KSA高速卫星基带数据实时处理架构设计与实现

地面终端站KSA（Ka-band Single Access）高速卫星数据传输接收系统基带数据的处理既要实现基带数据记录存储、实时转发和事后按可控制的帧频转发等业务,又要满足返向高速基带输出的处理时延不大于40 ms实时性需求。针对基带数据的处理业务多样性和实时性之间的矛盾,提出了一种基于CPCI（Compact Peripheral Component Interconnect）结构且满足基带数据的处理应用业务多样性和高实时性的处理架构,实现了一种高速卫星信号基带数据实时处理平台。经搭建测试平台并拷机500 h,该架构下的处理平台能够稳定地实时处理600 Mb/s卫星基带数据的所有业务类型,并在地面终端站KSA卫星信号数据传输系统中得到了工程实践验证。     

两颗中继卫星共用测站协同控制研究

中继卫星地面应用系统建设周期长、建设造价昂贵。处于相近轨位的两颗中继卫星使用同一个测站进行测控和数据中继应用,能够有效降低系统建设成本。通过梳理卫星各平台测控事件之间的时间约束关系及其对地面应用系统的设备的使用约束,分析了测定轨精度、位置保持、星蚀期能源管理、地敏探头干扰保护对共用测站的影响,提出了两颗中继卫星分时测定轨、位置保持分别进行地敏探头干扰保护的方法,以及平台应急条件下共用测站控制支持模式。最后,就共用测站执行数据中继任务提出了建简易备份站降速使用的建议,为中继卫星地面应用系统建设提供有益的参考。     

基于多功能数字基带硬件平台的通用卫星模拟平台及箭遥模拟器的设计

在新一代微波统一测控系统的研制改造过程中,基于软件无线电技术的多功能数字基带得到了广泛的应用,通过软件的现场重构,可以实现不同的测控功能。为了有效利用已有的测控设备资源,充分挖掘多功能数字基带的可扩展能力,提出了基于多功能数字基带硬件平台的通用卫星模拟平台和箭遥模拟器的设计思路并进行了联试。     

基于STK实现中继卫星业务运行可视化

跟踪与数据中继卫星系统搭建了中低轨航天器及其地面站通信的桥梁,实现了信息的实时传输,并提高了突发事件的应对能力。为对跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)调度业务的质量以及效率进行有效评估,在STK功能和接口的基础上,提出了基于STK通信组件(STKX)的跟踪与中继卫星实时场景仿真及其原型系统实现的技术方法,设计并实现了中继卫星针对中继业务的运行可视化系统。仿真结果表明,基于STKX的仿真平台能够满足中继卫星地面终端对中继任务的实时任务监控以及业务调度评估需求。     

国外数据中继卫星系统最新发展及未来趋势

作为天基测控系统,数据中继卫星大大提高了对用户星的覆盖率,减少了地面布站的数量,节约了成本,是各主要航天国家重点建设的航天系统之一.目前,美国、俄罗斯、欧洲和日本均发展了自己的数据中继卫星系统,在对空间和地面系统进行升级改造的同时,以小卫星星座、搭载载荷等灵活的形式,采用激光通信、软件无线电、组网等先进技术积极研发和部署下一带卫星系统,并谋划与行星中继卫星一起构建跨太阳系的中继卫星体系.总结了国外中继卫星系统的发展现状和未来,综合分析了关键技术和发展趋势,并对中国中继卫星的发展提出了建议.     

实时云测控基带池系统设计

随着我国在轨卫星数量日益增多,航天地面测控系统面临着多任务在轨管理、全网资源整合、快速升级迭代等新难题.研究了实时云测控基带池系统的架构及组成,并重点分析了测控信号IP化网络传输、云实时性优化、加速卡虚拟化、管理与编排、测控功能软件化实现等核心内容.同时,搭建了实时云测控基带池并开展了测试验证,试验结果表明该技术架构能够满足工程应用条件.应用实时云测控基带池系统可有效提高航天测控装备的使用效率,降低运营成本,提高航天测控系统的灵活性和扩展性.     

