NASA的先进地面站结构

本文描述了用于NASA地面网(GN)的一种新型地面站结构。试结构充分利用正在出现的各种新技术，显著地减小了体积、操作复杂性、操作和维护费用。此结构以空间通信先进系统计划办公室负责研制的新接收机为基础，可以在同一电子系统中综合进地面网和天基网的两种工作模式。通过软件以及电耦合器件（CCD）技术，使其具有极强的重组配能力，具备多种工作模式。而且，功能高度模块化，可根据任务任意选用，最终的系统包括先进的射频、数字和远控技术，能为大量NASA的通信和跟踪任务带来巨大的性能改善和操作及成本的降低。     

美国“深空网”简介

美国的深空网是一个很先进的测控网,为NASA局行星探测飞学器提供跟踪、数据获取和通信服务。深空探测任务的测控需求将该网的能力和性能推到这样一种水平,即必须不断使空间远程通信系统和技术处于领先的地位,新技术不断地在深空网中迅速投入应用,该网由加里福尼亚州喷气推进实验窒(JPL)代为NASA管理和操作。该实验窒也进行了一系列先进系统开发计划,使该网的能力成功地保持在最高水平上。     

NASA空间操作管理办公室——实施NASA降低操作费用计划的核心部门

在NASA,空间操作包括从发射前准备到任务寿命终结全过程中支持任务所需的所有功能。操作功能包括对空间飞行器进行遥控和遥测的空间/地面网;地面数据分发;包括导航功能在内的空间飞行器和仪器设备的跟踪控制;以及数据处理。近年来,NASA设立了一个空间操作管理办公室(SOMO)以管理它的空间操作功能,并定义它未来的操作结构。     

NASA的扩展通信网

NASA航天任务操作和数据系统管理局(MO＆DSD)的通信(Nascom)部要进行一项重大的新工程,即开发Nascom扩展网,以实现其工作数据传递的长远服务目标,为自由号空间站计划、地球观测系统(EOS)及其它计划服务。该NAUG是正在开发的Nascom地面通信网,以适应20世纪90年代中期及其以后的工作通信的需求。NAUG网的开发将以开放系统互连参考模式(OSI-RM)为基础。本文介绍了NAUG网的结构、子系统、布局和业务;阐述了Nascom网与空间站信息系统(SSIS)其它部件相互连网的一些问题;讨论了工作环境。本文还提出了有关的研究领域及NAUG网如何在1998年提供宽带业务的最新设想。     

为可重用地面监控系统开发可组配技术

监控设备(CMU)采用可组配软件技术,实现航天器的实时遥控、遥测处理、仿真、数据获取、数据归档和地面操作的自动化。下列监控系统正准备采用这种基本技术:移动式空间站检测系统;生命保障系统;空间站后勤运输系统;单级火箭技术计划中Delta特快飞机(SX-2)的地面系统。 CMU大量采用商用技术来提高能力,降低开发和寿命期成本。根据有效载荷地面操作合同,麦克唐纳·道格拉斯空间和国防系统正在为NASA肯尼迪航天中心的实时系统实验室开发新的方案和技术。实时系统实验室的第二项任务是开发和利用先进的软件开发方法。     

验证Internet技术用于空间通信

NASA哥达德航天中心 (GSFC)正在进行一项被称作“将任务作为Internet节点来操作 (OMNI)”的计划 ,以验证将Internet通信技术用于空间通信的可行性。其目的是为将来的空间任务提供全球寻址能力、标准网络协议及Internet应用能力。 2 0 0 2年 8月进行的航天飞机飞行对这样的通信结构和操作概念进行了配置和测试 ,该实验被穿插在一项称作“航天飞机上的通信导航论证 (CANDOS)”的任务中进行。该任务使用装在航天飞机舱内的一部小型可编程收发机 ,与NASA地面跟踪站以及NASA中继卫星系统进行通信。这种收发机包括一个运行Lunix操作系…     

深空网通信技术的发展

深空网(DSN)是由国家航空航天局(NASA)空间操作办公室(OSO)资助的,它为NASA的深空任务、月球及远地轨道任务提供通信和导航支持。深空网的设施在不断发展,其设备也用于行星探测、无线电科学以及射电天文学。在过去的30年中,深空网的通信和导航性能提高了许多个数量级。其接收灵敏度和无线电测量的数据精度接近目前可达到的最高水平,并可根据任务需要、技术发展以及资源用途进行改进。尽管一直在进行技术革新,但为了满足各种任务的要求,其操作不但要做到高度可靠,而且.还要具有通用性。 为了提高未来深空网的能力,正在积极开发先进技术。这些先进技术将在深空网中实施,将会为在通信和导航能力与航天器的质量和功率之间进行折衷提供更大的自由度。目前正在开发的主要领域有Ka波段(32GHz)技术、波束波导天线、低噪声放大器、编码、导航技术、大功率发射机以及光学技术。 本文介绍了目前正为深空网开发的技术及其在90年代中期和以后可能发挥的效益。     

