通信卫星技术及其应用和发展

通信卫星是空间技术和通信技术相结合,并在应用中效益最显著的成果之一。本文就通信卫星的历史、现状作了一些回顾和阐述;对我国通信卫星发展方向提出了一些看法和建议。     

通信卫星技术综述

本文对通信卫星技术进行综述,叙述通信卫星设计过程中的限制条件;描述有效载荷、姿态和轨道控制、电源、测控、结构及热控等星上分系统的主要设计技术特征。     

我国通信卫星用的镉镍蓄电池

文中论述了镉镍单体电池中陶瓷金属封接技术、影响电池比能量的因素、隔膜的选择和镉电极对电池性能的影响。在此基础上又进一步阐述了组合电池的设计,框架式结构的产生、碳纤维材料的使用和充电控制技术。     

返回技术和返回式航天器的发展

按现已发射的航天器统计,返回式航天器占1/3强。它们在开发利用空间资源方面起着先锋和带头的作用,为促进载人航天和促进人类的进步作出重大贡献。文章分析了返回技术和返回式航天器发展的三个阶段:初期发展阶段、深入应用阶段、无损和定点返回阶段。并指出,今后相当的一段时期内无损定点着陆返回将会成为主要的发展途径。     

数据中继卫星的频率和轨道

描述了典型数据中继卫星系统的通信链路;给出了这些系统在用的和计划使用的无线电频谱;讨论了影响数据中继卫星频段选择的因素。为了防止其他中继卫星系统对一个中继卫星系统的有害干扰,可以使用如频率错开、极化分辨、经度分离,甚至采用伪码分辨的方法。     

地球静止轨道卫星扫描镜运动补偿

研究地球静止轨道卫星的扫描镜运动补偿问题,以消除卫星姿态偏差和扫描镜法线偏移引起的光轴指向偏差.给出了带有两自由度扫描镜的航天器姿态动力学方程以及光轴指向误差的描述.以欧拉角描述卫星姿态,以欧拉轴/角参数来描述扫描镜法线偏移,并推导了这2种影响因素对光轴指向的误差传递关系.针对法线偏移不易测量的特点,利用扫描镜在特定工作模式下的准确定向能力和法线偏移的长周期特性,给出了一种偏移参数的估计算法,每隔一定的时间段对法线偏移估计值进行更新.在此基础上给出了一种基于卫星姿态和法线偏移信息的运动补偿算法,对扫描镜的扫描角和步进角分别进行补偿.数值仿真结果验证了补偿算法的有效性.      

Zenith Pass Problem of Inter-satellite Linkage Antenna Based on Program Guidance Method

While adopting an elevation-over-azimuth architecture by an inter-satellite linkage antenna of a user satellite, a zenith pass problem always occurs when the antenna is tracing the tracking and data relay satellite （TDRS）. This paper deals with this problem by way of, firstly, introducing movement laws of the inter-satellite linkage to predict the movement of the user satellite antenna followed by analyzing the potential pass moment and the actual one of the zenith pass in detail. A number of specific orbit altitudes for the user satellite that can remove the blindness zone are obtained. Finally, on the base of the predicted results from the movement laws of the inter-satellite linkage, the zenith pass tracing strategies for the user satellite antenna are designed under the program guidance using a trajectory preprocessor. Simulations have confirmed the reasonability and feasibility of the strategies in dealing with the zenith pass problem.     

液体圆柱射流破碎过程的实验

采用高速摄像仪对圆柱射流的表面剥离现象和射流破碎长度进行了实验,在低速射流下,分析了Rayleigh模式下主液滴和卫星液滴形成过程及运动规律.随着射流速度的增大,射流表面开始出现了表面剥离小液滴.并发现存在一个临界雷诺数,当超过临界雷诺数时,射流表面出现表面剥离现象.通过对射流中表面剥离现象的实验和分析,给出了两种射流破碎长度随雷诺数变化规律和破碎长度拟合关系式.      

高能电子对地球同步轨道卫星的影响分析

为了厘清在轨GEO(Geosynchronous Earth Orbit,地球同步轨道)卫星不时出现异常的原因,提高卫星执行任务的可靠性,首先从机理上介绍了空间环境中的地球辐射带及高能电子的情况,引出GEO卫星所处恶劣空间环境的现实;其次基于我国SEPC(Space Environment Prediction Center,国家空间环境预报中心)以及NSMC(National Satellite Meteorological Center,国家卫星气象中心)的空间环境月报资料,结合某GEO环境业务卫星故障的实际数据,经统计归纳,分析得出了地球辐射带中的高能电子是导致GEO卫星发生故障的主要原因;最后按照事例技术分析、常规按需预报和特殊情况下的实时预报等3个层次对高能电子预报方法进行了初步探讨。通过分析可以看出,为提高卫星完成任务的可靠性、降低长期管理风险,需要加强GEO卫星所处空间环境高能电子的预报工作。     

面向航空节点的IP/LEO卫星网络移动性管理方法(英文)

Taking into chief consideration the features of aviation nodes in satellite networks, such as high moving speed, long communication distance, and high connection frequency, this article proposes an aviation-oriented mobility management method for IP/low earth orbit （LEO） satellite networks. By introducing the concept of ground station real-time coverage area, the proposed method uses ground-station-based IP addressing method and cell paging scheme to decrease the frequency of IP binding update requests as well as the paging cost. In comparison with the paging mobile IP （P-MIP） method and the handover-independent IP mobility management method, as is verified by the mathematical analysis and simulation, the proposed method could decrease the management cost. It also possesses better ability to support the aviation nodes because it is subjected to fewer influences from increased node speeds and newly coming connection rates.