吉林一号卫星激光通信数据传输试验及应用

<正>2023年10月5日,我国长光卫星技术股份有限公司（简称长光卫星）使用自主研制的车载激光通信地面站,与吉林一号（JiLin-1）星座MF02A04星星载激光终端开展了星地激光高速图像传输试验并取得成功。这标志着长光卫星已成功实现星地激光高速图像传输全业务链的工程化,工程应用能力达到国际先进水平,这也是我国首次实现独家自主完成业务化应用星地激光高速图像传输试验。空间激光通信因具有高带宽、低延迟和安全性好的优势,逐渐成为卫星数据高速传输的有效手段。     

“激光通信光学有效载荷”计划——美国星地激光通信演示验证

<正>2014年6月5日,美国航空航天局(NASA)利用新型激光通信设备成功地从"国际空间站"(ISS)向地球传送了一段高清视频,此举将有助于极大提升未来深空任务的通信传输速率。回顾21世纪以来空间激光通信领域整体发展情况,欧洲和日本频繁开展多项演示和试验计划,俄罗斯也在2012年首次实现了"国际空间站"到地面的星地激光通信试验,而美国在演示试验方面稍显沉寂。自2013年底开始,美国开展多次星地激光通信试验,最长通信距离近     

导航星座星间星地一体化数据交互技术研究

导航星座时分轮询建链体制星间链路与非时分固定建链体制传统星地链路，数据交互机制区别显著，不利于导航星座与地面联合数据交互的高效实现。提出利用与星间链路信号体制一致的星地链路，将星间链路范围扩展至地面，以少量的地面站资源和统一的网络规划，实现星间、星地链路数据传输处理机制统一化以及网络资源调度管理一体化的方法，可支持全球导航系统星-星-地数据的高效精准交互。制定了地面节点设计部署方案和星-星-地一体化资源调度方案；指出一体化网络拓扑规划的核心是境内卫星的建链目标分配，并给出境内卫星建链目标的优化排序方法和排序优先级策略；以最短路径路由方式为代表，定义了按照时间前向搜索传输路径的路由规划方法。通信性能仿真结果表明，相比于使用传统固定建链体制的星地链路，该方式下进行导航星座与地面数据交互的前向接入数据容量和传输时延等性能有明显提升。     

基于广义相对论的轨道摄动下星间激光相位比对

针对纳米到皮米量级星间激光测距,在地心非旋转坐标系(GCRS)下,考虑卫星轨道摄动引起的广义相对论效应,建立了星间单向以及双向星间激光相位比对模型.通过仿真研究了地球主引力场范围内轨道摄动引起的广义相对论效应对星间激光相位比对误差的影响,并通过星间激光相位比对误差计算星间激光测距误差.不同轨道高度的卫星仿真结果表明,对...     

国外卫星导航系统现状与发展趋势分析

1卫星导航系统现状
　　GPS系统大力推行现代化改造,确保世界领先地位
　　美国的“全球定位系统”（GPS）是目前部署最完善、卫星技术最先进、定位精度最高、普及最广的卫星导航系统。为了保持、增强美国在全球卫星导航领域的领先优势与主导地位,1999年美国提出GPS系统现代化计划,旨在全面提升GPS系统军事与民用服务的性能,增强GPS系统民用导航服务的竞争能力,增强对抗条件下GPS系统的军用导航服务能力。经此现代化改造, GPS系统空间段星座卫星数量、导航信号、卫星功能等均将出现重大变化,主要包括3个方面：其一,星座卫星数量增加至30颗以上,以改善星座几何分布,提升服务性能;其二,增加军用M码信号、3个民用信号,其中军用M码信号是美国增强GPS系统导航战能力的重要基础,包括星上信号功率增强、点波束等均需通过先进的M码军用信号实现;其三,增加星上功率可调、高速星间与星地链路、点波束、搜索与救。和被动激光测距能力等,这是增强GPS系统自主导航与导航战能力的关键措施。     

干涉SAR卫星编队波束同步方法

考虑到干涉SAR卫星编队姿态偏航导引要求,提出了两种兼顾偏航导引的编队波束同步方法。第一种方法结合星地、星间位置关系并通过坐标变换,规划了使系统满足波束同步要求的卫星姿态。考虑到该方法建模抽象、求解繁琐等不足,又提出了基于欧拉旋转的波束同步方法。数值仿真结果表明,两种方法均可有效实现系统波束同步,且后者效果更优。     

