空间链路扩展业务的实施方案设计

空间数据系统实施空间链路扩展业务，可以充分利用地面公众网的强大传输功能，最大限度降低实现交互支持所需的技术、管理和操作成本。该文通过对国外空间链路扩展（Space Link Extension-SLE）业务发展情况和国内地面系统现状的调研，提出了我国地面系统实施SLE业务的具体方案。     

空间数据系统参考体系架构的通信视角

<正>空间数据系统主要由空间段系统、地面段系统、通信链路等部分组成,航天器内部设备之间、航天器之间、航天器与地面系统之间通过通信链路实现互联,并通过地面网络进行扩展,实现空间数据采集、传输、存储、处理和利用,支持空间任务的实现。参考体系架构是一种基于模型的工程方法,该方法采用一组概念和规则,对系统的组成结构、语义行为及各要素之间的关系做出规定,用于在系统设计过程中对系统进行抽象描述。空间数据系统是由多个部分组成的复杂系统,难以从单一视角、采用单一架构对其进行全面描述。     

CCSDS交互支持业务标准化工作综述

介绍CCSDS交互支持业务领域(CSS)的各工作组工作情况以及各工作组已经完成的和正在开展的标准化工作,并重点介绍了空间链路扩展(SLE)业务的概念、业务内容以及文档制定情况。     

一种基于球面剖分的星座性能分析方法

在卫星星座优化设计与性能分析过程中,根据球面Delaunay三角网和Voronoi图的特性,首先研究了任意状态下星座空间几何构形划分方法,定义了卫星所属覆盖区域。然后,通过分析卫星星座和地面目标区域之间的几何关系,提出了星座对任意类型地面目标的最小观测仰角和平均观测仰角的确定性计算方法。在此基础上,分析了基于星座空间几何构形划分的卫星系统网络的时变特性,提出了星间通信链路快速建立方法。最后,以铱星系统为例,分析了该系统的对地覆盖能力和星间链路通信能力。实验结果表明该方法不仅可以准确、快速的评估卫星系统应用效能,同时能够为星座优化设计人员提供必要的决策支持。     

邻近空间链路协议在火星探测中的应用研究

介绍了邻近空间链路协议(Proximity-1space link protocol)的分层模型和业务类型。从3个方面分析了在我国火星探测任务中应用邻近空间链路协议的优势:首先提出了火星探测中在轨道器和漫游车之间建立邻近空间链路的典型应用,其次分析了邻近空间链路在解决远距离传输信号衰减和延时问题上起到了一定的作用,最后说明了邻近空间链路比高级在轨系统(AOS)空间数据链路更适合于火星探测任务。文章进一步设计了邻近空间链路协议的传输帧结构,提出了数据传输帧的几种端口路由策略以及数据链路的差错控制方式。     

嫦娥四号任务中继通信链路地面测试验证及数据处理

中继通信链路是嫦娥四号任务的关键组成部分之一,为月球探测器与地球站可靠通信提供保证。文章针对嫦娥四号中继通信链路地面测试需求,制定了测试验证方案,包括测试流程、测试模式、地面测试系统、测试数据处理等,支持了嫦娥四号中继通信链路系统级地面验证。总结的技术和经验可为我国后续深空探测器研制和测试工作提供参考。     

空间站空间因特网与空间通信链路设计

为改善在空间站长期值守的航天员的业务生活,提出建立空间站网吧,为航天员提供因特网服务的构想。为此分析研究空间站空间因特网服务系统及其关键技术,提出空间站空间因特网服务系统构建方案。结合这一系统构建方案,一是研究解决了支持复杂异构网络运行的空间因特网网络协议设计技术,空间站空间因特网直接采用TCP/IP协议,并通过系统设计,较好地克服了TCP/IP协议不能适应空间通信链路的难题,支持采用基于TCP/IP协议的商用货架(COTS)软、硬件产品,可明显降低空间站空间因特网服务系统建设与维护成本;二是研究解决了涉及空间站测控通信网运行安全和空间信息安全的空间通信链路设计技术,空间站在同一条空间通信链路同时传输空间因特网数据和空间站测控通信数据,空间通信链路采用CCSDS的AOS协议,并通过建立虚拟的物理信道,解决了空间因特网数据和空间站测控通信数据的安全隔离问题,能满足空间站测控通信网运行安全和空间信息安全的要求。     

一种用于近地轨道航天器的天地网络一体化方案

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,建立天地一体化的信息传输系统。针对航天器内部网段设计和CCSDS空间链路承载网际协议业务(IP over CCSDS)的协议转换技术开展研究,提出一种适用于近地轨道航天器的天地网络一体化方案,并通过研制航天器网关实现了网际协议(IP协议)与空间数据系统咨询委员会高级在轨系统(CCSDS AOS)空间数据链路协议的相互转换,并对服务质量(Qo S)保证方法进行了设计,试验结果表明,文章提出的方案可用于构建天地一体化互联网络。     

CCSDS在遥测系统中的应用

介绍CCSDS标准在某遥测系统中的应用,描述空间链路子网的六种业务类型和业务等级,并给出虚拟信道动态管理机制。根据多年的使用经验,对具有不同特征的用户数据如何选用不同的业务类型和业务等级提出建议。     

近距空间链路协议概述

近距链路是小范围、双向、固定或移动的无线通信链路,一般应用于无人探测器、着陆器、行星探测器及静止轨道舱之间的相互通信。文章介绍了近距空间链路协议的原理及特性,讨论了近距链路协议的层结构和传输单元（PLTU）的构成,分析了Proximity-1（近距空间链路协议）的业务类型,并对近距链路协议的应用进行了展望。     

