低成本卫星地面控制设施的设计

该设计方法的核心是:卫星操作中的公共部分,即遥控、跟踪、子系统分析(包括遥测处理)、系统规划和调度、轨道确定和保持、数据传送和控制。特殊卫星任务的应用和操作另行考虑,以保证本设计方法可应用于许多种卫星系统。关于特殊卫星任务的讨论将限制在了解支持航天任务的地面控制设施总规模和业务范围。分离出“通用”卫星操作功能,可研究出一种低成本通用设计方法,该方法允许对系统作阶段性改进,而对在轨设施和测控性能影响极小。该方法的目标是提高卫星系统的可扩展性、可维护性和可操作性。     

空军卫星控制网的九十年代计划

一、引言空军卫星控制网是二十多年前建立的,此后发展成为国家的重要卫星测控网。该网目前包括七个全球远方跟踪站和一个中心控制设施——位于加利福尼亚州桑尼威尔的卫星试验中心(图1)。正在执行的一系列改造计划将明显增大空军卫星控制网的能力。其中有两项对九十年代的空军卫星控制网操作有很大影响,即数据系统现代化(卫星试验中心集中式实时数据处理)和综合航天操作中心的建设。     

美国空军卫星控制网和国防部其它地面支持系统

在设计卫星系统时,一个基本的但经常被忽视的领域是地面支持系统。地面支持系统的及早规划,可以和其它计划共用卫星支持能力,资源共享,从而节省计划开支。要达到这一目标,首先要了解其它地面支持系统的结构和能力。本文是关于地面支持系统的系列文章中的第一篇综述性文章,主要介绍美国军方地面支持系统,重点则是空军卫星控制网(AFSCN)。 空军卫星控制网是一个全球性的遥控、跟踪和通信系统,它为国防部的航天任务提供地面支持。本文介绍了该控制网的历史,描述了目前的情况,并说明了其支持不同卫星计划的途经。本文还介绍了该网的将来和正在考虑的几种系统结构。另外还谈到了海军和陆军的地面支持系统。     

现有技术在航天发射场的重用

制订了一项靶场标准化和自动化(RSA)计划,以彻底改造美国空军司令部的靶场:佛罗里达州卡纳维拉尔角空军站的东靶场和加利福尼亚州范登堡空军基地的西靶场。作为该现代化计划的一部分,现在正研究几项新技术,旨在提高性能,降低操作和维护费用。其中几项技术有望减少这些靶场发射运载火箭的费用,改变靶场外测的格局。 RSA计划准备分三个阶段进行。第一阶段于1993年由空间和导弹系统中心与哈里斯     

一种微型载人操作舱系统设计

针对未来载人深空探测任务中太空基地建造、设施在轨加工制造、星体资源抵近勘探和原位利用等复杂舱外操作需求,设计了一种微型载人操作舱系统。首先,根据舱外操作任务开展功能和性能需求分析,确定了微型载人操作舱的供配电、环控生保、测控通信等功能基线;然后进行了结构、能源、环控生保、热控等系统设计;最后,通过仿真分析了重量、功耗和任务时间,并与传统舱外活动装备进行了比较。结果表明,微型载人操作舱总重量小于900 kg,可容纳1名航天员,单次舱外操作时间大于12 h,支持航天员从母体航天器快速进入操作舱执行舱外任务,适用于未来复杂的空间设施建造、资源开发利用和空间站扩展应用任务。     

空间运输系统对空军卫星控制网的影响

二十多年来,空军卫星控制网(AFSCN)为许多军用航天器和发射运载器提供了实时跟踪、遥测和遥控支持。随着国防部航天任务测控要求的变化,空军卫星控制网的测控、通信和数据处理能力的扩展和现代化都已稳步增长。空间运输系统的发展促进了空军卫星控制网的发展。本文介绍了为满足空间运输系统的要求对空军卫星控制网目前已进行的和预期进行的一系列改造。     

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     

美国无线公司导弹试验队为航天飞机提供的测控服务

一、背景航天飞机的作业带来了许多复杂问题。不仅对于NASA局的飞行器设计工程师带来了新问题,而且RCA公司导弹试验工程承包部(该部为RCA公司常驻东靶场的机构,从1953年以来就承包东靶场导弹和航天试验测控系统的规划、设计和各站测控设备以及数据处现设备的操作维护——译者注)的规划人员和工程师也要负责改进东靶场的跟踪系统、计算机系统、遥控系统和显示系统,以便适应航天飞机作业的一些新情况。     

用于小型探测器类航天器的廉价地面系统

为了支持ＮＡＳＡ的小型探测器（ＳＭＥＸ）工程，哥达德航天中心的专用载荷部已开发研制了一个用于航天器总装和测试以及在轨运行的廉价地面数据系统。因为系统设计方案的灵活多变和低费用，也可用于哥达德中心的非ＳＭＥＸ卫星。本文介绍该系统以及开发过程中采用的设计原则，讨论在ＮＡＳＡ目前所见到的航天器操作发展趋势下该系统如何用于低费用操作。     