某型地球同步卫星地面测控管理系统双站融合与互操作设计

我国出口的商业地球同步卫星其地面测控系统一般由地理上相隔一定距离的两个地面站组成,每个站有一个卫星控制中心(SCC)和基带、链路及天线系统。为了提高地面测控系统的可靠性,减少操作人员,重点研究了两个卫星控制中心、两个地面站的测控(TTC)设备之间相互融合与互操作问题。提出通过统一两个站SCC、自动监控系统(MCS)、基带的接口,保持SCC数据库同步,实现两个站的融合。在MCS的配合下,在遥测、遥控、测距和校零模式下可以实现双站的互操作,每个站的SCC可以通过任何一个站的基带、链路及天线接收下行遥测数据,发送上行遥控和测距信号。所提出的双站融合与互操作设计在多个出口卫星项目地面测控系统中得到应用,降低了系统运行的成本。     

基于Web的多体制中频测控一体机设计与实现

从国外引进的地面测控设备在国内测控相关业务中广泛使用，其功能完备，但也存在系统集成度低、连接关系复杂、信号中继环节多等影响系统整体可靠性的弊端，并且成本高昂。针对高集成、小型化、智能化的测控设备需求，研究了嵌入式Web和软件无线电技术，提出了基于Web的多体制中频测控一体机设计与实现方案，测控一体机的核心功能是实现统一S频段、统一C频段和非相干扩频测控体制的遥控信号调制、遥测信号解调,以及测距测速。同时，设备还集成了信号源、功率计和频率计的部分功能，可实现对输入信号功率、频率和信噪比的测量。通过嵌入式Web设计，设备参数可以灵活动态配置，能够完成卫星地面测试、测控模拟和地面站测控等相关业务。     

一种应用于海上浮标的卫星中继通信终端

为了实现四级海况下海上小型浮标与岸基站数据中心之间的实时通信,设计和研制了一种高速率、低延时和高可靠的S频段卫星中继通信终端。该卫星中继通信终端由S频段中继通信机、抛物面天线、伺服跟踪机构、电源变换模块、温度控制器以及耐10 m水压的天线罩体等组成。终端为直径1 m的半球体,质量小于30 kg,最大峰值功耗小于等于130 W。卫星中继通信终端利用快速捕获跟踪卫星信号技术,能在7 s内迅速捕获和跟踪卫星前向链路信号;采用自适应海况可变码率技术提高了数据传输的可靠性。四级海况下,卫星中继通信终端实现了浮标与岸站之间最大2Mb/s高速率实时数据传输,大回路数据通信误码率小于等于10-5。     

基于中继卫星的载人航天天基测控体系研究

基于中继卫星的天基测控系统在我国载人航天测控系统中扮演越来越重要的角色,本文从天基测控体系的优势入手,介绍了基于中继卫星的天基测控体系工作原理,并对天基测控终端的组成及关键技术进行了研究,给出了天基测控终端的组成原理框图及与中继卫星一天内可建立通信链路的情况。     

小卫星及多星测控的技术发展

本文从小卫星、星座飞速发展以及对测控通信系统新的要求出发，介绍了综合基带、连续波多波束相控阵天线的功能、特点及工作原理，提出了建立新型多功能智能化测控通信站的设想。     

美军航天测控企业级地面体系的发展

美国军事航天地面测控系统采用为每种军事卫星系统配套专用测控系统的方式构建,形成"烟囱"式割裂的格局,造成资源和人力的极大浪费.空间威胁的日益严峻迫使美军进行地面系统的转型.美军提出构建"企业地面体系"(EGA),用通用的测控系统完成所有军事卫星的测控,通过云技术提高网络安全性,通过自动化和商业化减少操作人员,提高系统效率,降低运维成本,腾出更多人力完成有效载荷的部署与操控,以应对日益迫近的太空作战.虽然美军EGA的具体方案还未出台,但通过对其发展背景、总体设想、拟采用的关键技术及发展现状进行跟踪分析,总结了美军构建通用军事测控系统的总体设计思路及设计原则,对我国航天测控系统的发展提出了建议.     