基于Kubernetes的航天地面应用软件架构设计与实现

为了满足航天地面应用软件功能组成日益复杂、资源动态重组、系统可用性要求越来越高等新需求，采用微服务架构思想并结合容器轻量级的特点，设计并实现了一套基于Kubernetes微服务管理的航天地面应用软件架构，详细介绍了微服务划分和部署、服务发现和负载均衡、服务动态更新以及服务高可用等关键功能并进行了关键性能测试。测试结果表明，架构有效提高了复杂化的航天地面应用软件的可用性、可复用性和资源利用率，极大地降低了软件开发和运维成本。     

S@tMax—A space-based system enabling mobile IP applications in vehicles

As personal mobility increases, people spend more time in their vehicles. Furthermore, a large segment of today's workforce is part of a growing mobile service industry. This mobile society creates opportunities to increase productivity which do not yet exist. Today's commuting time could be better utilized and mobile business transactions could be more efficiently conducted, by integrating mobile IP wireless services in vehicles. By means of a direct to mobile user Internet access, and total IP services, integrated into automobiles, S@tMax services can empower the mobile business movement therefore improving productivity. This paper presents a commercial system architecture that will deliver an optimized solution for direct to mobile user Internet access, through an integration of a ground based network infrastructure, use of existing communications satellites and the development of a proprietary satellite system. As a result of a detailed systems engineering process, the architectures of the space, ground and infrastructures segments will be presented. Furthermore, the benefits of on-orbit servicing were examined in the S@tMax context. The approach proposed is considered as an important step towards enforcing main roadway IP coverage in the US, for near-continuous communications and services.     

基于虚拟化技术的数值仿真与中央监控系统网络设计

“数值仿真与中央监控系统”作为国家大科学工程项目“空间环境地面模拟装置”的分系统，为装置提供数据采集、实验和安全监控、集中展示、数据存储、运行管理、数值仿真、数据共享以及配套系统的监管等服务。文章基于各类业务在网络中的承载需求，针对系统网络涉及业务种类繁多、数据量大、网络规模复杂等特点，采用星型拓扑结构，各节点采用双设备部署，防火墙采用Acitve-Acitve路由方式部署，利用网络虚拟化技术对网络进行横向融合和纵向隔离，构建了多业务统一承载的数值仿真与中央监控系统网络。该设计简化了网络规划，提升了网络带宽，增强了网络的可靠性和安全性，最终实现在一张物理网络中为各类实验业务提供差异化网络服务。     

航天器集成健康管理系统研究

航天器故障诊断技术不仅要求提高航天器安全性和可靠性 ,而且要求削减航天器全寿命周期成本 ,现在的故障诊断系统已从原来单一的分系统 (如电源系统 )的故障诊断专家系统 ,向集系统状态监测、故障诊断和故障修复为一体的航天器集成健康管理 (IVHM)系统发展。本文介绍了航天器集成健康管理系统的基本概念 ,并对我国新型航天器整个集成健康管理系统、在轨健康管理系统、地面健康管理系统以及主要采用的技术作了详细的阐述。文中强调了基于模型推理技术 (特别是多信号建模技术 )在航天器集成健康管理系统中的重要性。文章最后指出了应采用从上至下的方案开发该集成健康管理系统。     

中国运载火箭地面系统发展方向研究

地面系统用于支持和保障火箭的发射与试验,对火箭的使用性能、发射能力、发射场配置及工作流程等有重要的影响。调研了国外运载火箭地面系统发展现状,总结了国外运载火箭地面系统发展趋势。从快速发射、简易发射、安全发射、自动发射和通用发射等方面提出了地面系统发展思路和主要关键技术,为我国后续运载火箭地面系统发展提供参考。     

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.     

基于VXI的固体火箭发动机地面试验柔性自动测试系统设计

针对固体火箭发动机不同类型的地面试验对测试的需求,提出了固体火箭发动机地面试验测试行为模型,并在VXI总线自动测试系统的基础上实现了柔性自动测试系统。系统的特点是可通用性、高可靠性和易操作性,能够满足固体火箭发动机地面试验中的测试需要,在固体火箭发动机地面试验中得到了成功的应用。     

通信卫星地平信号的自适应观测处理器

本文分析了国际上通用的以地平边缘的红外辐射信号作为卫星天线系统基准信号所存在的问题,应用控制理论和数字计算原理,提出了地平信号“取中”的自适应处理方法。依据这一方法,在我国通信试验卫星控制系统设计中,设计了地平信号自适应观测处理器,给出稳定的“地中”信号,作为自旋卫星天线消旋系统的基准信号。通过误差分析以及地面模拟试验和几次飞行试验充分证明,本文所提出的红外地平信号“取中”设计方案的正确性。此方案优于国际通用的红外地平“边缘”方案。     

A Canadian system for satellite based advanced personal communications at the Ka-band

A Canadian Government program is currently under way to define, in detail, services and applications, user requirements, end-to-end system architecture and subsystem equipment design requirements for a demonstration on-board-processing (OBP) communications satellite system. The program has reached an advanced stage of definition. The prime directive of the overall mission is to provide demonstration and development of technology and services.

This paper begins by describing the development of our understanding of the true scope of advanced personal communications services and applications; the user expectations and hence terminal characteristics are also reviewed in the context of the competitive environment of other service offerings both existing and planned. In addition, the results of considerations on spacecraft complexity and hence feasibility, caused by the impact of each service option and the requirements for internetworking, are reviewed.     

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。