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。     

地基测控网健康状态评估方法

为从整体上掌握地基测控网的健康状态,针对地基测控网的特点构建了地基测控网健康状态评估模型,提出通过实测指标数据和指标标准值之间的差额评价指标项,分析控制中心、测控节点和通信链路3个模块影响地基测控网健康状态的指标项,利用层次分析法确定评估模型中各指标项的权重,根据测控网运行要求给出各指标项的标准值,并基于2015年S频段地基测控网和在轨航天器实际,对S频段地基测控网的健康状态进行了评估,评估结果为2015年S频段地基测控网健康指数为88.32%,健康等级为良。该结果表明,提出的评价方法可直观地判断地基测控网的健康状态水平,可在测控网运行管理中得到应用。     

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。     

地面站远程监控系统的设计与实现

以国际某全球卫星测控网络为例,介绍了测控网与卫星测控地面站远程监控体制的设计与实现,包括通信链路、控制中心以及测控站远程监控网络的设计,为国内测控网全网IP化改造提供了一个有效的范例。     

跟踪与数据中继卫星系统第二套地面终端站

在九十年代及后续的时间里,跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)第二套地面终端站(STGT)将为NASA天基网(SN)的用户提供高可用性指令和控制能力及更高级的服务。TDRSS这一天基网(SN)将是国际空间站和其它用户航天器及其地面支持部分的主要通信关口。STGT含有一套带备份的分布式计算机系统,对带备份的射频(RF)到基带的设备链进行组配与控制,以完成用户数据的透明传输、用户星的跟踪测轨和中继卫星(TDRS)的控制和监视。STGT与位于哥达德航天中心(GSFC)的NASA测控网控制中心(NCC)有接口,通过该接口对STGT进行自动调度和控制。STGT还备有一个TDRSS本地操控中心(TOCC2)和一套与国内通信卫星(DOMSAT)的接口设备。TOCC2用于本地监视和备份控制,接口设备用于数据分发。本文专门介绍STGT,并重点描述为用户航天器进行中继业务的各部分的配置及其监控情况。     

斯瓦尔巴德与特罗姆瑟地面站简介

挪威康斯伯格卫星服务公司下辖两个地面测控站 ,即斯瓦尔巴德站以及特罗姆瑟站 ,两个地面站共有40多位员工 ,5副天线 (工作频段为L、S及X) ,主要提供卫星测控支持、卫星遥感信息接收及处理等业务 ,为欧空局、美国航空航天局等众多国际航天机构提供服务。1　斯瓦尔巴德站斯瓦尔巴德站于 1 977年建成 ,位于北纬 78°1 5′,东经 1 5°80′,地理位置非常优越 ,极轨卫星圈圈可见(每天过境 1 4圈 )。该站由三副天线组成 (两副 1 1m天线 ,一副 1 3m天线 ) ,工作频段为S和X ,其中一副1 1m天线为美国航空航天局专用 ,可从特罗姆瑟站遥控操作。1 .1…     

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。     

中继卫星S频段多址系统应用服务模式

通过深入分析TDRSS(Tracking and Data Relay Satellite System,跟踪与数据中继卫星系统)多址业务的主要能力、业务类型以及服务对象,概括总结出了TDRSS多址业务的2种应用服务模式,即周计划模式和按需接入模式。在此基础之上,设计了我国中继卫星SMA(S-band Multiple Access,S频段多址系统)的预分配服务模式、周计划服务模式和按需接入服务模式等3种应用服务模式。针对这些,建议:低速测控及数传需求的用户平台在安装S频段中继终端时,考虑兼容S频段单址和多址业务;用户中心S频段低速测控及数传服务尽可能使用SMA;用户在单独使用返向SMA资源时,必须确保中继终端处于开机状态,并指向中继卫星。     

小卫星测控网的几中发展思路

根据小卫星的特点及现状，对小卫星测控网的发展提出了几种思路，客观地指出了各种测控体制的优缺点，初步阐述利用扩频技术解决小卫星测迭中的多星测控和系统容量问题，探讨利用商业通信系统解决低轨低倾角小卫星的遥测遥控问题，初步分析小卫星任务中工程控和业务测控的合分问题，为我国小卫星测控网的建设提供参考意见。     

