一种区域性卫星数据传输系统方案研究

主要对卫星通信系统中星上数据的存储与传输方案进行了探讨。着重介绍并分析了一种卫星星上图像数据的星上存储与传输方案的六种工作模式，对于每一种工作模式的卫星内部结构、工作流程和数据传送铁路做了深入的分析。对卫星数据存储方案的轨道与娃路进行了设计，提出了利用太阳同步轨道间歇性区域性覆盖特定区域的轨道设计方案。并且利用Satlab仿真软件给出了卫星在目标区域的衷盖形状及衷盖时间情况。在通信使路方面，根据上行测控铁路、下行窄带、宽带接路三种不同情况给出了数据速率、载波频率、调制方式和比特误码率等相关参数。     

遥感卫星数据传输系统新技术

针对未来我国新型高分辨率遥感卫星的需求，提出了我国高码速率遥感卫星数据传输系统的发展趋势，并对其关键技术高保真数据压缩，TCM技术，信源信道联合编码技术进行了详细的分析。     

低轨遥感卫星Ka频段星地数据传输效能研究

空间分辨率的大幅提高导致了低轨遥感卫星产生海量遥感数据,致使现有X频段星地数传通道压力急剧增加。针对此问题,文章分析了采用Ka频段进行星地海量数据传输的必要性。为了综合衡量数据传输性能,合理利用地面站资源,提出遥感卫星传输效能因子指标,依据此指标,对地面站的利用方案进行了优化设计。理论分析与仿真试验结果表明:采用Ka频段传输,在传输速率达到目前X频段最高速率3倍时,典型地面站的链路可用率达到95%以上,显著提高了数传系统的综合传输效能。     

高速率数据接收存储系统设计

在遥感系列卫星进行地面联试时,需要对大量有效载荷和平台数据进行处理及高速持续大容量记录,以达到测试卫星有效载荷和平台数据的目的。针对以上需求,提出了基于高级在轨系统(AOS)协议的高速率数据处理、存储及测试验证方案,阐述了其实现过程,并做了性能分析。该方法已经运用到某型号分系统地面测试中。     

基于高轨导航接收机的自动化地面测试系统

高轨卫星导航接收机是实现高轨航天器自主定轨的核心设备。为在地面测试阶段对高轨卫星导航接收机进行充分高效的验证，亟需设计基于高轨卫星导航接收机的地面测试系统。设计了一种基于高轨卫星导航接收机的自动化地面测试系统，主要创新点如下：第一，本系统可对高轨卫星导航接收机实际在轨状态下接收到的导航星座信号进行仿真；第二，具有模拟包含北斗三号等多导航卫星星座信号的功能；第三，本系统充分考虑自动化、通用化与一体化设计。提出的基于高轨卫星导航接收机的自动化地面测试系统能够在地面测试阶段对高轨卫星导航接收机进行充分验证，并充分考虑测试实施，从自动化、通用化、一体化方面提升测试效率，减少人为操作失误导致的质量问题，解决人工判读带来的误判漏判问题。     

天地一体化互联网络中航天器网关的设计及实现

当前空间通信的发展趋势是空间通信网与地面通信网融合,建立天地一体化互联网络的信息传输系统。针对空间数据系统咨询委员会(CCSDS)推荐的基于CCSDS空间链路承载网际协议业务(IP over CCSDS)网关协议转换技术,文章提出一种实现天地一体化互联网络的航天器网关的设计思路,即通过研制航天器网关实现IP协议与CCSDS高级在轨系统(AOS)空间数据链路协议的相互转换,并对服务质量(QoS)保证方法进行了设计。针对航天器网络搭建了测试系统平台,并对高清图像、高质量话音、计算机数据和遥测数据等网络数据的传输进行了测试,测试中通过航天器网关进行传输的所有网络数据包均无丢帧现象发生,文章提出的IP over CCSDS网关可用于构建天地一体化互联网络。     

卫星遥感数据浏览查询技术的研究

遥感卫星图像数据的浏览查询系统作为遥感卫星地面站数据处理系统中的一个重要环节,向遥感数据用户提供查询和检索卫星原始数据以及各级产品数据的服务。针对每天需获取上百GByte的遥感数据并进行存储管理而导致的并发用户进行浏览查询时等待时间过长的现象,从卫星遥感图像数据库的设计和管理方面,介绍了Oracle数据库技术在新一代高码速率遥感卫星地面数据处理的浏览查询系统研制中的应用。     

