3米的天线可采集90°弧段范围内卫星(ERS-SAR,SPOT和JERS)发射的信号,其关键性部件是一个4贴片天线接收机系统。该系统锁定到S波段信标信号上,为闭环反馈跟踪系统产生位置误差信号。该系统采用了新颖液压驱动装置控制轻便型抛物面天线的俯仰,运动。接收到的X波段数据随后被送入一台或多台PC机。开发这种设备对未来EO系统的设计及运行操作具有深远意义。一种可能性就是多颗低价格/低功率小卫星配合当地自筹资金服务网建立的众多地面接收机构成EO系统。     

测控网遥控指令处理系统概述

本测控网遥控指令处理系统(NCPS)是一个使用多总线/68030微处理器的航天器遥控系统,由Bendix现场工程公司为美国航空航天局(NASA)地面测控站研制的。该系统将安装在全球地面站上,为航天计划操作控制中心(POCC)提供对航天器(如LANDSAT,跟踪与数据中继卫星和雨云-7卫星)操作的遥控能力。该NCPS要与POCC及本地操作员相互协作,共同处理配置请求,产生调制的上行序列,并向用户报告地面遥控线路的状态。本文分两部分介绍NCPS,第一部分叙述系统功能和硬件,第二部分叙述若干软件设计问题,包括:灵活的、可扩展的用户界面的实施,最大限度采用可复用软件模块以及Bendix现场工程公司设计的开发工具的验证。     

自主监视卫星

一、引言本文叙述利用越来越高级的星上数字处理技术提高小卫星性能和可靠性的可能性。介绍了控制数据公司开发的一种结构,这种结构能满足各种用户需求,而且可靠性很高。灵巧卫星意指星上有相当多智能(处理能力)的小卫星。二、增大小卫星的能力小卫星有如下两项工作要求,不同于大卫星系统的操作: ①操作需自主②直接给用户提供数据这两要求又导致如下情况,小卫星可能是低地球轨道,因此过地面站的时间窗口很短。     

NASA TDRSS的新型按需接址业务设想和技术

1983年后,NASA的TDRSS根据调度表在低地球轨道航天器(如航天飞机)和地面之间提供了可靠的低和高速率的双向中继业务。但越来越多的用户希望按需提供服务,减少或完全废除事先调度安排。对许多新出现的用户,这很有意义,因为这样可以:提高用户操作灵活性,使科学数据的采集不受约束;使科研卫星能立即发送从预料之外“科学事件”(例如伽玛射线爆发)所探测的数据;使航天器能发送911应     

TDRSS双差分数据测轨方法研究

本文针对TDRSS(跟踪和数据中继卫星系统)的两颗中继卫星(地球赤道同步卫星)的双差分数据,给出了确定用户星(放跟踪航天器)轨道的一种方法。由于减小了中继卫星星历误差对用户星位置误差的影响,消除了中继卫星仪器误差,特别是完全消除了中继卫星、用户星和地面站问的任何时钟误差的影响,因此,对提高用户星测轨精度是十分有利的。     

跟踪和数据中继卫星系统地面站的软件和数据自动处理装置

一简介跟踪和数据中继卫星系统(TDRSS)可以跟踪其它(用户)卫星并中继其数据。该系统的地面站可同时对K波段和S波段的19条正向(到用户星)和32条反向(来自用户星)的数据信道进行调制解调。中继卫星系统本身对数据是直通的,它与国家航空航天局之间直接传输同步信息流。四颗通信卫星都有这种数据信道,通过6个单址和3个多址天线进行。中继卫星系统每周7天、全天24小时都进行数据中继服务。用一个中继卫星的个别(井力)务最长可持续24小时;用3颗中继卫星,便可连续不断地为用户星服务。中继卫星系统地面站是一个自动化程度极高的通信电子设备的集合体。这种自动化是依赖于软件实现的,使用了一个庞大的计算机组合——9台DEC PDP11/70计算机和一台双处理机Univac 1110。该软件要完成三项主要功能:     

NASA准备放宽中继卫星使用限制

跟踪和数据中继卫星系统以前只用于政府的航天器,但每周都有一定的空余能力。NASA目前准备向工业界想试验新技术的用户开放该通信卫星网络。NASA官员说关于如何利用该系统须由工业界决定。 中继卫星位于赤道上空35406公里的轨道上,它能将航天飞机或卫星的数据中继到新墨西哥州白沙的地面终端。     

帮助提出NASA哥达德中心指令管理系统软件功能要求的专家系统样机

在NASA哥达德航天中心,指令管理系统(CMS)的作用是把航天器的操作要求转换成可向航天器上行发送的详细操作规划。该指令管理系统是NASA数据系统的一部分,而数据系统负责将NASA近地卫星的科学和工程数据下行发送到用户,并将指令数据上行发送到航天器。目前,要确定CMS软件设计的功能要求,得花一到三年的时间,每周开会一到二次。提出CMS软件功能要求的另一种方法是开发一个专家系统样机帮助完成这项工作。具体说,与领域专家相互切磋构成知识库,然后联系到一个现有的称为“知识工程系统”(1.3版)的专家系统应用产生器上。知识库的开发主要分四步:①开发面向问题的结构层次;②确定知识管理方法;③对知识库编码;④检验、测试、考核和评价知识库以及整个专家系统样机。通过当配角来检验这个专家系统样机,然后作专家系统样机的知识库精化、评价和实施。     