基于VPX架构的无人机测控终端综合化开放平台技术

通过对无人机互通互联互操作等通用化测控系统的研究,提出了基于VPX架构的无人机测控终端综合化开放平台技术,通过采用标准化、通用化硬件模块,软件设计统一规范和标准,嵌入第三方软件,实现任务功能协同开发.该技术可以支持陆态、海态、陆海态等多种不同体制平台任务的任意加载,为实现地面站与地面站、地面站与舰面站、舰面站与舰面站之间的多站一机管控切换提供了有力支撑,有效增强了无人机系统跨域作战的能力.同时,系统能够满足无人机多类型、多型号不断扩展的需求,减少无人机测控装备种类,降低新型无人机系统装备建设成本,提升了无人机系统的生存性、灵活性和作战效能.     

原发式动态目标综合检测系统设计

传统动态目标模拟器采用存储转发模式工作,具有接口复杂、造价偏高、稳定性差等问题。基于原发式设计思想,利用现行综合基带全数字化、大容量优势,在设计测控系统时,将飞行目标信号的动态特性模拟、遥测遥控及话音信息通过系统的传输特性模拟考虑进去,设计了一种原发模式的动、静态综合目标检测系统,既可以作为测控系统联调时验证系统性能指标的平台,也为设备日常操作训练提供了手段,还可以作为卫星地检设备使用。原发式动态目标综合检测系统可以模拟多个假定目标,静态距离模拟精度优于1.0 m,静态速度模拟精度优于1.0 mm/s,是检测测控系统性能的有效技术手段。     

测控通信系统射频资源可重组技术

测控通信系统的资源重组将是飞行器测控通信系统的发展方向。在中频实现测控终端重组的基础上,通过对射频重组构架的分析,得出了射频交换网络的性能和射频远距离传输的性能直接影响射频重组的可行性,提出了一种可行的全系统资源重组的测控体系构架,即采用微光电子射频交换网络与射频光波传输技术实现射频信号大规模交换及远距离传输,再结合中频重组以实现全系统资源重组,并对相关性能进行了分析。所提出的设计思路可供测控通信系统实现全体系的资源重组借鉴及参考。     

标校卫星地面应用系统方案设计

卫星标校技术采用低轨卫星搭载标校载荷为地面测控设备标定系统误差,由于国内标校卫星发展较晚,相关研究主要集中于地面具体型号测控设备的卫星标校方法,缺少标校卫星地面系统研究以及真实卫星数据和试验验证手段。针对国内首个标校卫星型号“天平”一号卫星地面应用系统,设计了系统工作模式,提出了标校卫星任务规划方法,并对精密定轨调度和标校数据处理业务流程进行了分析设计。标校卫星地面应用系统面向标校用户提供测控设备标校服务,并为后续研究提供真实卫星数据和试验验证平台。     

空基测控中继设备的相控阵天线设计

空基测控中继是为解决地面测控设备作用距离受视距限制的问题而提出的,而相控阵天线是空基测控中继设备的技术难点。根据实际需求,提出了相控阵天线的设计方案,对阵列形式、天线的流形、阵元间距、阵列规模以及阵元形式等进行了详细设计,并对天线的接收发射性能进行了仿真,对跟踪控制技术途径进行了阐述。所设计的相控阵天线增益可以满足约130 km、2 Mbit/s遥测数据中继,解决远距离低空飞行目标的靶场测控问题。     

中继卫星系统用户终端关键技术分析

用户终端在跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)中具有重要作用.介绍了中继卫星系统用户终端的分类、功能和组成,重点对用户终端采用的全数字化可编程综合基带、自动增益控制(AGC)、相参转发和小型化等关键技术进行了总结和分析,已工程实现的用户终端功能和性能满足系统要求.最后,提出了用户终端技术的发展趋势.     

无人机综合一体化测控终端设计

现有无人机(UAV)测控终端设备综合化程度不高,互通能力较差,不能满足未来无人机的模块化、综合化、通用化发展趋势。针对上述问题,采用“系统高度集成+功能综合可重构”的模式,提出一种可适用于机载,也可适用于地面的无人机综合一体化测控终端设计。采用标准模块构建开放式硬件平台,实现高集成综合处理能力;设计了动态重构的通信波形加载机制,完成通用测控链路中通信体制的在线更新及升级;进行标准化通信协议研究,提供不同型号测控链路的互联互通基础。实测结果表明,该设计可在数分钟内完成动态重构并有效支撑不同任务。