一种复杂载荷任务的卫星数据信息链设计

硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星用于实现宽能区X射线高灵敏度和空间分辨率巡天成像。针对HXMT卫星载荷种类多、工作状态多样、卫星数据信息传递实时性和同步性要求高的特点,分析了卫星数据信息链的基本过程,设计了卫星数据信息链系统。通过采取冗余设计、容错设计等方式,保证了数据信息传递的实时性和可靠性。地面测试和在轨运行结果表明:HXMT卫星数据信息链系统运行稳定,满足卫星使用需求。     

一种高分辨率遥感卫星高速串行接口设计

从物理链路与互连协议两个方面进行研究,设计出一种应用串行编解码收发器与现场可编程门阵列(FPGA)器件编程配合,实现遥感卫星设备间数据传输的方案;通过伪随机码传输测试,实现了在速率2Gbit/s下数千亿位无误码的高速稳定串行传输。该设计传输速率快,可靠性高,为高分辨率遥感卫星设备间的数据传输提供了一种解决方案。     

卫星通信设备自动化测试系统的应用

介绍了卫星地面站通信设备自动化测试系统的组成、工作原理及系统测试项目。系统采用计算机、测试仪器与 GPIB协议 ,实现了卫星通信设备测试工作的自动化 ,并可代替以往人工的测试手段。该系统已在某卫星地面站测试工作中得到应用。     

FY-2C星地面应用分系统指令与数据获取站

介绍了风云二号(FY-2)C星地面应用分系统数据与指令接收站(CDAS)的主要技术指标、工作流程,以及与C星的星地接口与地面应用分系统其他部分的接口.说明了CDAS的天伺馈、信道、图像获取(IAS)、三点测距(TRRR)、数据收集(DCP)、遥测遥控(TT&C)、卫星模拟器、标校、时间统-、低速信息传输(LRIT)信息编码与发送等子系统的组成与功能.阐述了C星CDAS的设计原则,以及用群调技术实现DCP的数据解调、用扩频伪码进行TRRR定位、图像处理、TT&C增加图形化界面控制、正交相移键控(QPSK)解调器抗长连"1"功能等关键技术.在轨测试和试运行期间,C星的CDAS不仅解决暴露的问题,而且进行适应性调整.验收前测试结果表明,其功能及技术指标满足业务运行要求,设备工作正常、性能稳定.     

卫星混编数据地面接收快视系统的设计与实现

提出了一种针对多遥感器、多数传通道的陆地观测卫星地面接收快视系统设计的新思路,即当星上有效载荷压缩数据与未压缩数据混编下传时,在地面接收站只需从混编基带数据中提取未压缩数据,进行帧同步与去格式处理后实时快视,即可达到既能实时监测数据接收质量,又简化地面接收系统设计的目的。     

A compact, light-weight high data-rate antenna system for remote-sensing orbiters and space exploration

Upcoming space missions utilizing hyperspectral or other high-resolution sensors will generate a vast amount of data in orbit. The average communication duration between a spacecraft in low Earth orbit (LEO) to a dedicated ground station is short and in addition, due to the high amount of data to be transferred at link times, a high-performance communication system on board of the satellite is indispensable.A solution that provides longer acquisition times with the ground station is to employ a high data-rate inter-satellite link to a geostationary relay satellite, which requires a flat, compact, steerable, light-weight yet robust antenna. Such an antenna system (antenna module plus pointing module) was developed for S-Band at the Institute of Astronautics (Technische Universität München), in cooperation with German space companies, research institutes and the German Aerospace Center (DLR). Its successful operation via the geostationary relay satellite Artemis was demonstrated in cooperation with ESA in 2007.This paper describes the evaluation of an antenna system in the Ka-Band, as a successor to be developed in the next two years for high data rates and the various applications of such an antenna system.     

Design of a 40/50 GHz satellite ground station for fade mitigation experiments

Due to the increasing demand in satellite capacity, driven by applications such as high-definition television (HDTV), 3D-TV and interactive broadband services, higher frequency bands will have to be exploited. The capacity on Ku-band is already becoming scarce and Ka-band systems are more commonly used. It can be expected that 40 and 50 GHz (Q and V band) will have to be used in the future. At these frequencies the wave propagation effects have a significant impact on the performance. The traditional approach of implementing large fade margins in the system design is not suitable as it leads to expensive ground terminals. Fade mitigation by adaptive coding and modulation (ACM) is a cost-efficient method. To investigate the Q/V-band for future commercial exploitation, ESA's ALPHASAT satellite will provide experimental payloads for communications and wave propagation experiments. In Graz a Q/V-band ground station is currently under development. It will be equipped with a 3 m tracking antenna, a 50 W Klystron amplifier and a 290 K LNA. Fade mitigation experiments will be conducted, initially using DVB-S2 modems which allow to vary the modulation scheme, the Forward Error Correction code and the symbol rate under control of the ACM computer. In addition, uplink power control can be combined with the ACM methods. A specially developed signal analyser provides precise measurement of the signal/noise ratio. In addition, propagation data will be available from a beacon receiver, also developed by Joanneum Research. Important goals of the experiment are to investigate the reliability of links under realistic operating conditions using ACM and to develop efficient ACM and signal/noise ratio measurement algorithms which can be later implemented in optimised modems for Q/V-band.The paper describes the ground station design and addresses the planned fade mitigation experiments.     