中美科学家呼吁克服偏见加强合作

<正>2019年2月中旬,在美国首都华盛顿举办的,以"科学超越界限"为主题的美国科学促进会年会上,中国"墨子号"量子科学实验卫星团队因实现千公里级的星地双向量子纠缠分发,获颁该组织2018年度纽科姆·克利夫兰奖。该项目未来计划与意大利、俄罗斯、瑞典和南非等国     

基于星间链路的导航卫星时间自主恢复策略

基于北斗导航卫星星间链路的测距与数传功能，针对自主导航时卫星时频子系统异常导致载荷系统断电重启的情况，提出了一种基于星载计算机自主计时及星间链路误差校正的策略.在载荷系统重启时间内，利用星载计算机守时，并通过十秒稳定度预报晶振频率漂移量的方法，维持星钟在重启时间内的稳定.载荷系统重启后，星载计算机授时给导航任务处理机，通过误差分析计算出总误差.该误差在星间链路建链误差允许范围内，然后通过星间链路对星钟误差进行校正恢复，重新实现星地时间同步.      

卫星运动对星间双向法时间同步的影响分析与校正

编队飞行卫星间的距离和时间差测量是实现分布式航天器完成特定任务的重要基础。文章分析了采用双向法实现星间距离和时间差测量处理时,卫星运动对星间双向比对测量的影响,推导出在考虑卫星运动情况下,星间双向比对测量数据的处理算法,给出了忽略卫星运行参数情况下,对距离和时间差计算结果的影响情况对比。     

国外“一箭多星”发射现状及关键技术分析

<正>"一箭多星"是用一枚运载火箭将两颗以上的卫星发射至预定轨道。"一箭多星"发射能使单颗卫星的发射费用降低,有助于用大、中型运载火箭发射多颗中、小型以及微纳卫星。对于由中小型卫星组建全球通信与导航卫星网络系统,从费用、时间以及火箭运载能力来看,最可行的方案是"一箭多星"发射。伴随着微小卫星技术的快速发展,"一箭多星"发射任务的需求将越来越多。1发射统计分析1960年,美国首次用一枚火箭发射了两颗卫星,1961年又实现了"一箭三星"发射。随后苏联、欧洲航天局实现了"一箭多星"发射,我国于     

全球卫星移动通信星座天基星间链路测控方案

针对全球卫星通信星座的测控问题,提出了利用静止轨道卫星作为天基测控网对低轨全球通信星座卫星进行测控的方案,在GEO轨道布置3颗地球静止轨道卫星,建立GEO轨道卫星与LEO星座卫星之间的星间链路来传输测控信息,再将这些信息转发至相应的地面测控站,分析了测控链路的传输指标,评估了星间测控链路的双向传输性能,最后通过仿真分析验证了采用3颗静止轨道卫星组成的天基测控网能够大幅拓展单纯依靠传统陆基测控网的测控可见弧段,其24h测控弧段覆盖率是后者的8倍,总测控时间比后者提升大约10倍.     

苏联地面激光威胁美国地球同步卫星

据美国空间司令部负责人说,苏联的反卫星激光目前能破坏美国地球同步轨道上的卫星,而且在今后4-5年内能对上述高高度的卫星造成更严重的威胁。美国空军上将约翰·皮奥特罗斯基说,位于苏联萨雷沙甘基地发射的激光,能够摧毁地球低轨道上低于400公里的美国卫星,还能损坏宇宙空间中高达1200公里的卫星。这些激光如果用某些频率发送,还能使地球同步轨道卫星的传感器和太阳帆板受到损害。实际上,所有的美国军事通信和导弹早期预警卫星,以及大部分信息谍报卫星都位于地球     

北斗导航星座星间通信速率控制方法

北斗导航星座可以通过星间测距和传输链路实现自主定轨和性能增强。导航卫星间进行数据传输时，卫星相对位置时变，传输信道特性也随之不断发生变化。针对导航卫星间传输链路时变特性，提出了一种基于星历的星间通信速率控制方法。在满足传输服务质量的需求下，根据导航卫星自有的高精度星历资源定量计算星间最优通信速率，通过速率的动态调整提高星座的传输效能。仿真结果表明，采用所提方法，北斗导航星座星间传输效能可以提高1.92倍，验证了方法的有效性。      

