机架式服务器的遥感卫星地面基带处理系统设计

文章针对传统刀片式服务器的遥感卫星地面基带处理系统具有处理速率一般、写盘速率不够高、体积较大等特点,提出一种基于机架式服务器的地面基带处理系统。该处理系统克服了传统的基于刀片式服务器的处理系统的缺点,更加符合当前遥感卫星的发展理念。文章分别从硬件设计和软件设计两方面进行介绍,用真实的卫星数据作为测试用例,通过统计处理每组数据所消耗的时间,仿真分析了两种基带处理系统的性能,并测试了软件优化后的机架式服务器处理系统的解压缩速率;解压缩速率测试是通过对一定大小的原始数据进行多次解压缩处理、并统计每次处理的运行时间和处理速率来实现。测试结果表明：与刀片式服务器处理平台相比,机架式服务器处理平台具备处理速率快、写盘速率高和易于小型化等优点。     

小卫星数传基带数据处理通用集成平台设计

以传统小卫星数传分系统中对有效载荷数据进行处理的基带数据处理设备及系统管理控制单元为基础,采用高速串行数据线、高集成模块化数字电路、高速大容量存储模块集成、机电协同设计等技术,设计了一种数传基带数据处理通用集成平台。与传统小卫星数传分系统同功能设备与线缆设计相比,体积减小约82%,质量减少约75%,功耗降低约50%,能满足小卫星体积和质量小、功耗低的需求。此外,数据流优化设计可使固态存储利用率提升14.3%。文章提出的通用集成平台设计可为小卫星数传分系统的集成设计提供参考。     

北京三号B卫星海量数据传输处理系统设计与实现

海量数据传输与处理技术是高分辨率遥感卫星系统的关键技术,北京三号B卫星作为高分辨率光学遥感卫星其图像传输速率高达几十吉比特每秒,因此设计了一种基于万兆网接口与高速串行收发器GTX/GTH接口的数据传输与处理系统。该系统使用万兆网接口接收前端相机载荷数据,使用GTX/GTH接口实现产品内数据互联,并基于超大规模现场可编程门阵列(FPGA)作为核心处理芯片实现海量数据路由分发、编解码和处理。测试结果表明：可实现36.04 Gbit/s数据接收和60 Gbit/s数据传输处理能力,并具有可靠性高、系统延时小、通用性强的优点。与传统数传方案相比,系统数据处理能力提高了一倍以上,且显著降低了硬件成本。     

北京三号A/B卫星数传智能处理器在轨处理关键技术及应用

针对北京三号A/B卫星高速数据处理和传输需求,采用全路由总线互联架构,全新设计了第五代数传基带处理设备智能处理器,给出了相关功能、指标和特点;重点介绍了智能处理器中软件定义功能的高性能异构计算单元、高性能遥感影像在轨处理技术、数传任务自主管理技术等在轨处理关键技术;最后,给出了智能处理器试验验证和应用情况,其具备硬件平台通用、软件定义功能,大幅提升了常规数传能力,创新实践了多种智能数传功能,通过北京三号A/B卫星成功在轨验证及应用,智能处理器可作为成熟产品应用于后续空间高速数传任务。     

“高分二号”卫星遥感相机图像采集与功能验证系统设计

"高分二号"卫星遥感相机是国家高分专项重点项目,其视频电子学设备采用了Gbit高速串行数传接口,同时应用了图像预处理算法,传统的快视设备无法满足其测试要求。文章设计了一种高速图像采集与算法验证系统,以Virtex-5现场可编程门阵列为处理核心、Gbit串行/解串芯片为图像输入接口,集成JPEG2000协议芯片、DDR2缓存以及Camera Link图像显示接口。介绍了硬件实现的关键技术,并描述了系统对相机成像功能、高速数传以及图像压缩的验证。该验证系统保障了相机研制,为图像采集和处理提供了参考。     

从国外航天遥感器系统的发展现状中得到的启示

文中对德国、法国、印度和美国航天光学遥感器研制情况的一个侧面进行了简述。从中可了解到其发展态势,即朝着大型综合性系统、小卫星系统以及各种卫星的综合协作方向发展。文中着重就综合性、组合式系统的特点稍展开分析。值得提出的是,多相机组合以多种模式选择功能以及任务使命排序工作,有时又可以“大像元”形式工作,这种设计可以解决数传或图像数据记录能力的不足,能完成多种、多类用户的要求。     