航天飞机的通信和测控系统

航天飞机轨道器的射频系统和数据业务包括以下内容:一台S波段相位调制(PM)发射/接收机、一台Ku波段发射/接收机、两台独立的S波段调频(FM)发射机,一台S波段载荷询问发射/接收机以及一台Ku波段交会雷达。另外,轨道器通信设备和数据系统还包括:一个计算机系统(作为载荷和射频系统之间接口的专用处理器)以及电视和磁带记录系统。地面保障系统包括地面航天跟踪和数据网(STDN)、航天指控中心(MCC)和载荷操作控制中心(POCC)。轨道器处于再入飞行轨道时,用五台雷达进行跟踪,用国内通信卫星将NASA跟踪系统连接起来。建立的话音通信系统可同时提供两条独立的双向话路,“测站会议和监视装置”可以在遍布世界的370个话音终端之间完成交换任务。航天飞机要经过四次飞行试验,进行约1100项实验。试验结束后,航天飞机将进入实用阶段:为付款的用户把卫星和其它设备送入太空。     

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     

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直播的成功与实用价值很大程度上取决于最终用户接收该数据所花费用。为将这种能力扩大到尽可能多的用户,接收站的成本应尽量低。为此NASA哥达德航天中心(GSFC)正在研制一种能接收EOS直播数据的可搬运式低成本地面站样机,该站将采用甚大规模集成(VLSI)部件和流水线多处理结构。这一系统的预定重复生产成本低于20万美元。本文介绍该地面站的样机及其主要部件。     

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。     

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。     

量子密钥通信在分布式航天测控网中的应用研究

随着分布式航天测控网技术的不断发展,分布式航天测控网面临着信息安全问题.本文通过分析和研究各种信息加密技术,针对经典加密技术不能保证信息绝对保密性的弊端,考虑利用以量子力学为基础的量子密钥分配技术来保证测控信息传输的绝对安全.基于密钥这种"绝对保密"的方法与分布式航天测控网技术结合的思想,本文提出了量子密钥通信与分布式航天测控网相结合的密钥分配模型.     

OmniTRACS——第一个Ku频段双向移动卫星通信系统

本文介绍了Omni TRACS系统的通信勤务特点。该系统由加州洛杉矾Omninet通信公司所开发。它是第一个实用型Ku频段移动卫星通信系统,能为美国范围内移动用户提供双向通信,位置确定,并向总部报告。该系统按国际副用频率分配规则,利用现有Ku频段卫星完成移动卫星通信。     

基于M4SCC的卫星在轨测试与通信业务监视系统方案设计

提出了基于多卫星、多测站、多天线、多频率配置和单测控中心的在轨测试和通信业务监视系统,分析了该系统的功能特点,并介绍了其硬件组成和系统软件所包含的内容.随着航天测控网的不断发展,实际工程应用中对卫星的测量要求也越来越高,该技术在对卫星的在轨测量中将会被广泛使用.     

航天飞机S波段通信技术方案

航天飞机S波段通信系统为航天飞机提供了经由地面航天跟踪和数据网(GSTDN)的直接对地通信或经由跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS,经同步卫星转发轨道器的信息)的对地通信能力。S波段通信是航天飞机任务从发射到再入/着陆各阶段直接对地和经由TDRSS的主要通信线路。在轨道段,当TDRSS的Ku波段通信不能使用,轨道器姿态不利于Ku波段通信,或载荷舱门关闭时,轨道器都得使用S波段线路。本文介绍航天飞机S波段通信功能要求、轨道器上通信设备结构和NA-SA的S波段通信网。阐述了需要在S波段设备研制中采用专门新技术的要求和实施方案。其中包括(1)数字式话音△调制,(2)卷积编码/Viterbi解码,(3)使用Cost-as环路接收机的临界相位调制指数,(4)连续波调频的最佳数字数据调制参量,(5)副载波测距和时分复用数据信道的交调效应,(6)射频覆盖,(7)低信噪比下的解扩技术。本文评述了这些独特新型通信信道的性能,给出了性能分析和实验结果。     

欧洲完成“数据中继卫星系统”设计工作

欧洲EDRS(数据中继卫星系统)的设计工作已经完成并通过审批。这标志着该系统获得了首个用户---欧盟的GMES(全球环境与安全监测)计划(的"哨兵"-1和"哨兵"-2卫星)的认可。EDRS将提供一个快速、可靠、无缝的通信网络,按需实时从卫星获取信息,这将成为首个商业运营的向对地观测界提供服务的数据中继系统。未来所有配备EDRS的地球观测卫星将能更快速地传送数据并且进行更长时间的传送。     

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。