基于射频的导航卫星星间链路信息传输与仿真研究

星间链路是导航卫星实现精密定轨和自主导航的关键技术之一。导航卫星通过星间链路完成伪距测量和数据交换,维持系统稳定运行的时空基准,保证系统持续提供精准导航服务。根据全球导航卫星系统的建设情况和发展趋势,首先介绍星间观测和信息传输频段,并从天线特征、多址控制方式和网络拓扑结构等角度分析了射频链路的工作体制。最后,针对实际导航卫星星座,应用OPNET平台建立导航信息传输仿真模型,通过分析信息传输效率,验证了基于射频链路导航信息传输的可行性和有效性,对全球导航卫星系统的星间链路研究具有一定的参考价值。     

编队卫星空间状态与星间基线的建模与分析

针对编队卫星任务中起重要作用的星间基线指标,在考虑精度需求的基础上对用于确定星间基线的空间状态量进行了选择,建立了空间状态量与星间基线的关联数学模型,提供了误差分析方法,仿真给出了一定场景设置下的精度影响因子等指标以定量刻画二者之间的误差传播关系。基线长度仅与编队卫星的相对空间状态有关,而基线姿态角还与主星的绝对姿态有关;且由卫星空间状态得到星间基线的过程中误差放大。     

太空新航线

<正>NASA用激光束回传视频6月5日,美国航宇局(NASA)利用一台新型激光通信试验仪器把一段高清视频从国际空间站传回地面。这台被称为"激光通信科学光学有效载荷"(OPALS)的仪器是4月20日由太空探索技术公司的"龙"货运飞船运到站上的。在6月5日的试验中,它只用3.5秒就能把时长37秒、名为"世界,你好!"的一段高清视频成功传回一遍,最高传输速率达到50兆比/秒,而传统技术下载需花至少10分钟。试验共持续了148秒。NASA称,OPALS一类的光学通信工具采用聚束激光能量来传输数据,速     

基于射频的导航卫星星间链路信息传输与仿真研究

星间链路是导航卫星实现精密定轨和自主导航的关键技术之一。导航卫星通过星间链路完成伪距测量和数据交换,维持系统稳定运行的时空基准,保证系统持续提供精准导航服务。根据全球导航卫星系统的建设情况和发展趋势,首先介绍星间观测和信息传输频段,并从天线特征、多址控制方式和网络拓扑结构等角度分析了射频链路的工作体制。最后,针对实际导航卫星星座,应用OPNET平台建立导航信息传输仿真模型,通过分析信息传输效率,验证了基于射频链路导航信息传输的可行性和有效性,对全球导航卫星系统的星间链路研究具有一定的参考价值。     

联合北斗导航与星间链路的大椭圆卫星定轨方法

传统的地面测控和GNSS均无法实现HEO卫星全弧段的跟踪观测.在分析北斗导航信号及其星间链路信号对典型HEO的观测几何及覆盖特性的基础上,利用北斗导航及其星间链路对HEO测控支持形成互补的特点,提出了一种卫星导航与星间链路相结合的自主导航方法.对HEO定轨进行分段划分并基于EKF设计了卫星导航与星间链路数据融合定轨的自主导航算法.分析结果表明,本文提出的方法能够从全弧段上改善HEO的观测几何,定轨精度比仅使用卫星导航提高了2个数量级,并且仅需较少的星间链路资源.      

蓝色国土的“守望者”——海洋二号卫星在轨运行三周年纪实

<正>截至2014年8月16日,海洋二号卫星在轨运行三周年,三年多的实践证明,该卫星观测精度达到国际先进水平;测定轨精度达到国际先进水平;我国星地激光高速数据传输达到国际先进水平,这些成果彰显了我国卫星关键核心部件自主研发能力,促进了我国卫星研制生产信息化水平的提升——     

基于最小PDOP准则的星间链路拓扑方案

星间链路是卫星导航系统实现自主运行的一项关键技术.研究了一种 Walker(24/3/2) 星座,通过对卫星间可见性以及星间链路相关约束条件的分析,计算并确定了同轨卫星的A,B类排列方案,探索了建立位置精度因子(PDOP,Position Dilution Of Precision)值最小,即测距精度最高的星间链路拓扑结构的方法,并在此基础上利用Dijkstra算法计算出卫星之间以及卫星与地面站之间的最优路径.通过对星间数据传输时间延迟和星座网络卫星节点数据流量的统计,表明这种链路生成方案切实可行,能够满足预先设定的技术指标要求.同时对最短路径、最小跳数和网络流量均衡3种不同的计算策略进行了仿真,验证了这3种策略所造成的结果差异.