从国外航天遥感器系统的发展现状中得到的启示

文中对德国，法国，印度和美国航天光学遥感器研制情况的一个侧面进行了简述。从中可了解到其发展态热，即朝着大型综合性系统，小卫星系统以及各种卫星的综合协作方向发展。文中着重就综合性，组合式系统的特点稍展开分析。值得提出的是，多相机组合以多种模式选择功能以及任务使命排序工作，有时又可以“大像元”形式工作，这种设计可以解决数传或图像数据记录能力的不足，能完成多种，多类用户的要求。     

卫星遥感数据链路设计

介绍了卫星遥感数传系统的组成及影响数传系统误码特性的主要因素，讨论了遥感卫星数传通道发射功率计算的方法和有关参数的选择，给出了我国某资源卫星以及法国的SPOT卫星、加拿大雷达卫星和欧空局“ERS-1”卫星的数传通道下行链路的分析结果。     

微小卫星测控数传一体化发射机数字基带设计

提出一种适用于微小卫星的测控数传一体化射频直接调制发射机方案,并基于FPGA平台设计完成发射机数字基带系统。基带系统采用测控标准调制(NRZ-DPSK-PM)和恒包络调制(GMSK、根升余弦(O)QPSK调制)方式,多种参数和滤波系数可重配置,支持不同速率的统一S波段测控和数传通信,灵活性高,可作为微小卫星测控数传系统的通用数字化模块。     

光学遥感卫星地面图像数据测试的局限及解决方法初探

分析现有的可见光遥感卫星图像数据测试方法中存在的问题,提出一种卫星图像数据自动高效全覆盖测试技术方法,实现测试系统的实时性、正确性及可视化能力,进一步提高检测效率,完善卫星地面测试的测试覆盖性。同时,为后续光学遥感卫星研制提供高效、高可靠的地面检测支撑,并为可见光遥感卫星在轨正常、可靠、长寿命的运行,获取有效图像数据提供了重要手段和方法。     

基带成型滤波器的非理想情况对卫星数传系统误码性能的影响

卫星数传系统中的基带成型滤波器存在非理想组合情况。文章在基于QPSK调制解调条件下,采用Matlab仿真工具对卫星数传系统中非理想组合的基带成型滤波器对系统误码性能的影响进行了仿真分析。结果表明,滤波器的非理想组合情况对系统误码性能有一定影响。如果选取适当的滤波器参数,此影响可以非常小,在实际工程中是可以使用的。     

用于遥感卫星数传的新型波导阵列组合天线

从新的设计理念出发，提出一种新型的波导十字阵列组合辐射天线替代了赋形反射面天线，用于低轨遥感卫星的数传系统。文中论述了该天线的设计思路、设计过程，并列出了天线的主要性能。最后还简述了该天线在国内卫星上的应用及我国未来低轨遥感卫星数传天线的发展趋势。该天线已在我国多个卫星上成功应用。这种波导阵列组合天线结构紧凑、尺寸小，具有与国外通用的赋形反射面天线基本类似的性能，可达到星载数传天线的预定要求，而且为星载遥感器及其他载荷留出了更大的对地安装空间。     

卫星遥感多路数据传输合路方案研究

在遥感卫星的数传系统中,采用虚拟信道方式对多路遥感数据进行数传合路,形成标准帧格式信息流以适合空间物理信道传输。针对缓存容量受限的条件,提出了两种数传合路方案:第一种方案是将全部虚拟信道同时数传合路到I帧和Q帧;第二种方案是将其中一半虚拟信道数传合路到I帧,将另外一半虚拟信道数传合路到Q帧。采用仿真技术对两种数传合路方案的缓存容量需求进行了动态分析,结果表明:采用第二种方案时缓存容量需求更低,只须采用地址空间深度为8K的缓存器即可满足数传合路处理需求。第二种数传合路方案已应用到某卫星工程项目的数传系统产品中,通过了地面测试、试验以及在轨飞行验证。文章提出的技术途径可为后续航天器更多种类遥感数据的数传合路设计提供参考。     

