导航星座自主导航的时间同步技术

导航星座自主导航能够有效地减少地面测控站的布设数量,减少地面站至卫星的信息注入次数,降低系统维持费用,实时监测导航信息的完好性,增强系统的生存能力。卫星时间同步是实现导航星座自主导航的关键技术之一,而星载原子时钟的频率稳定性能直接影响着卫星时间同步精度。本文基于星载原子时钟频率稳定性的Allan方差表达,建立系统状态方程,并以星间双向测量伪距差作为基本观测量,组成系统测量方程。从而,可以设计适用于导航星座卫星时间同步的Kalman滤波算法。系统仿真结果表明:通过滤波处理星间双向测距数据,不断地更新卫星时钟参数,能够实现星座卫星自主高精度时间同步。     

中低轨道卫星多星测控存在的问题及其改进措施

在分析了中低轨道卫星的测控特点与难点的基础上，讨论了地面S频段测控网多星测控存在的问题，并提出了采用高效动态的测控资源调度方法、建立完善的服务等级体系、完善远程监控体系、简化USB测控站面向任务的实时处理过程、增配多星同时测控的S频段测控设备、充分利用USB活动站、租用(或建设)高纬度测控站等改进措施，以提高多星测控能力，适应“在轨卫星数量多、卫星相继过境时间间隔短、多星同时过境”的多星测控需求。     

满足网络测控的小卫星星座组网与路由方法研究

给出一种不依赖于中高轨道卫星作中继而只依赖星座自身星际链路实现卫星组网的方法,以满足通过星座自身完成网络测控;使用STK进行了星座设计,使用OPNET进行了星座与地面测控站的仿真建模;给出满足网络测控路由算法;并通过仿真实验验证了组网方法和路由算法,能够满足小卫星星座网络测控功能.     

一种星-箭连接动态界面力的深度学习反演方法

针对于星-箭连接动态界面力无法通过力传感器直接测量,且典型时域动载反演方法难以准确计算界面力的时域变化等难点,提出了基于长短时记忆(LSTM)神经网络的星-箭界面力深度学习反演方法。首先通过卫星地面测试试验得到数据依据,以卫星主体结构的加速度测量数据为输入层,以星-箭界面力测量数据为输出层,利用LSTM神经网络建立输入和输出间的反演映射关系模型,实现卫星在发射过程中较高精度的界面力反演。进而,设计并开展了某典型卫星结构的正弦扫频和随机振动实验,测试LSTM界面力反演方法的可行性。结果分析可知,所提出的基于LSTM深度学习反演方法能够精确地获得动态界面力时程数据,两项性能指标均优于目前典型的载荷反演方法。     

载人航天测控通信系统

在原有卫星测控网的基础上规划设计的载人航天测控通信系统与国际标准接轨，通过国内外的地面测控站和遍布三大洋的四艘远洋测量船保证了地面与飞船的测量控制和通信，实现了多项关键技术突破。它不仅能满足载人航天任务的高可靠、高精度、高覆盖、高速率的需要，还能同时为30颗以上卫星提供测控通信支持，这标志着我国自主发展的航天测控通信技术达到了世界先进水平。     

卫星星地时差测量监控方法研究

卫星的正常运行和应用依赖于卫星时钟与地面时钟的精确同步,精确测量星地时差是确保星地时间校正准确性的关键。针对非相干扩频体制,采用基于遥测帧星时与测距时延以及基于测距下行测量帧星时与测距时延两种方法进行星地时差测量监控,能够支持综合测试和在轨运行的星地时差测量工作。     

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。     

基于星光大气折射的卫星自主轨道确定

本文研究了利用星敏感器进行卫星轨道确定的自主导航方案。这种自主导航方案完全利用高精度的CCD星敏感器，以及大气对星光折射的数学模型及误差补偿方法，精确敏感地平，从而实现航天器的精确定位。以某太阳同步轨道卫星为背景，针对本文给出的星光折射光的卫星导航方案，结合推广的卡尔曼滤波算法，使用模拟数据进行了仿真研究，定位精度为38m。仿真结果说明，星光折射角的测量误差和大气折射模型的不确定性是影响导航精度的主要因素。     

