低轨遥感卫星Ka频段自适应编码调制应用效能分析

分辨率的不断提高对低轨遥感卫星对地数据传输能力提升提出了迫切需求。当前低轨遥感卫星对地数据传输采用固定编码调制(CCM)和可变编码调制(VCM),未利用仰角增大时大气损耗减小带来的信道条件改善,对链路资源造成较大浪费。自适应编码调制(ACM)在VCM基础上,充分利用大气损耗的时变特性,可进一步提高链路的数据吞吐能力。为综合衡量数据传输性能,文章提出低轨遥感卫星传输效能因子指标,并对Ka频段降雨特性不同的喀什、北京、三亚地面站CCM,ACM,VCM的传输效能进行了对比分析。仿真结果表明:按链路可用度最大的原则设计时,ACM的传输能力明显优于VCM和CCM,显著提高了数传系统的综合传输效能。     

空间数传链路中虚拟信道动态管理的研究

本文对高级在轨系统(AOS)在空间高速数据传输链路中的应用进行了研究。针对其中的一项关键技术——多用户数据的动态管理,提出了虚拟信道动态管理准则,包括:业务种类与业务等级的选取、虚拟信道多路复用方式的选择、缓存容量的计算、多优先级的制定及相应的调度策略。动态管理准则的提出为在遥感卫星下行信道上实现数据传输AOS化提供了理论依据。     

一种基于多调制技术的自适应多速率数字通信系统

数字通信系统的信道状况多变。采用自适应多速率技术,根据信道状况选择合适的信息传输速率进行数据传输,可以提高信道利用率和减少误码率。文章利用多元调制中符号速率与比特速率的倍数关系,通过对多元调制方式的切换,实现了自适应多速率的数据传输。不同的调制方式对信道状况有不同的要求,所以文中分析了几种实用的信噪比估计方法,同时为实现调制方式的可靠切换设计了工作流程,并最终在硬件平台上实现了多调制切换和自适应多速率数据传输。     

高速率遥感卫星接收与处理系统的设计与实现

为成功接收搭载分米级分辨率的SAR（Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达）载荷低轨遥感卫星数据,验证卫星载荷工作状态和性能,本项目研发一套Ka/S双频段遥感卫星接收与处理机动站。针对窄波束高动态卫星跟踪、多通道高速率遥感数据星地传输的重难点,本文着重从窄波束高动态目标卫星跟踪、超高速高性能全数字解调以及高精度双模式自适应盲均衡等关键技术进行研究。通过试验验证技术路径正确、措施有效,可为后续相关系统研制提供技术参考。     

基于星上动态指令调度的卫星使用效能提升技术

针对传统任务管理模式采用静态约束指令序列导致卫星使用效能的不足,提出一种基于有向图模型的动态约束自适应任务管理方案。采用面向用户的星地任务控制接口,利用地面仿真和星上实时遥测获取任务运行过程的动态约束参数,星载计算机据此动态生成任务指令序列。针对某高性能光学卫星的仿真试验表明,与传统任务管理模式相比,卫星操作接口复杂度减少88.5%,任务注入效率提升699%,有效载荷数据传输效率提升10%,全球数据获取能力提升11%,对我国区域的实时数据获取能力提升100%。方案对遥感卫星在轨运行管理具有借鉴意义。     

太阳闪烁下的深空信道中LDPC-MPSK系统性能分析

针对深空通信中传输数据量大、接收信号信噪比低的问题,分析太阳闪烁对深空通信信道的影响,将存在太阳闪烁的深空通信信道近似为莱斯信道,进而提出在该通信环境下采用LDPC编码与MPSK调制相结合的数据传输通信方案,研究太阳闪烁强度、调制进制数、LDPC码长码率对系统性能的影响。仿真结果表明,LDPC编码与MPSK调制相结合的数据传输通信方案在深空信道下具有良好的性能,可有效地抵御太阳闪烁引起的通信性能下降,当使用码率为1/2、码长为1024的非规则LDPC编码时,在误码率为10–5的条件下,QPSK的传输速率为BPSK两倍,其所需的信噪比仅比BPSK高0.2d B。     

