载人空间站中继卫星多址波束应用

正多址波束接入是我国新一代中继卫星系统的拓展功能,可为多个用户同时提供低速数据中继服务。目前,我国已开启载人空间站建设工作,不久将转入长期运营阶段,中继卫星系统[1]是支持运营阶段的主要测控通信支持手段。由于中继卫星系统是为包括载人航天器、低轨卫星等众多目标服务的公共服务系统,其星上可配置的宽带中继资源[2]、窄带中继资源有限,而空间站长期在轨运营既有高实时、高可靠的测控通信要求,又有大带宽的载荷数据传输要求。如何合理使用中继卫星系统的各类单址、多址资源,不仅关系到对空间站本身的支持保障能力,而且关系到对其他低轨卫星的测控与数据中继支持能力。     

用于卫星入轨段测控的箭载天基测控中继系统

为满足卫星入轨段关键遥测参数下传和遥控指令上传的需求,设计了一种用于卫星入轨段测控的中继系统,方案主要基于火箭现成天基测控终端和卫星现成测控设备。介绍了中继系统的组成、工作原理和工作流程,研究了天基测控相控阵天线波束指向算法,设计了一种卫星遥测、遥控信号中继功能的地面测试系统。该箭载中继系统在快舟一号甲火箭上完成了两次飞行试验验证,两次飞行试验中继转发的卫星遥测数据完整,箭载卫星通信终端接收用户卫星遥测数据的载噪比大于20dB;地面测控中心接收天基遥测返向信号比特信噪比相对接收门限有3dB以上的余量。试验表明,该箭载天基测控中继系统通信链路余量充足,工作可靠,相比通过地面测控资源保障或卫星自身使用天基测控可节省一半以上成本。     

航天简讯

跟踪与数据中继卫星开始中继数据 TRW和空间通信公司的跟踪与数据中继卫星(TDRS),已经成功地把陆地卫星-4的数据中继到设在白沙基地的TDRS地面站,初步证实了TDRS系统的可用性。8月7日进行的初始中继,包括S频带、低数据率的传输。该卫星还将进行一项要求更高的试验,即TDRS将从陆地卫星-4自动跟踪和中继主题绘图仪传输的高速率数据。在一项验证航天飞机初始能力的计划中,TDRS将通过白沙基地、TDRS卫星和约翰逊空间中心之间的数据传输,验证约翰逊空间中心工程系统实验室的能力。     

欧洲永久性轨道站的组成部分——数据中继卫星

最近批准的欧洲数据中继卫星初步计划,是建立欧洲数据中继卫星系统的第一步,该系统计划90年代后期投入使用。系统由两颗卫星组成,可同时覆盖85～100％的用户卫星轨道。     

第一颗跟踪与数据中继卫星即将发射

第一颗跟踪和数据中继卫星系统的卫星目前正在TRW公司进行测试,准备在明年一月用航天飞机发射。第二颗卫星正在装配,预定在明年年中发射。这种大数据率的跟踪与数据中继卫星系统是用在地面用户和其它轨道飞行器之间传输数据的轨道中继系统,该系统包括东、西两颗卫星,两星的定点位置相距130°。第一颗星早已装配完毕,并经过测试和部分验收,后来接到进行修改的要求。这些更改包括:为适应从航天飞机     

国外跟踪与数据中继卫星一瞥

跟踪与数据中继卫星，以其较大覆盖转发地球站对中、低轨道航天器的跟踪测控信号，并对中、低轨道航天器发回地面的数据。图像、话音等信息，进行实时、连续中继等优势，逐渐成为发展航天技术越来越重要的项目。美俄跟踪与数据中继卫星早已组网运行，并在发展后续系统；欧空局和日本在这种卫星的发展上以其新思路和技术途径，大有后来居上之趋势。近年各有关国家的数据中继卫星都在研制中，但美国军用数据中继卫星发射了第二代的第一颗（SDS－2），这是一种大椭圆“闪电型”轨道卫星，用于KH系列成像侦察等卫星中继数据。1989年和1992年发…     