高级中继卫星系统计划概述

本文简要介绍了天基网从目前的跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)结构发展成21世纪初的高级跟踪与数据中继卫星系统(ATDRSS)结构的情况。 TDRSS及其白沙地面终端(WSGT),是整个NASA局天基网的重要组成部分,在90年代将继续发展。这一发展的中心内容是建造第二个TDRSS地面终端站,改造老白沙地面终端以及90年代末必须投入运行的目前TDRSS的后续系统ATDRSS。 已提出了多种ATDRSS结构方案,并进行了一系列技术综合评审。评审结果,找出了未来ATDRSS基本结构的关键所在,并研究出几种向ATDRSS天基网过渡的初步方案。     

跟踪与数据中继卫星系统的性能

一、引言 自60年代初,NASA就组建和操作一个为近地轨道卫星服务的跟踪和数据获取网。TDRSS是一个新测控网,为目前和直到2000年的预期卫星任务服务。该网利用了已经验证的空间和地面系统有关技术构成一个全新的测控站,只是其前端设备置于地球同步轨道上。尽量采用了自动化技术,使系统设置到数据采集以及整个跟踪期间的通信几乎都不需要人操作。     

NASA测控网请求空间链路扩展业务的接口说明

空间数据系统咨询委员会 (CCSDS)已经为几项空间链路扩展 (SLE)传输业务制定了建议 ,以便航天器的遥测遥控数据在负责为航天器提供通信的地面设施和测控 (TT&C)网之间进行标准的、可互操作的交换。欧空局 (ESA)和美国航空航天局 (NASA)喷气推进实验室 (JPL)的深空网 (DSN)已经实现了这些SLE传输业务。其它航天局正在尝试SLE业务 ,一些任务已经采用了SLE ,JPL已经把SLE作为在可预见的未来中任务设施和DSN之间的标准接口。NASA的空基网 (SN)、地基网 (GN)以及其他国家的航天局正在评估将SLE业务作为支持未来任务的标准…     

TDRS星运行后的GSFC测控网操作

自第一个航天器飞入空间以来,哥达德航天中心(GSFC)一直在为其数据采集网的用户提供各种程度的支持。作为测控网发展计划的—部分,开发了 TDRSS 网(TN)以继续满足近地轨道先进航天器不断增长的通信和定软要求。网中各组成部分作了大范围的变更,这些变更的实施、纽装和测试阶段正接近完成,为1983年初开始发射 TDRS 系列星作好了准备。在宣布 TDRSS 可以全面支持所有用户之前,组装的最后阶段一定要在 TDRS 星入轨后,与 TDRSS 网的各实用组成部分一起进行全面的试验。TDRSS 网同以往测控网设计方案完全不同,它把网的商用部分和政府部分(即NASA 部分)组合起来成为一个高度自动化的端到端的系统。打算利用商用部分(即由一个中心地面终端监控的地球静止轨道的一系列卫星)来取代 NASA 现有的全球分布的地面站。NASA 部分(即政府部分)包括一系列的测控网设备,按照飞行任务支持型合同,为监控整个网提供特殊的勤务和服务。本文介绍了这种可以满足80年代和90年代初科学用户星要求的新型测控网。     

保障NASA航天任务的S波段测距系统

NASA地面网(GN)为航天飞机和科学航天任务的轨道确定提供距离和多普勒数据,这些数据来自佛罗里达的梅里特岛,弗吉尼亚的沃洛普斯岛和百慕大的跟踪站。本文叙述了按哥达德航天中心(GSFC)“设备改造计划”、而研制的新一代S波段侧音测距设备。这种测距设备加进了几种新的性能,强调了在后十年中保障NASA任务的设备可靠性和可维修性。     

NASA任务操作与控制结构项目

航天任务复杂性的增加与航天任务预算的急剧削减之间的矛盾造成了要求迅速降低卫星的设计与操作费用的巨大压力。为实现这些费用的降低,一种主要的方法是降低支持任务操作系统的开发和操作费用。 NASA总部通信与数据系统部用以解决该难题的一个策略是其任务操作控制结构(MOCA)项目。该项目的技术方面授权哥达德航天中心(GSFC)的任务操作部(MOD)负责。MOCA将开发出一种任务控制与数据获取结构及可支持标准,以引导未来卫星和GSFC的任务控制设施的开发。该结构将降低对全天24小时操作的需求,实现飞行与地面软件组件在不同任务间的高级别重复应用,并通过实现相应功能从地面到卫星的转移来增强整个系统的适应能力。 最终的结果是为GSFC自己开发的卫星的星地系统接口设计形成一种确定的方式,以及包括数据结构、接口和协议等在内的端一端卫星控制过程的规范。这些方式和规范都适宜于包含在对未来的空间卫星的征购文件中。如在征购文件中飞行软件核作为政府提供设备供给的话,将可得到开发和维护。 本文介绍了MOCA项目,包括其当前状态和未来结果。     

