基于CCSDS标准的航天器上行遥控链路 协议体系与可靠性技术

针对航天测控领域中上行遥控业务的协议体系选择与可靠性设计问题,在对我国现行国军标技术指标要求与现有航天测控系统天地基遥控技术特点进行归纳梳理的基础上,基于空间段信息传输无线链路特点与CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems,空间数据系统咨询委员会)标准规范,研究给出了适用于我国航天测控任务的空间段遥控协议体系与可靠性措施,利用梳理统计方法对上行遥控体制进行了数学建模分析,并与CCSDS给出的应用算例进行了对比分析.分析结果表明,所涉及的上行遥控体制与CCSDS标准规范的工作效能基本相当,能够满足我国航天任务上行遥控任务使用需求.     

科学实验卫星高速上行链路设计

为保障在卫星与地面之间开展空间量子科学实验的条件,必须为科学实验载荷建立一条星—地高速数据双向传输链路.通过跟踪CCSDS-SLS-NGU（空间数据系统咨询委员会-空间链路业务-下一代上行链路）工作组对NGU的研究进展,结合科学实验卫星有效载荷建立高速上行链路的需求,采用高带宽利用率调制技术、高效信道编码方式及适用的链路数据传输协议,设计了一种传输速率为1Mbit/s、误码率优于1×10-9的高速上行链路方案,并给出星载设备实现方案和地面初步测试结果.该方案在技术体制上兼容已有CCSDS规范,便于地面站及星载接收机实现,完全满足开展空间量子科学实验的需要.     

上行天线组阵载波相位并行标校方法研究

提出了利用伪随机序列并行确定上行组阵各天线载波相位差的标校方法.该方法具有精度高、并行处理、所需时间短、标校通道一致等显著技术优势.利用现有的扩频测控多功能数字基带系统搭建实验平台,通过演示实验验证了该标校方法的正确性以及工程可实现性.实验结果与理论分析十分吻合.     

测控上下行信号调制度的最佳选择

针对USB应答机的等效低通滤波器转发方式和给定频域的调制信号,详细提出了一种统一载波测控系统的功率最佳分配的方法,即上下行调制度的最佳选择,并引入了等效上行调制度的概念。这种调制度的最佳选择,在卫星实际工程应用中,降低了对卫星的资源需求,在下行余量紧张的情况下增大了遥测信号下行余量。     

磁暴期电离层离子上行能通量的统计关系研究

利用FAST卫星1997-2006年34个磁暴期149个轨道的观测数据,分析不同相位上行通量数量级,研究不同相位离子上行能通量与地磁活动Sym-H指数和Kp指数,以及注入的Poynting通量之间的关系,构造上行通量经验模型.研究结果表明:磁暴主相期间,上行离子能通量可超过108 eV·cm–2·s–1·sr–1·eV...     

北斗卫星注入校验信息传输时延分析及优化

北斗导航卫星上行注入校验信息主要用于上行注入导航信息的闭环校验及错误重注,具有较高的实时性要求;同时该类信息具有传输路径复杂、处理节点多、处理难度大的特点。文章分析了上行注入校验信息的使用方式、传输路径及传输需求,介绍了基于星间链路的星座信息传输方法。提出了一种工程应用可行的注入校验信息传输方案,进行了星内信息传输流程设计,描述了各个传输节点的信息路径,分析了各个节点的传输时延,提出星地同步注入策略和动态调度措施,对信息传输时延进行了综合评价和优化改进,将传输时延优化压缩至1200～1800 ms。对卫星在轨数据进行了分析,验证了优化措施及分析结果的有效性,可以有效满足卫星工程应用的需求。     

深空探测下行测距调制度变化的现象和机理分析

文章对统一S波段应答机下行测距调制度随上行信噪比以及工作模式的不同而不同的现象进行了分析,推导出计算公式,并和实测数据进行了比对。实测数据与文中的理论分析的结果是一致的。另外,文章也说明了测距下行调制度变化的具体计算公式将随不同应答机模型不同而不同。在设计计算时,应当对具体的应答机转发模型进行分析,而不能简单引用CCSDS标准所给出的公式。     

基于VLBI的上行组阵标校技术研究

天线组阵能否完全替代大口径天线有一个关键性难题,就是天线阵是否支持上行链路组阵。深空航天器无法将不同地面天线的上行信号对齐,所以上行链路信号的调整必须在地面完成。针对上行组阵发射机相位调整问题,提出一种基于VLBI(Very Long Baseline Interferometry,甚长基线干涉测量)技术的接收模式天线上行组阵标校方案,并对标校精度进行了简要分析。将上行链路时延分解为几何时延和发射系统时延,建立了几何时延模型,通过标定接收时延和发射时延,便可以得到天线阵元间的相位标校值。理论分析结果表明,该方案具有一定的可行性,对上行组阵相位标校的研究具有一定的借鉴意义。     

光纤射频稳相传输技术试验研究

针对上行天线组阵技术对高稳定度射频信号的需求,提出了一种适用于上行天线组阵技术的光纤稳相传输试验方案。基于光纤延迟线的闭环稳相传输系统通过双向传输侧音信号,对光纤链路相位抖动进行监测并闭环补偿。阐述了试验原理和方法,搭建了桌面演示试验系统。试验结果表明,1 km光纤温度变化达到40 ℃时,射频信号通过该系统后相位抖动不超过1°,从而说明利用该技术可以有效补偿光纤射频传输系统的相位抖动,满足上行天线组阵技术对高稳定度射频信号的需求。     

地基测控网测控点频与上行载波动态配置策略

在不降低地基测控网跟踪覆盖率和质量的前提下,针对如何提高地基测控网使用效率的任务实际需求,从工程实施的角度出发,提出了地基测控网资源配置策略。包括了3个方面的内容:1)测站上行载波加调规则,可以有效地解决测站跟踪弧段多重重叠使用效率低下的问题,利用较少的测站确保地基有效控制弧段的最大化;2)测站测控点频动态配置策略,通过对不同方法的验算结果分析,给出了可用于实际任务的优先级设定法以实现有效控制弧段的连续性;3)基于测站点频动态配置条件下的测站上行载波切换准则。该策略已用于实际任务,并取得了良好的效果。