航天简讯

美国国家侦察局终止“光学数据中继卫星体系”计划□□由于美国国会大量削减国家侦察局(NRO)对“光学数据中继卫星体系”(ORCA)计划的2005年预算申请,NRO决定终止ORCA计划,这意味着NRO将继续依靠现有的数据中继卫星。ORCA计划价值数十亿美元,任务是将NRO侦察卫星星座搜集的大量数据中继传输到地面情报机构,它是空军“转型卫星”(T-Sat)通信系统的对应部分。NRO将逐渐加强对现有数据中继卫星星座进行升级的力度,购买更多的中继卫星。此外,NRO也计划利用T-Sat进行数据中继传输。T-Sat在2005财年的预算也遭到削减,从7.75亿美元…     

“质子”号火箭发射军事中继卫星

正2015年12月13日,俄罗斯"质子"M/"和风"M型运载火箭在拜科努尔发射场发射了"鱼叉"2军事数据中继卫星,代号"宇宙"2513。"鱼叉"系列用于接替俄"急流"军事数据中继卫星系统中的"喷泉"系列卫星,由信息卫星系统(ISS)-列舍特涅夫公司建造,估计发射质量2.4吨,采用静地轨道,用于向地面站中继侦察卫星所获数据,作用类似于美国国     

中继卫星系统支持中/低轨航天器飞行测控任务技术研究

随着中继测控终端小型化和高增益、宽波束天线技术的发展, 特别是中国后续 中继卫星将具备S频段多址服务能力, 使得依靠中继卫星系统实现航天器飞行 测控和所有在轨卫星的日常管理成为可能. 通过分析中继测控支持中/低轨 道卫星在轨测控的能力、优势和基于中继测控实现卫星发射弹道优化策略, 提出了定向天线中继终端应急测控方法. 研究结果表明, 中继卫星系统能够为航天器飞行任务从发射、入轨到在轨管理提供测控服务, 特别是基于多址 服务能力的中继卫星系统从数量上完全满足中国在轨卫星的测控需求, 测控效率和应急能力将得到明显提升.      

高级西联星/TDRSS系统的主要技术指标

高级西联星/跟踪和数据中继卫星系统(下文简称为AW/TDRSS系统)是美国航宇局与西联空间通信公司联合经营的卫星系统。这个系统将肩负着西联公司的国内通信以及为航宇局低轨道卫星提供跟踪和数据中继业务的双重任务。在卫星上都装有执行上述任务的天线和转发器,因此它是迄今最复杂的卫星。整个系统的空间部分由四颗卫星组成:即一颗西联公司专用的高级西联星(定点于西经91°),两颗航宇局专用的TDRS卫星(分别定点于     

用户星高度对中继卫星星间链路的性能影响

数据中继卫星(简称中继星)系统可为各种用户星提供优质服务,但用户星轨道高度严重影响了中继星与用户星之间的星间链路(IOL)性能。文章通过数学模型来计算IOL自由空间损耗的极值和中继星星间天线的视场角,并用STK进行了仿真验证。基于此模型,对近地圆轨道航天器和导航卫星两种用户进行了实例分析。发现对近地圆轨道用户星,自由空间损耗的最大值与最小值之差和天线视场角均不大,设计时不需要特别考虑;而对导航卫星用户,两项参数值分别高达15dB和大于35°,需采用相应措施来避免过设计和解决视场角大的问题。     

最小数据丢失量的地月中继卫星任务调度研究

月球背面的探测器必须依靠地月中继卫星进行数据传输与通信。地月中继任务包括实时性任务和延迟容忍类任务,如数传任务。当探测器等待传输的数据量超出用户存储容量时,延迟容忍类任务会由于探测器本地存储资源不足和地月中继卫星天线资源受限而无法完成,导致任务数据丢失,所以需要设计一种合理的地月中继任务调度策略,提高地月中继卫星的资源利用率,减少数据的丢失。对地月中继卫星任务调度进行了研究,在分析地月中继卫星数传任务的特点及用户的存储限制的基础上,以最小化数据丢失量为优化目标,建立了地月中继卫星任务调度模型,并设计了一种基于离散烟花算法（DFWA）的地月中继卫星任务调度算法。仿真数据分析表明,基于离散烟花算法的地月中继卫星任务调度算法在求解结果上优于遗传算法,是一种合理、有效的调度方法。     