美国NASA天基测控网的按需接入系统

NASA天基网按需接入系统(DAS)可为航天操作提供一种新的开创性的服务；这种业务通过跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)构成连续和自动化的通信链路。2002年10月投入运行的DAS扩展了TDRSS多址返向(航天器至地面)容量。该系统利用地基商业成品(COTS)设备，例如第三代多址波束形成分系(TGBFS)和可编程遥测处理器(PTP)，并利用包括TCP／IP及基于web的接口在内的联网标准。     

JPL实现标准化TT＆C客户支持的发展计划

JPL通信与任务操作管理局(TMOD)为各种深空任务的实施提供跟踪、遥测与指令遥控业务。这些业务系统正在被重新设计成TMOD深空任务系统(DSMS)中的端到端业务。DSMS TT＆C地面系统包括来自深空网(DSN)的数据业务单元和来自高级多任务操作系统(AMMOS)的任务业务单元。地面系统提供跟踪数据(至航天器的距离和载波多普勒测量值)、航天器遥测数据和上行指令业务。DSN通信系统     

美国研究用中继卫星支持靶场安全

靶场安全是发射场提供的维持发射系统(飞行器和地面设备)完整、避免威胁人身安全的业务,是所有靶场(发射场)都要进行的一项工作。当前美国各靶场采用的指令炸毁和遥测方法要求地基天线系统与飞行器之间维持一条特高频(UHF)射频链路。由于某些发射场中靶场安全系统的作用范围已扩展到入轨段,因此要在很大的范围内布设多套下靶场停飞系统(FTS)。 尽管美国各靶场现有的安全系统具有出色的安全记录,但其大量支持设施的操作和维护费用极高,因此限制了发射周转时间、发射场的灵活性以及覆盖区域。为克服这些缺陷,NASA哥达德航天中心(GS-FC)正在研究将NASA天基网(SN)/跟踪与数据中继卫星(TDRSS)用做天基平台支持一次性运载器(ELV)和重复使用运载器(RLV)的靶场安全通信,提供一种灵活的、高效费比解决方案。该计划的重点是     

基于知识的自动测试设备

一、引言 1983年,NASA在肯尼迪航天中心(KSC)成立了一个具有发射操作和传统软件开发经验的工程师小组。他们的任务是确定人工智能技术在目前航天飞机地面保障设备的控制和监视中的实用性。现有的控制和监视系统(发射处理系统即LPS)比用于“登月”计划的系统大有改进,但十多年过去了,仍未完全达到其设计指标。由于LPS的传统编程环境,加上计算机中可用的存贮空间非常有限,导致软件的生产和维护费用高昂、容量有限并且难于调试。     

为航天任务服务的地-地通信

本文叙述了目前的NASA通信同(NASCOM)以及该网为所有NASA航天计划提供长途工作通信的发展过程。还介绍了为满足80年代NASA远程通信要求而正在实施的一些方案和技术。     

美国航天测控通信网的现状和发展

本文叙述了目前的NASA通信网(NASCOM)以及该网为所有NASA航天计划提供长途工作通信的发展过程。还介绍了为满足90年代NASA测控通信要求而正在实施的一些方案和技术。     

小卫星的空间操作

CAT空间系统公司(原DSI)在80及90年代的“小卫星”计划中起了重要的作用。传统低轨卫星的设计、制造、发射及操作成本高,时间长。这些问题一直在激励人们去开发新的工艺、技术,以及低成本、毋需严格调整的卫星。这些卫星采用低功率“小卫星”通信设备(TDRSS用于NASA低轨星则要求大功率),通常搭载不需要大量冗余备价系统并且不需要大型地面设备和人员保障的有效载荷/实验设备。这种小型且适应性强的卫星还有研制周期非常短(通常1～2年)的特点。本文介绍了CTA空间系统(CTA/SS)在这些新计划中采用的几种方法和成功的有代表性的例子,并就如何减轻NASA越来越大的降低航天器及其操作成本方面的压力提出建议。重点是在任务操作的主控设施和各种用户终端(UT)中使用适应性强、功能足够、价格低廉的基于PC机的地面设备。这些系统以CTA/SS多种型号的用户终端成功地控制了20多颗USAF、USN、APPA卫星,从而使这些系统得到验证。这些用户终端经同步轨道卫星和低轨道卫星建立了链路,而且在边远地区自动担负起中继任务。由于用户可以很容易安装轻型天线(通常是用小功率马达、PC驱动的全向或螺旋型),低轨卫星的应用特别显示了这些方法的效能。几英尺长的同轴电缆与小型收发模块(小型PC机大小)相连,串行线与相应PC机相连,便