群时延波动对卫星宽带直扩跳频通信性能影响分析

对群时延波动对卫星宽带直扩跳频通信性能影响进行了研究。讨论了信道群延时特性,建立了信道群延时畸变中主要影响因素相位误差的模型,定量分析了载波相位误差、初始相位偏差、不同跳之间相位畸变和多普勒效应相位变化等因素的影响。根据直扩跳频接收机的工作流程,定量分析了上述影响对接收机捕获、跟踪性能的影响,并通过仿真进行了验证。     

基于综合信道模型的星地信道性能研究

全球导航卫星系统由位于不同轨道上的多颗卫星组成。卫星轨道和地面用户位置的差异造成了星地链路传播机制和统计特性的差异。信道的统计特性对于卫星系统的性能有着重要的影响。文章建立了星地信道综合模型,考虑了不同大气条件和传播机制的影响。基于此模型,给出了调制方式为二元相移键控时的误比特率与信噪比的关系。研究方法和结果可为全球导航卫星系统的仿真和设计提供借鉴。     

基于MIMO技术的卫星高速数据传输系统研究

多输入多输出（MIMO）系统作为提高频谱效率的一种有效方式,已经成为未来无线通信系统实现高速可靠数据传输的突破性技术之一,受到国际众多研究机构的普遍关注。文章通过研究MIMO信道模型、信道容量、卫星信道特征,构建了全新高速数传系统模型,解决了卫星大容量数据实时传输和频带限制之间的矛盾。     

基于直方图修改的卫星遥感图像无损隐藏传输

针对星上低速率数据的传输问题,提出了一种基于直方图修改技术的卫星遥感图像无损隐藏传输方法。该方法通过对星上高速率遥感图像相邻像素差的直方图进行修改,将低速率数据嵌入到原始高速率遥感载体图像中,并利用卫星高速数传系统进行下传。地面接收端可以从载体图像中正确提取低速率数据,并无损恢复原始高速率遥感图像数据。该方法在不增加卫星数传系统复杂度和信息传输速率的前提下,提高了卫星数传系统的利用率,增强了数据传输的隐蔽性。实验结果表明,本文算法在保证良好的不可见性的情况下,获得了较高的纯载荷嵌入容量。与其它无损嵌入方法相比,在峰值信噪比和纯载荷嵌入容量方面都有很大的优势。     

遥感卫星OFDM高速数据传输系统

研究和设计了一种用于遥感卫星高速数据传输的传输系统方案。该系统采用具有高带宽利用率和良好抗多径衰落性能的正交频分复用(OFDM)技术。文中着重分析和设计了在大多普勒频移以及Rician衰落条件下的卫星信道编码调制参数、频率和时钟捕获与跟踪算法、信道估计、克服星上非线性放大器的影响等关键问题，以实现星地之间的高速宽带传输。最后还介绍了有关发送和接收机的实现结构。     

高性能遥感卫星地面预处理系统中的任务管理与调度技术研究

任务调度和管理是遥感卫星数据地面预处理系统设计中的核心技术.如何对于新型的基于并行机群平台的遥感卫星数据预处理系统进行有效的任务管理和调度,将对系统的可用性、可扩展性以及性能等产生很深的影响.文章讨论一种成功应用于通用高性能卫星地面预处理系统(GHIPS)中的、基于机群平台的任务管理与调度技术.并用于指导为高性能遥感数据处理平台提供一种通用的任务管理与调度解决方案.     

基于信道特性的低轨卫星切换性能研究

在卫星与地面终端之间的星地链路中,存在复杂多变的信道环境,这些因素对系统的切换性能有着重要影响。文章首先建立星地信道模型,并将此模型应用于切换过程,通过仿真得到信道特性对于切换性能的具体影响。     

光学遥感卫星平面定位精度误差分析

高分辨率光学遥感敏捷成像卫星,在无地面控制点条件下,要达到米级的平面定位精度,需进行卫星系统全链路的误差分析,对系统误差进行高精度标定,对随机误差进行有效抑制.通常光学遥感卫星的几何定位分为物理几何模型和通用几何模型,物理几何模型基于共线方程,使用光学遥感器内方位元素和卫星平台姿轨外方位元素共同建立遥感图像的精确几何定...     