基于加权最小二乘的星间数据高精度压缩算法

星间双单程测距技术（DOWR）是保证KBR测量精度最主要的手段。KBR星间原始相位测量量作为DOWR的输入数据，其精度对实现星间微米级测距具有重要意义。重力卫星将星上原始相位测量数据下传至地面，在地面进行测距、测速解算。为了解决卫星星地数据传输量大和数传带宽受限的矛盾，并确保下传至地面的原始测量数据精度不损失，文章提出利用分段加权叠加最小二乘拟合算法，对星上测量信息进行拟合压缩下传的方法；并利用该方法，对研发的KBR地面试验系统中实测的相位信息进行分析，结果表明，文中提出的算法压缩比为15.6∶1，压缩精度对测距的影响小于0.01μm量级，对测速的影响小于0.01μm/s量级，该量级的误差对于整个系统微米级测距的影响可忽略。研究成果对我国重力探测卫星KBR系统实现高精度的数据压缩及星地间大数据量的压缩传输具有重要意义。     

北斗一号03星发射、定点成功

北京时间2003年5月25日0时34分,我国在西昌卫星发射中心用"长征三号甲"运载火箭,成功地将由中国空间技术研究院研制的第三颗"北斗一号"导航定位卫星送入太空后,又成功进入地球同步转移轨道,按计划运行了220个小时。期间,西安卫星测控中心采用国际先进的中心遥控模式,组织所属地面测控站对卫星进行了持续跟踪与精确控制,卫星完成了地球捕     

在轨跟踪与数据中继卫星测控关键技术(上)

根据卫星轨道根数，研究了跟踪与数据中继卫星（TDRS）对用户星的精确跟踪规律，并据此分析了TDRS对卫星平台姿态和天线运动范围的要求。介绍了TDRS测控中的关键技术，如螺旋扫描算法在TDRS搜索用户星时的应用、TDRS对近地卫星的覆盖率、TDRS跟踪多用户星的资源分配准则、星蚀和日凌计算，以及轨道位置保持控制策略等。相关控制策略的正确性已在我国地球同步轨道卫星的在轨测控应用中得到了证实，可用于未来TDRS的工程测控和业务应用。     

星间光通信中振动抑制的研究

星间光通信是极具前景的空基通信方式。通信双方光束的捕获，对准和跟踪为星间光通信必须解决的关键技术之一。光通信终端作为卫星的有效载荷，受到卫星平台及空间环境的影响。本文首先概要地说明了星间光通信对准和跟踪系统的设计要求，分析了卫星平台振动，给出了典型的振动功率谱密度，可行的扰动抑制方法和APT系统的设计。最后设计了跟踪子系统，对其扰动抑制性能进行仿真。仿真结果表明本文设计的有效性。     

基于增程雷达一维像特征的高轨卫星识别方法

高轨卫星距离地球数万公里,雷达为了实现有效跟踪,通常使用增程技术。远距离使位置测量误差大到千米量级,增程导致数据率低到每帧以分钟计,雷达散射截面积(RCS)细节信息丢失,这给利用目标轨道和RCS进行目标分辨、识别带来困难。幸运的是高轨卫星目标相对观测视线位置和姿态稳定,天然消除了宽带一维像使用中方位敏感性的问题。本文通过一维像的尺寸、波形熵等特征,通过最小二乘支撑向量机,设计了高轨卫星目标的模板匹配算法,利用实测数据进行了识别验证,结果表明了方法的有效性。     

商业航天背景下卫星星座运营思考（英文）

With the advances of small satellite technology in commercial space sector, using small satellite networks to form a satellite constellation and conduct commercial operational services has entered into a vigorous phase of development. As small satellite technology develops, problems in the operations of small satellite constellations are also gradually emerging. These include ground measurement and operational control systems for small satellite constellations, the commercial operational mode, support and the guarantee of laws and regulations related to small satellites. This report discusses the development of commercial space small satellite operation industrialization, explores the small satellite operational modes and technological innovation, proposes the commercial space industry chain to build the industry ecology. At the same time, it looks forward to the integration of space and terrestrial communication. It also calls on relevant organizations of China to speed up the process of space legislation, formulate the relevant policies to encourage the operations of small satellites in commercial space sector, and push China's commercial space to a new level.     