欧洲的第二代数据中继系统

根据下世纪初大致的用户情况,欧洲数据中继系统将进入第二代,提出了几种新的系统结构,并从空/地段组成及费用进行了比较。所考虑的主要用户包括在轨基础设施(即哥伦巴斯)及保障它的运载工具(即赫尔墨斯及其后续型号)、地球观测平台、微重力自由飞行器及科学卫星。未来的第二代数据中继卫星一般装备一部S波段多址天线,用于同低地球轨道(LEO)卫星进行低数据率通信;并装备若干个光学终端,用于同低轨道和同步轨道卫星进行高数据率通信。如果需要同其它第一代数据中继系统相兼容,则也许还要使用Ka波段天线。该系统有两颗或三颗数据中继卫星,使用一系列关键技术,如光学线路和星上处理,以及改进的系统结构,将会: ·提高业务的可用性,增大容量; ·提高对低轨用户航天器的覆盖范围,可完全消除对400公里高卫星的覆盖空白区(ZOE); ·借助用户单位安装的小型、廉价地球站可以更方便地接通中继卫星系统。     

航天器利用跟踪与数据中继卫星系统导航的评述

NASA将利用跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)对地球卫星进行跟踪和通信。本文评述了利用TDRSS为航天器导航的能力。用加权最小二乘批处理技术拟合跟踪测量值,得到东TDRS卫星和几个用户航天器的轨道解。所研究的用户航天器有太阳峰年卫星(SMM),陆地卫星-5,地球辐射预算卫星(ERBS)和太阳散逸层探测器(SME)。以相继轨道解的一致性作为度量,评定了东TDRS卫星的轨道精度。将TDRSS跟踪获得的用户航天器轨道与同一时间由地面跟踪获得的结果进行比较,确定了用户航天器的轨道精度。研究了跟踪测量值特性和摄动力模型计算对轨道解的影响。介绍了东TDRS卫星和用户航天器的轨道确定结果,对这些结果进行的分析和评价以及由此得出的一些重要结论。     

美国跟踪和数据中继卫星系统的成就

美国航空航天局的第一颗跟踪和数据中继卫星(TDRS-1)于1983年4月4日用航天飞机发射,经过对卫星本身及设在白沙的地面站进行全面测试后,于1984年底开始正式供用户部门使用。TDRS-2因挑战者号航天飞机失事而未能入轨,接着在1988年9月和1989年3月分别成功地将TDRS-3和TDRS-4发射入轨。于是,在1989年10月25日宣布由两颗工作星和一颗在轨备份星组成的基本TDRSS系统投入运转。1985年到1989年间,TDRSS已经为用户提供了150万分钟的通信,为航天飞机和陆地卫星等用户提供了高速率数据传输,为太阳散逸层探测器(SME)和地球辐射平衡观测卫星(ERBS)等用户提供了低速率数据传输。1985年以来,单单航天飞机和太空实验室的飞行已经采集了17万分钟的数据。 TDRSS系统的成功使NASA局能够按计划关闭许多全球布设的地面测控站,并从老的地面测控网逐步过渡到天基测控网,以保障近地轨道航天器的任务。已用TDRSS系统保障的航天任务演练了所有的基本测控业务,证实了系统方案的正确性,NASA局评价了TDRSS系统5年测控工作,并确定了两个参数以衡量系统传送用户遥控指令和遥测数据的能力。这两个参数是可用性和成功率。可用性是系统在每周7天,每天24小时内能满足任一个或所有用户航天器测控要求的准备程度。成功率是系统实际完成测控业务的能力,是实际提供的保障与预期安排的保障之比。     

简讯

韩国将建卫星跟踪地面站2005年7月14日,韩国科学技术部宣布,将在该国最南部的Jeju岛建一卫星跟踪地面站。这是韩国为具备本土的航天发射能力,近日推出的又一举措。Jeju岛的地面跟踪站获得了330亿韩币(3千万美元)的经费支持,将于2006年建成。届时该地面站将可跟踪高度为3000km的卫星,可接收2000km外的卫星信号。2003年,韩国批准了1500亿韩元,用于建设Goheung火箭发射场。该火箭发射场位于韩国本土的南部海岸。目前运载火箭正由韩国宇航研究院开发,该火箭可将重100kg的卫星送入低地球轨道。韩国的首次发射计划暂定于2007年。Spacenews2005年…     

欧空局的多任务地面基础设施(1996-2005)

为了支持欧空局(ESA)下世纪的多项卫星任务,该局正在建设地面多任务基础设施,支持1996-2006年之间预期发射的10多种不同类型的卫星(科学、地球观测、通信、货运飞船)。 该基础设施为不同任务提供公共的地面设施,其中心设在欧洲空间操作中心(ESOC),将延伸至FSA不同的地面站。 该基础设施包括6个主要系统: ·备有相应遥测、遥控处理器,以面向目标法建造的飞行控制系统; ·配有一整套综合性软件以及相关用户接口的飞行动力学系统,用于姿态和轨道的确定及控制; ·地面站监视及控制系统; ·遥测处理系统 ·遥控编码器; ·多用跟踪系统。 本文描述了该基础设施的各个系统,它们的相互接口以及实施计划。论述了该基础设施的设计方案以及采用的基本技术,特别突出了技术及操作上的先进性,以及这种方式的成本效益。     

一种用于小卫星的地面站

NASA已规划了可用“侦察兵”火箭发射的廉价“探险者”卫星新系列,将于九十年代初投入使用。利用当前的计算机技术已能制造出这样既简单又经济的卫星,用一个小型地面站即可对其进行操作,这种站将设置在卫星用户所在地,并将自主运行。除发射段和运行应急阶段的支持外,将不需动用NASA的测控设施。经论证,这种操作方式可在不降低性能的情况下减少航天任务的费用。