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。     

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…     

航天器遥控专家系统

对空间资源的依赖性以及空间系统由研究到实战角逐的最终转变,已经暴露出美国国防部现有航天系统的脆弱性。目前,对卫星的关键遥控主要由固定式地面站完成。这种地面站不设防,很容易被发现,因而容易遭到敌方攻击。在未来高度复杂的环境下,卫星的基本遥控系统的生存能力和耐久性将成为问题。解决这个问题有两种途径:(1)增加在轨关键系统(航天器)的自主能力,(2)提高地面关键遥控和例行遥控的自动化程度,增强地面系统的机动性以及提高其对意外情况的反应速度。本文将着重讨论DSCS Ⅲ卫星计划中应用AⅠ技术使航天器地面遥控系统自动化的方法。     

靶场标准化及自动化计划第二阶段

一、靶场背景 美国主要的航天发射场,包括东靶场(位于弗罗里达州卡纳维拉尔角)和西靶场(位于加利福尼亚州范登堡空军基地)起源于50年代,在随后的几十年内进行了逐步扩展和改进。直到前不久移交给空军空间司令部时,这些靶场才更多地用作研究和开发单位,而不只是操作运行单位。逐步改造使它们具备了支持发射新型航天器、弹道导弹以及逐步发展起来的     

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     

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。     

国际空间站俄罗斯舱段20年主要科研活动及未来部署综述

国际空间站是目前在轨运行最大的空间平台,是一个拥有现代化科研设备、可开展大规模、多学科基础和应用科学研究的空间实验室,为在微重力环境下开展科学实验研究提供了大量实验载荷和资源,支持人在地球轨道长期驻留。俄罗斯舱段作为国际空间站重要组成部分,除承担与载人飞船对接的任务外,还在技术开发与验证、人体研究、教育活动与推广、生物学与生物技术、物理科学及地球与空间科学等6个研究领域开展了大量的科学实验,其中以人体研究领域的实验最多。有很大一部分实验是长期持续开展的系列实验,且每期实验的研究重点围绕总目标逐步深入,取得了多项有价值的研究成果。未来几年,俄罗斯还计划发射3个舱段,并在此基础上建设独立运行的本国轨道空间站,俄罗斯舱段仍有巨大的应用前景。     

利用GPS遥控链路的天基停飞系统

本文研究了利用L波段遥控专利方案实现基于GPS靶场的真正综合式靶场测量系统必须解决的问题。着重讨论硬件及从单音调制遥控系统变换成采用加密和扩频的数字系统需解决的问题。还将谈到将该系统纳入美国空军靶场标准化和自动化(RAS)结构作为一种可能的GPS靶场方案所需费用和时间安排的一些想法,并讨论如果采用该方法将带来比现用系统的优越之处。     

IRIG标准介绍

IRIG是靶场间测量组的缩写,它是美国靶场司令委员会(RCC)的下属机构。RCC是1951年8月成立的,它还设有导弹地面安全组、导弹飞行安全组、靶场使用计划组、资料组和秘书处。其中IRIG是最大的也是最早成立的。早在导弹发展初期、空间计划诞生之前就形成了,于1952年5月第二次靶场司令会议上正式成立的,其下设十个技术组和一个指导委员会。指导委员会由各靶场代表、三军代表(空军系统司令部、陆军器材司令部、海军航空兵系统司令部)、国防部、国家航空航天局(NASA)、国家标准局代表组成。十个技术组为:电     

一种新型综合性靶场安全系统及其检验测试结果

本文首先简要介绍战略导弹发射场和航天发射场靶场安全系统的作用、特点、主要技术要求,接着介绍按美国空军航天司令部要求,由空军研究所开发的基于GPS弹道测量技术,外测、遥测、遥控综合为一体的机动型靶场安全系统——BMRST的构成及其经多种检验测试的结果。     

基于PUS协议的通用遥控指令设计及其XTCE描述

为了解决现今各卫星型号中遥控指令形式多样、参数多变、指令设计繁琐的问题,提出了一种通用的卫星遥控指令设计方法。该方法参考PUS(Packet Utilization Standard,包应用标准)对遥控指令包格式进行通用化设计,并使用XTCE(XML Telemetric and Command Exchange,基于可扩展标记语言的遥测遥控数据交换)格式对遥控指令格式和内容进行描述,能够快速有效地进行遥控指令的设计和动态生成,在满足卫星遥控指令设计和应用需求的同时又具有较好的通用性和继承性。实践表明,基于PUS协议的通用遥控指令设计方法及其XTCE描述能够有效地降低地面应用和测试软件的复杂度,提高软件的通用性和可靠性,缩短研制周期,降低卫星研制成本。