多航天器交会下天地通信工作模式探讨

针对中国空间站工程航天器交会对接任务中,地面与多航天器同时进行天地话音和图像通信的潜在需求,分析TDRSS（TrackingandDataRelaySatelliteSystem,跟踪与数据中继卫星系统）、USB（UnifiedSBand,统一S频段）测控通信系统及天地通信中心系统支持多目标同时通信的技术原理,提出天地通信系统在双目标、三目标同时跟踪时的工作模式,介绍天地通信系统仿真验证体系,并重点阐述天地通信中心如何采用环回和回放数据文件的仿真方法验证系统对多目标的支持,由此表明天地通信系统具备同时与多航天器进行通信的能力。探讨的结果对工程和实际应用具有参考和借鉴价值。     

一种多目标测控资源动态优化分配方法

为使有限的测控设备资源能够满足未来多目标测控能力的需求,对测控设备的初始跟踪目标分配、跟踪极限范围确定、引导信息优选和目标信息区分等关键技术展开研究,提出一套适用于多目标测控的资源动态优化分配方案,使得有限的测控设备资源得以充分利用,解决了多目标连射试验时由于测控资源数量有限和分配方案相对固定导致测控能力下降的问题,有利于规避多目标测控中测控资源短缺带来的风险。仿真结果表明,与传统固定资源分配方法相比较,该方法提高了测控资源利用率,且使引导数据切换更平稳,适应多目标测控技术的发展需求。     

航天器测控仿真方法研究

航天器发射前,航天飞行控制中心需要对相关测控方案和软件进行验证。利用仿真系统验证测控方案和软件是一种行之有效的途径。航天器测量数据、轨道和姿态控制仿真是航天飞行控制中心仿真系统的重要组成部分。分别讨论了航天器测量数据、轨道控制和姿态控制仿真方法,分析了航天器测控仿真系统的建立,通过仿真结果说明了仿真方法的合理可行。     

一类适用于多星测控调度问题的模型及求解算法

多星测控调度是一个复杂的NP—hard问题,其模型和算法的研究一直是求解的关键和难点。本文从组合优化角度对问题进行描述,建立了多星测控调度问题的数学模型,并利用启发式调度算法予以求解。最后,将算法应用于一个6站10星的调度问题,进行了数值仿真研究。仿真表明,算法能在较短时间内求得任务支持率高且资源使用相对均衡的解,具有较好的寻优能力。     

统一S频段测控系统残余载波快速捕获方法

针对统一S频段(USB)测控系统中低信噪比、大频偏残余载波捕获速度慢的情况,提出一种残余载波快速捕获方法。根据残余载波的频域幅值特性,采用频域搜索的方法,进行快速傅里叶变换(FFT)频率估计,并使用现场可编程门阵列(FPGA)结合芯片外部同步动态随机存储器(SDRAM)的方法,使残余载波在较低信噪比、大频偏的情况下被快速、准确捕获,可解决因FPGA片内资源有限而出现的大量数据存储缓慢问题。利用Xilinx的Vertix 4系列FPGA芯片在系统时钟频率为110MHz时对文章提出的方法进行验证。结果表明,该方法载波捕获精度高,系统稳定可靠。此方法已成功应用于卫星地面测控综合基带设备中。     

我国中继卫星系统在交会对接任务中的应用

我国中继卫星系统在交会对接任务中得到了成功应用,显著提升了测控通信覆盖率,充分体现了中继卫星系统在交会对接任务测控通信中发挥的重要作用.结合中继卫星系统特点,分析交会对接任务对中继卫星系统的任务需求;探讨了中继卫星捕获跟踪用户目标、对用户目标测定轨、着陆场直升机缝隙通信等关键技术;最后总结了中继卫星系统抗雨衰影响、多目标支持能力、应急支持能力等方面的经验做法,并提出了后续改进和完善的建议.     

卫星测控直扩信号安全性能评价体系研究

为了定量评估直扩信号的安全性能,在给出卫星测控直扩信号安全防护定义的基础上,对卫星测控直扩信号安全性能评价指标进行了研究.在深入分析直扩信号典型威胁的基础上,提出了等效码长、调制指数、码速率截获因数、等效码长截获因数、码序列截获因数、干扰因数等衍生指标,分析、仿真了它们的影响因素,得到了它们与基本指标的关系,初步建立了直扩信号安全性能评价体系,为后续安全性能评估打下基础.     

基于航天测控通信系统LT码的应用研究

针对航天测控通信系统传输距离远,信道噪声干扰大等特点,研究了一种适用的LT编译码方案。基于对译码过程中预处理集分析给出的最优度分布理论模型,提出了一种混合型度分布函数。该函数为一种次优度分布,综合了部分常用度分布函数的优点,可有效提高编译码性能。优化后的LT编译码方案在航天测控系统中的应用进行了仿真,结果表明:译码效率提高了16.67%,且保持了良好的编码增益,适于系统的应用需求。     

通信卫星测控分系统在轨运行综合分析与改进

截至目前,我国已成功研制并发射了数十颗通信卫星,部分卫星已圆满完成其既定的工程任务目标。文章总结了通信卫星测控分系统总体设计的关键性和可靠性等特点,对某通信卫星测控分系统关键单机的工作时间、异常次数等在轨运行数据进行统计,并逐一分析典型异常现象,针对产生异常问题的原因,提出了加强电路设计、调整器件参数、更换能力较强器件等改进方案。此研究结果可为我国后续卫星测控分系统总体可靠性设计提供参考。     

基于虚拟无线电技术的航天测控系统设计

为了适应未来航天测控系统的发展趋势,提出了VRTCS（虚拟无线电测控系统）硬件平台和软件系统的基本结构。以通用高性能计算机作为系统的硬件平台,采用分层结构模型设计系统体系结构,使得航天测控系统具备更好的通用性和灵活性。阐述了VRTCS的基本概念和总体结构,对系统各组成部分的功能、组成和用途进行了分析;对测控系统中构件进行分层设计,开发原型软件实现测控系统的核心应用;以统一载波测控系统为模型,通过测控信号接入试验,验证了VRTCS的可行性。