美国航天飞机的通信与测控

航天飞机是具有空间飞行器和飞机特性,可重复使用的一种空地运输工具,它是美国八十年代初开始试飞的新型载人航天任务。整个任务期间,要经历动态环境差异极大的发射入轨、在轨飞行、会合对接和返回着陆等阶段,因而对其的通信与测控也显得十分复杂。本文说明了这些特点,并分阶段介绍了航天飞机任务对通信测控的要求,以及实现这些要求所采用的各种通信、测控和导航手段。最后简要地介绍了参与航天飞机通信测控的现有和未来的各系统以及有关的各航天中心。     

利用转发的GPS信号测定弹道

本文研究了这样一种试验飞行器弹道测定技术的性能,即GPS信号不在飞行器上处理,而经转发器中继到一个或多个远方接收站,随后再作信号和数据处理。在这种场合,弹道测定性能将取决于转发器的设计方案,接收站设备配备和布局,以及用于弹道估计的技术。这里研究的基本处理技术使用沿 NAVSTAR-转发器-接收站路径上的距离和或者距离差测量值。理论上讲距离和处理技术的性能一般较好,总不会比距离差处理技术的性能差。本文给出了计算结果,结果表明在转发方案中,这两种处理技术之间的性能差别可能会相当大。成功地开发这种性能差别将取决于系统设计方案,特别取决于转发器延时和接收机定时误差的控制和消除,而且还必须使接收站的布局相对于试验飞行器轨道的相对几何最佳化。     

通过电视直播卫星和导航技术卫星进行时间频率比对

本文介绍了通过中型实验直抪卫星(BSE)进行时频抪送的初步实验结果,以及通过导航技术卫星(NTS—1)进行国际时间传递的结果。利用实验直抪卫星BSE作了时/频抪送的初步实验。该卫星的下行线路为12千兆赫,上行线路为14千兆赫。对接收到的电视付载波频率进行了测(旦力),其(矢卜)期(禾文)定度与地西广抪电视系统中的一样好,即σ_y,(10秒)=3×10_(-11)。为了确定一种多卜勒频移抵消技术,试验了以下几种方法,即包括卫星线路在内的相位控制伺服、利用测(旦力)值控制的频率预补偿以及利用卫星轨道数据的频率预补偿技术。利用第一种和第二种方法,控制站上残畄多卜勒频移(旦力)低于1×10~(-12)。利用轨道数据的方法估计能控制到几×10(-11)。所以,如不加任何修正,在日本最远点上的最大多卜勒残值估计为±2×10(-10)。至于时间比对,目前正在进行。在美国航空航天局哥达德中心和海军研究所的支助下,自1978年10月以来,利用NTS—1卫星进行了大约一年的国际时间比对实验。UTC_((USNO))和UTC_((RRL))(美国海军天文台和日本无线电研究所的标准时间之间的时差数据与美国海军天文台搬运钟的数据十分相符。利用Bent研究的模型修正电离层延时后,该数据的标准偏差可减小一半。     

五角大楼和运输部就GPS管理问题达成一致意见

据美国运输部和国防部高级官员说,他们已经琢磨出一个新的GPS管理方案,这样可能有助于结束阁僚之间喋喋不休的争论,而这种争论妨碍了GPS商业潜力的充分发挥。 GPS信号可以用于恶劣天气条件下民航飞机的精密着陆,且可用来选择耗油最少的最佳航线。目前世界各航空公司尚未普遍采用GPS,因为它由耗资100亿美元的美国国防部独家管理。 现在美国运输部(管辖联邦民航局FAA)将首次参与GPS计划的管理。五角大楼将继续管理和维持24颗星的GPS星座,每年花费5亿美元,而运输部和其它民用部门则要出资改善该系统的民用导航能力。 1993年初,国防部长和运输部长组建了一个跨部工作组,来裁决两部之间关于GPS方面纠缠不休的扯皮。该工作组于1993年底在“GPS:军民两用系统的管理与操作报告”中公布了     

通过事后分析提高GPS的外测精度

通过事后分析可以提高GPS的外测精度。为了试验和鉴定目的,欲测量被试验体的时间空间位置信息(TSPI),现在已有不少方法。如果使用GPS,可考虑两种方案。一是在被试验体上装载GPS接收机,在运功体上测定TSPI,再通过遥测将数据送到地面。二是在运动体上装载一个GPS变频转发器,传送宽带GPS信息到地面。在地面站完成TSPI测量。本文指出,与装载接收机相比,装载GPS转发器的方案可以获得更高的测量精度。精度的提高来自两点:装载GPS接收机时仅处理来自4颗卫星的距离,得到运动体的位置。在某一位置上,所选用的4颗GPS卫星的GDOP值,可能是,也可能不是最佳。在转发方案中,运动体视场内所有信息都转送到地面进行处理。来自所有卫星的宽带数据都加以记录,以便作事后处理。作节后分析时,可按最佳GDOP选择最有利的卫星,或处理视场内所有卫星的数据,得到最高精度。记录宽带数据的能力还带来另外一些重要的事后处理好处。在飞行试验之前,只能估计试验体的飞行动态。飞行体上接收机跟踪滤波器参数依此作调整。如果飞行体运动异常(试验飞行中完全有可能这样),接收机就有可能对卫星失锁,所有的TSPI数据都会丢失。如果用GPS转发器,在地面站记录所有卫星的数据,在事后分析中重放该数据,可根据实际飞行动态,将滤波器最佳化,不会丢失TSPJ数据。此外,还可由数据处理来填补丢失的数据。     

2000年及其以后的GPS

一、引言 GPS是一个军用导航定位系统,象所有无线电导航系统一样,也可供民间各部门使用。该系统刚完成了从研制阶段到实用阶段的过渡。为了预测2000年后GPS将会如何,必须首先确定90年代进入全面工作状态,经成熟之后该系统是什么样?该系统建成投入工作之后,会有一些外界因素要求它作某些改变。下面我们主要从GPS的民用角度来研究一下这些可能的改变。影响GPS改变的外界因素至少来4个方面:GPS的军方要求、钱、技术进展和用户要求。这些外界因素可能引起GPS的民用计划和政策发生变化。这些外界因素和/或新政策、新计划将会影响GPS的硬件和软件。除了系统和政策的改变,若干GPS新的应用将会出现,GPS在各种运载体上的安装和组合也会出现新的方法。     

DARA就小卫星利用商业卫星通信系统传递数据的概念性研究结果

国家对航天计划的预算要求航天工程低成本和高效费比。德国航天局（ＤＡＲＡ）规定了一项指标，通过综合利用新概念来减少小卫星的开发和操作费用。ＤＡＲＡ提出一项研究课题，研究利用现有或即将建成的商业卫星通信系统来减少小卫星操作费用的替力，本文就介绍该项研究的成果。设想了多种数据传输方案，分析了低轨小卫星（科学）和下列通信卫星星座之间的几种方案：ａ）低轨通信卫星，即铱和全球星系统；ｂ）中轨卫星，即ＩＣＯ系统