Tracking and data relay satellite system: NASA's new spacecraft data acquisition system

The growth in NASA's ground network complexity and cost triggered a search for an alternative. Through a lease service contract, Western Union will provide to NASA 10 years of space communications services with a Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS). A constellation of four operating satellites in geostationary orbit and a single ground terminal will provide complete tracking, telemetry and command service for all of NASA's Earth orbital satellites below an altitude of 12,000 km. The system is shared: two satellites will be dedicated to NASA service; a third will provide backup as a shared spare; the fourth satellite will be dedicated to Western Union's Advanced Westar commercial service. Western Union will operate the ground terminal and provide operational satellite control. NASA's Network Control Center will provide the focal point for scheduling user services and controlling the interface between TDRSS and the rest of the NASA communications network, project control centers and data processing facilities. TDRSS single access user spacecraft data systems should be designed for efficient time shared data relay support. Reimbursement policy and rate structure for non-NASA users are currently being developed.     

高精度星间微波测距技术

卫卫跟踪（SST）技术是目前地球重力场测量最有价值和应用前景的方法之一。高精度K波段星间微波测距系统（KBR K Band Ranging System）低低卫卫跟踪（SST-Ⅱ）重力卫星的关键有效载荷，它是一微米量级的测距系统，通过处理高精度的星间距离和距离变化率数据，可以恢复出地球重力场。在研究星间双路微波测距原理的基础上，提出了一种KBR系统的基本结构，详细描述了数据处理过程和KBR系统研究需要突破的关键技术，分析了国内目前的研究水平，给出了我国未来开展KBR系统研究的一些建议。     

Technical and economical comparison between a modular geostationary space platform and a cluster of satellites

In recent years, the identification of a large number of telecommunication missions reflects a growing demand for the provision of a large variety of communications and data transmission services performed by a space segment.

At present, communication space segment use a single operational satellite per orbit position. However, the expected increase of communication channels per space segment will lead to a corresponding increase of satellite mass and size which could exceed the capabilities of existing launch vehicles in terms of mass and volume requirements. Those considerations, coupled with the threatening saturation of the geostationary orbit, lead to the conclusion that an optimal space segment concept must be defined on a technical as well as economical point of view.

Two main concepts may be envisaged: one is a large platform, which can be assembled either in geostationary orbit (resulting in several launches, rendez-vous and docking), or in low earth orbit by using the STS; the other concept is a cluster of satellites.

These candidate concepts are designed to meet the requirements of a reference mission. They are characterized by the required number of modules to be launched, the type of launcher, the new subsystems or equipments to be developed. The concepts are evaluated following technical criteria such as adaptability to other missions, flexibility, growth potential. A cost/benefit evaluation of each solution is presented. A comparison between the different concepts is then made on the basis of the technical/economical attractiveness of each solution.     

国外空间环境试验与探测技术现状与发展趋势

文章分析了与航天器飞行有关的4类空间环境的特点;介绍了国外空间环境试验技术的现状与发展概况。文章还重点分析了未来空间环境探测的发展趋势:加强了对空间环境动态变化的探测;将星座探测摆在重要地位;以地球轨道卫星为发展的主流;利用卫星加大对空间环境探测的力度;加强国际合作。国外空间环境探测的经验表明,我国应重视发展地球轨道探测卫星,尽快提高卫星有效载荷的水平。     

卫星编队飞行相对位置自适应协同控制

针对卫星编队飞行相对位置协同控制问题,基于编队卫星相对运动非线性动力学方程和一致性理论设计了两种自适应协同控制器。首先,在卫星质量不确定和星间信息交互存在通信时延的条件下,设计了一种全状态反馈自适应协同控制器,并证明了该控制策略对空间摄动力的鲁棒性。其次,进一步考虑速度信息不可测的条件下,采用滤波器设计了一种无速度反馈的自适应协同控制器。最后,以编队构型重构为例对两种自适应协同控制器进行了仿真校验。仿真结果表明：两种自适应协同控制器均可有效应用于卫星编队飞行相对位置的协同控制,能够保证编队卫星对各自期望轨迹跟踪的同时暂态保持编队构型的稳定,具有较高的控制精度。     

Economics of telecommunications space segments

This paper proposes a complete model for assessing the economics of telecommunications satellite systems, accounting for spacecraft development and manufacturing, launch and operations in orbit. This allows to account for such parameters as the mass and lifetime of the satellites, the number and type of payloads, the number of satellites procured and launched, the spare policy, the launch vehicle, the insurances, the satellite average MTTF and the management of the space segment efforts.

The model is divided into four parts: the spacecraft mass model, the spacecraft procurement cost model, the MTTF model and the space segment cost-effectiveness model. It provides for the rapid solution of a number of problems within a wide range of parameters such as assessing the influence on space segment economics of —certain satellite technologies, —satellite and payload mass, —number of payloads per spacecraft, —satellite lifetime, or —spare policy.