“嫦娥4号”中继星中继通信方案研究与分析

中继通信系统是"嫦娥4号"中继星的主载荷和完成任务的关键,须采用合理可行的技术方案,对"嫦娥4号"中继星中继通信系统的方案进行了研究和分析,并给出了设计难点和解决方案,通过Matlab进行了仿真验证,仿真结果表明:提出的解决方案能满足中继星通信要求。     

月球中继通信卫星系统发展综述与展望

中继通信是一些月球探测任务中必须解决的关键问题,特别是月球背面和两极地区的着陆和巡视探测任务以及载人登月任务。对国内外月球中继通信卫星的研究和发展情况进行了综述,在对月球中继通信任务需求分析的基础上,从中继通信体制选择、轨道选择等方面对月球中继通信任务的实现途径进行了分析,并对月球中继通信技术的未来发展进行了展望。     

“嫦娥4号”中继星任务分析与系统设计

作为"嫦娥4号"任务的重要组成部分,中继星将为着陆器和巡视器提供中继通信支持。不同于其它月球探测器,中继星首次选择了绕地月L2平动点运行的晕(Halo)轨道以保证对月球背面的着陆器和巡视器提供连续的中继通信服务,面临诸多技术挑战。在对中继星任务特点进行分析的基础上,梳理了研制中的技术难题,包括使命轨道的选择、使命轨道的到达和长期维持、中继通信体制选择等,并提出了解决方案。中继星的总体设计方案概述也在文中给出。     

地月L2点中继星长阴影影响研究

地月L2点中继星环绕地月L2点飞行时,会经历由地球或月球遮挡太阳而产生的阴影,部分阴影时长较长,中继星进入长阴影,严重时会威胁卫星平台安全。基于月球背面软着陆探测工程目标和中继星绕飞地月L2点halo轨道特性,分析长阴影的分布特征,以及阴影时长与轨道相位、振幅、构型等因素的关系,进而对长阴影的规避方法和适用范围进行探讨。研究结果为地月L2点中继星长阴影问题提供了分析方法和应对方案。     

深空通信中利用GEO卫星的双跳下行链路特性研究

利用现有的地球静止轨道(GEO)卫星资源,构建深空通信中深空探测器到GEO卫星、再到地面站的双跳链路系统。在自由空间链路段载波宜采用较高频率以获得链路增益;在GEO卫星到地面站链路段宜采用10GHz左右的卫星通信窗口以规避大气的相关影响。与传统一跳链路相比,双跳链路系统可以获得更大的信噪比和信道容量,以及更小的误码率。采用现有的GEO地面天线完全能够满足深空通信的要求,提高了系统的可靠性。     

中继卫星单址链路调度模型与算法研究

中继卫星的任务规划与调度是空间资源管理的重要内容之一,目的在于为中继卫星系统的任务计划编制提供科学合理的决策手段与依据。中继卫星单址链路调度问题的重要特点在于,中继卫星与用户航天器之间并非时时可见,因此通信任务存在可见时间窗口约束。只有在可见时间窗口内,通信任务才可能执行并完成。在进行合理假设的基础上,建立中继卫星单址链路调度问题的约束规划模型。对基本遗传算法进行改进,提出了基于有效基因路径表示的改进遗传算法。应用结果表明,基于约束规划理论建立中继卫星单址链路调度模型并采用基于有效基因路径表示的遗传算法求解是合理的。     

“嫦娥4号”中继星使命轨道段定轨计算与分析

"嫦娥4号"中继星是"嫦娥4号"探测器实现月球背面着陆与巡视的关键,目前正稳定运行在地-月L2点使命轨道上,该使命轨道为平均周期约14天的南族Halo轨道。因任务的需要,中继星本体系+Z轴需调整指向,处于正对太阳和非正对太阳两种状态。太阳光压在中继星+Z轴对日的情况下会加速卫星的角动量累积,增加卫星卸载喷气频次。基于中继星使命轨道段测控支持条件,采用重叠弧段法对两种状态下的中继星定轨精度进行分析与评估。结果表明,在中继星+Z轴非对日运行状态下,重叠弧段位置误差为1.6 km,速度误差为8 mm/s;在中继星+Z轴对日运行状态下,重叠弧段位置误差为0.6 km,速度误差为3 mm/s,这对中继星的长期运行具有重要参考价值。