面向高级在轨系统的动态服务质量保证方法研究

AOS(Advanced Orbiting System,高级在轨系统)已经逐渐被各国空间组织采用,随着空间任务的发展趋势更多样化和复杂化,对AOS的QoS(Quality of Service,服务质量)也提出了更高要求.针对AOS服务质量的提升需求,提出了一种虚拟信道优先级策略,使用大容量缓存结合数据压缩动态策略和遥测数据抽帧策略相结合的QoS保证方法,通过分析返向链路带宽与航天器遥测用户带宽的裕量,可以动态调整QoS保证,以适应不同应用环境下的航天器AOS的QoS保证需求.通过模拟不同的工况进行仿真试验,结果表明,该AOS服务质量保证方法适用于返向链路带宽裕量充足和不足的工况,比传统的全同步策略和同步异步结合策略拥有更广泛的适应范围.     

载人飞船图像系统优化设计及验证

针对载人飞船图像传输质量低的问题,根据测控体制及信道资源约束现状,提出一种载人飞船图像系统优化设计,通过对载人飞船上图像压缩编码算法改进和地面图像增强,实现在沿用载人飞船整体方案的前提下图像传输质量的提升。载人飞船上图像压缩部分,通过提升单帧图像的分辨率和降低帧频,实现传输带宽不变前提下图像质量的提升。地面图像增强部分,通过对载人飞船上原始图像进行深度网络数据预处理和基于深度网络的低质量视频增强,解决经过编码传输后视频分辨率低、压缩噪声大、运动模糊严重的问题,进一步提升图像质量。经过实例验证,通过改进载人飞船上图像压缩编码算法,在双幅模式下,峰值信噪比(PSNR)提升约2.000 dB;在单幅模式下,PSNR提升约1.800 dB。通过增加地面图像增强系统,PSNR提升约2.000 dB。     

天线选择性幅值扰动形成阵列零陷的技术

首先提出了一种在阵元关于阵列中心对称的线阵中利用幅值扰动形成零陷的新方法,该方法克服了传统幅值扰动方法零陷深度不足、旁瓣水平高的缺陷,且能够在多个强干扰源方向或在较宽的范围形成深度零陷而不影响主瓣。为了减少每次需要控制的阵元数,提高系统鲁棒性,在此基础上进一步提出了利用天线选择性幅值扰动形成零陷的方法。仿真结果表明,其性能可与基于全部天线进行幅值扰动的算法相比,甚至可与复权值控制方法的性能相比。     

载人飞船回收着陆搜救系统优化设计

设计由国际救援示位标、着陆搜寻信标机、北斗短报文收发终端、铱卫星手机、信标天线及天线网络组成的回收着陆搜救系统,进一步提升载人飞船回收着陆搜救系统的可靠性。该系统首先通过飞船上的国际救援示位标及配套信标天线和天线网络,将位置信息通过国际搜索和救援卫星系统(COSPAS-SARSAT)转发至搜救控制中心,完成载人飞船的初步位置锁定。救援直升机/越野车/救援船根据位置信息赶赴返回落点现场,通过装载的243定向接收仪接收着陆搜寻信标机发出的信标信号,完成定向,并从不同方向锁定和实时跟踪信标,缩小搜救范围。配置着陆搜寻信标机和铱卫星手机,分别实现基于243 MHz的半双工的模拟话音通信和基于铱卫星系统的全双工的数字语音通信。通过配置北斗短报文收发终端,利用已有的北斗二号和北斗三号导航星座,实现位置信息的获取和转发。配置闪光灯及海水染色剂作为辅助救援手段,进一步提升陆上和海上的搜救可靠性。文章设计的系统支持正常及自主应急返回的着陆搜救任务,适应陆地及海上搜救的需求,已经成功应用于神舟十二号～神舟十四号载人飞船的回收救援,能有效提升定位精度和缩短救援时间。     

面向复杂交会对接任务的星间链路设计与验证

针对空间站工程复杂交会对接任务,梳理支持复杂交会对接任务的星间链路需求,提出一种基于物理层、链路层和应用层的分层架构式的星间链路设计,支持空间站工程的前向、后向和径向的交会对接任务,解决传统星间链路无法支持径向交会对接任务的问题。针对星间链路,分别设计采用扩频、非扩频通信体制的物理层,里德-所罗门(RS)编码的分包传输的链路层,以及针对各类信息流的应用层传输协议和自主控制策略。文章提出的星间链路设计经过神舟十二号、十三号载人飞船与天和核心舱的在轨交会对接任务验证,具备通信距离远、传输带宽高、抗干扰能力强和支持复杂交会对接任务的优点。     

国家定位导航授时基础设施现状及能力展望

定位导航授时基础设施对国家安全和国民经济发展具有重要的支撑和促进作用。为适应未来用户数量、服务质量等方面攀升的需求,有必要提升国家定位导航授时基础设施的服务能力。全面介绍了国内外定位导航授时相关基础设施的发展现状,展望了我国定位导航授时能力的发展方向。     

支持径向交会对接任务的宽波束中继方法研究

针对神舟飞船和天和空间站径向交会对接形成组合体的工作模式下,神舟飞船宽波束中继S终端对中继卫星视场缩小导致测控覆盖率降低的现象,提出一种基于组阵和时空分集技术的宽波束中继S链路的设计构想,通过在天和空间站宽波束中继S终端内部增设功分器和合路器,以及在组合体径向对接口的对接总线内部增设高频电缆。利用天和空间站的宽波束中继S发射天线和接收天线,传送神舟飞船的宽波束中继S信号。神舟飞船宽波束中继S终端,同时接收和处理组合体对接总线内部高频电缆和神舟飞船I/III象限收发的宽波束中继S信号,解决了中继卫星过顶遮挡导致的测控覆盖率降低的问题,提升了链路可靠性。经仿真分析,相比单独工作模式,测控覆盖率提升了25.3%。对于接收链路,采用时空分集技术,对3个方向的宽波束中继S信号进行互相关解算和最大比合并,获得信号合并增益,有效提升了接收信号的信噪比和有效带宽。