引入图像复原技术的遥感卫星图像压缩解码算法

针对遥感卫星基于小波变换的光学图像有损压缩算法,提出了一种引入图像复原技术思路的算法,对遥感图像解码处理过程中获得的低频信息进行复原,可以获得更多的用于在频域范围内描述图像结构信息的高频分量增益,从而提升整个解码图像的质量。通过此算法与传统的小波压缩算法进行对比,结果表明:压缩恢复图像的峰值信噪比(PSNR)较传统算法有0.1~0.3dB的改善,压缩恢复图像表现出更为丰富的纹理特性,可降低对遥感卫星图像数据处理和天地链路数据传输的要求。     

TCM在卫星高速数据传输系统中的应用研究

提出了把网格编码调制(TCM)应用于卫星高速数据传输系统中的思想,讨论了TCM集分割原理、维特比译码技术,给出了用TMS320C54X进行维特比译码的DSP实现,并对TCM系统在AWGN信道中的性能进行了仿真.     

一种网络化卫星测控系统多址接入算法研究

大规模低轨卫星星座的出现,对地面测控系统提出了更高的要求,这使得网络化测控技术成为了各国研究的重点技术。本文针对低轨卫星网络化测控系统的接入问题进行了研究。首先,概述了传统低轨卫星星座发展历程及多址接入技术需求背景;然后,在分析传统CSMA(Carrier Sense Multiple Access,载波侦听多路访问)与TDMA(Time Division Multiple Access,时分多址)接入技术性能的基础上,提出了一种自适应接入方案,使得网络化测控系统在负载量较高或较低时都具有良好的网络性能。本文通过仿真验证了自适应接入技术在系统时延、吞吐量以及信道利用率上的优越性。     

比特交织编码调制技术在卫星通信中的应用

针对卫星移动通信信道频带和功率均受限的特点,将比特交织编码调制（BICM）技术应用到卫星通信系统,通过编码和高阶调制的结合,利用状态的记忆和适当的映射来增大码字序列之间的距离,进而提高编码增益,在保证系统频带利用率的同时,有效地提高了其功率利用率。在对卫星信道特点分析的基础上进行卫星信道建模,并分别在高斯（AWGN）信道、莱斯（Rice）信道和瑞利（Rayleigh）信道下对系统性能进行仿真,仿真结果证明了该种编码调制方式在卫星信道中的有效性。     

极化复用技术在遥感卫星数据传输中的应用

极化分割频率复用技术（简称极化复用技术）是解决数据传输频带资源紧张的技术途径之一,能够拓展一倍频率资源。文章针对极化复用技术在遥感卫星数据传输中的应用进行分析,推导出了星地传输极化复用信号影响因子F的定量计算公式,利用国际电联（ITU）的星地链路计算模型,给出了雨衰和降雨去极化效应的定量影响分析,对我国遥感卫星应用极化复用技术提出了有益的工程建议。     

遥感卫星在轨可用性约束条件分析及对策

从任务注入、设备控制、信息获取、数据传输、能源平衡五个维度,分析了制约遥感卫星在轨可用性的瓶颈因素;提出新一代遥感卫星运控策略,采用"宏指令"取代"指令模板",提升卫星操控性;采用"动态规划"取代"静态规划",提升星载资源在轨使用效率;采用"自主指令序列优化"取代"被动执行预设指令",提升成像获取和数据传输任务的执行效率。某领域遥感卫星在轨测试和地面仿真表明,与传统运控模式相比,任务注入效率提升了约5倍,操作接口复杂度降低了约94%,并显著提升了星载能源、存储资源、对地数据传输资源的使用效率。