面向微纳卫星应用的激光数传技术

针对遥感微纳卫星对地高速数传需求,开展面向微纳卫星的激光数传技术研究,突破微纳卫星激光通信终端星地快速捕获建链和协同高精度稳定跟踪、天基终端轻小型化、复合光电组件等关键技术。完成微纳卫星的天基激光终端和地面激光终端研制,并开展星地传输试验验证,实现 1 230 km、10/50/100 Mbps 的星地数据传输,验证了相关技术,为后续我国微纳卫星对地遥感应用提供了理想的星地数传手段。     

低轨卫星可重构通信系统设计

提出一种适合于在轨重构的低轨卫星通信系统软、硬件架构方案,从工程实施角 度探讨包括天线、RF前端和基带处理单元在内的可重构硬件平台、可重构策略与软件控制流 的可行性,分析了可重构卫星通信系统实现的关键技术。利用软件无线电技术,分析了基带 和射频前端分离,可裁减、复用式平台实现的基本路径,以及基带、射频天线单元重构的实 现方法。通过各常规通信模式射频前端和数字部分的灵活组合,同时支持多频点、多模式的 通信制式,达到节省硬件成本和提高系统灵活性的目的。最后研制了一个可重构卫星通信地 面测试原理样机,模拟了卫星有效载荷和地面通信站在IS-95体制下两种CDMA加密码字间的 动态重构,有效验证了本文提出的可重构策略的正确性与合理性。
     

星载SAR数据的标准化自适应数传打包技术

同传统的光学遥感卫星相比，合成孔径雷达（SAR）卫星可显著提高对地观测的分辨率和对恶劣气候和适应力。但由于SAR的工作特点，不同的“脉冲重复频率（PRF）”设置导致距离线数据间的时间间隔不同，不同的采样窗口长度又导致雷达回波数据的长度不能保证连续一致。为解决SAR与数传设备的接口问题，本文提出了一种基于CCSDS建议的“虚拟信道数据单元（VCDU）”数传帧格式标准的SAR数据打包方案。该方案能够自适应地解决SAR数据间隔或长度变化时的数传打包，通用性强，硬件实现简单，容易推广使用。     

空间光学遥感器天然辐射效应数据库研究

空间环境是诱发卫星异常和故障的主要原因之一。光学遥感器作为卫星最重要的有效载荷之一,在空间会受到空间辐射环境的影响。因此在研制光学遥感器的同时,需要同时考虑空间辐射环境因素,文章就空间光学遥感器天然辐射效应数据库的设计和应用进行了介绍。     

“资源一号”系列卫星推动卫星光学遥感技术进步

"资源一号"系列卫星已经走过了近30年的历程,取得了辉煌成就,先后成功发射了5颗卫星,均达到设计寿命。作为中国首颗传输型遥感卫星和首颗全色多光谱同步获取的光学遥感卫星,"资源一号"卫星对中国航天光学遥感的技术进步和发展作出了突出的贡献。文章简要介绍了"资源一号"系列卫星的研制和发展历程,总结了取得的技术进步和应用成果,最后展望了"资源一号"系列卫星后续和卫星光学遥感的发展。     

空间光学遥感器天然辐射效应数据库研究

空间环境是诱发卫星异常和故障的主要原因之一。光学遥感器作为卫星最重要的有效载荷之一，在空间会受到空间辐射环境的影响。因此在研制光学遥感器的同时，需要同时考虑空间辐射环境因素，文章就空间光学遥感器天然辐射效应数据库的设计和应用进行了介绍。     

小卫星测控的模块化自动测试系统构建

针对现有卫星测控的测试系统不能适应不同卫星型号、无法与外部进行信息交换的问题,文章提出了构建小卫星测控的开放式、模块化自动测试系统。通过开放式硬件设计、模块化软件设计和标准接口设计,模块化测控的自动测试系统实现了适应不同卫星型号测试需求和与外部进行数据共享的功能,增强了测试系统的可操作性和可移植性,提高了测试工作效率和质量。此研究对于构建模块化小卫星自动测试系统具有一定的借鉴意义。