Research and development of On-Board Processor for advanced mobile satellite communications

This paper describes the research and development of an On-Board Processor (OBP) for a mobile satellite communications system using a geostationaly satellite. The system, which based on Multi-Carrier Time Division Multiple Access, can realize high performance and facilitate the use of miniature hand-held mobile Earth terminals.

Our research and development results indicate as follows.

1. 1) The simultaneous-slot switching method will be the most suitable for an on-board base-band switching with consideration of traffic capacity, time delay, and hardware scale.

2. 2) The OBP performs channel exchange with regeneration that contributes to a reduction in the size of mobile terminals because of the coding gain.

3. 3) Many kinds of Application Specific Integrated Circuits are designed to realize large channel capacity and reduce the size and power consumption of the OBP. These OBP design can increase the channel capacity, which is equivalent to in 5.6kbps voice channel, up to over 500 channels within 5MHz frequency band

Some results are applied to the OBP being developed for the Japanese Engineering Test Satellite VII (ETS-VB).     

星地动态双向时间同步与测距算法

针对卫星运动对星地距离和钟差测量的不利影响,提出一种基于最小二乘拟合的星地动态双向时间同步与测距算法。在建立星地可视模型基础上,仿真了MEO运动卫星与地面时间同步站之间星地距离的变化规律,分析了卫星运动对星地双向时间同步与测距的主要不利影响。该算法首先利用星地双向时间同步数据分别生成星地距离和钟差拟合多项式,然后联合求解出运动卫星误差最小的星地距离与钟差。实验结果表明了该算法的合理性和科学性,在包含仿真误差的条件下,其时间同步精度优于3ns,测距精度优于3m。将其应用到各种空天应用系统的星地时间同步与测距中,可以消除卫星运动对双向时间同步与测距的不利影响,提高时间同步与测距精度。     

基于ITU—R模型的降雨衰减特性研究与仿真

根据ITU-R雨衰预测模型,给出了静止轨道卫星降雨衰减顸测模型和非静止轨道卫星降雨衰减长期统计值计算方法。结合我国典型地面站的降雨率数据进行的仿真结果表明：所用模型和方法正确。研究对我国卫星通信系统的研究与设计有一定的参考价值。     

基于GNSS的通信星座系统的时间同步研究

为近地通信卫星星座系统提出一个将星座各星上时钟同步到地面系统时钟的新技术方案,以GNSS导航系统时钟作为高精度、高稳定的时间基准,利用地面站和星座星上的GNSS接收机基于定位原理测得各自时钟相对于GNSS系统时钟的时差量（秒脉冲相位差）,进一步得出各星时钟相对于地面系统时钟的时差观测量。每个星上时间管理单元利用一个Kalman滤波器估计星地时差模型参数,周期性更新星上时差预报,并据此估计秒脉冲调相时机,以及按照最小调相残差原则估算的调相幅值,并令PPS发生器完成相关调相操作。还设计了上述时统方案在一个典型Walker（24/3/1）星座中的应用研究,并开展了数学仿真和半物理仿真。文章还设计了一个半实物仿真方案,通过数学仿真和半物理仿真,表明该时统方法可将星地秒脉冲相位差自动控制在指定误差范围内,证实其在近地通信卫星星座系统全网时间同步任务中应用的可能性和有效性。     

空间太阳望远镜的热设计和热光学分析

将卫星热控制技术与光学波像差理论相结合,以空间太阳望远镜（SST）为例,对空间光学系统的热设计和热光学分析进行了研究,以光学指标作为热设计的最终评价标准,为高分辨率空间光学系统的热设计找到了一套行之有效的方法。     

基于北斗的连续运行卫星定位综合服务平台设计及其应用

面向北斗导航卫星系统的应用,提出建设基于北斗的连续运行卫星定位综合服务平台(BeidouCORS),该平台具有多种工作模式,是北斗导航卫星系统重要的地面应用和有效补充。给出了平台的总体框架结构和通信链路的设计方案,论述了RTK,RTD和PPP等多种服务模式下的系统工作流程,介绍了参考站、控制与数据中心和数据处理算法等关键部分的建设。基于提出的平台建设框架,结合上海区域特点,给出了上海北斗连续运行卫星定位综合服务平台的示范应用,并设想了平台未来的发展和应用前景。