神七飞船搭载的中继卫星终端在轨试验获得成功

9月28日，中国载人航天工程指挥部宣布，安装在神舟七号飞船轨道舱尾部的中继卫星终端完成了在轨试验，获得圆满成功。     

数据中继卫星通信与星间信息传输技术

首先介绍了国外跟踪和数据中继卫星系统的发展情况。重点介绍美国数据中继卫星系统的系统组成、工作过程和发展趋势。指出数据中继卫星系统是航天跟踪与数据传国输发展的必然结果。     

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.     

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。     

中继卫星支持航天发射星/箭天线指向算法研究

近年来商业航天发展迅速，中继卫星(Tracking and Delay Relay Satellites, TDRS)凭借其成本低、可快速部署等优势，已成为商业航天火箭发射测控系统的重要组成部分，且已多次应用于火箭发射。以TDRS支持航天发射为具体应用场景，研究卫星天线指向火箭和箭载终端天线指向卫星的算法模型，基于Matlab将算法进行可视化实现。所提指向算法可以根据TDRS定点位置和火箭发射参数，计算TDRS和火箭天线指向结果，快速获取测控任务双向可视弧段，缩短TDRS支持航天发射测控任务响应时间。     

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。     

前苏联载人航天测控网

前苏联载人航天测控网包括飞行控制中心、测控站、测量船和中继卫星等分系统。本文介绍了各分系统的结构与功能。     

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。     

卫星导航C频段上行信号频率雨衰性能分析

雨衰是影响卫星导航C频段上行信号链路质量的重要因素,根据雨衰及时采取措施可以保障系统运行的稳定性。本文对雨衰产生机理、雨衰模型、雨衰计算以及雨衰影响作了定性和定量的分析,解决了在各种降雨程度下计算不同频点、不同形式的卫星导航信号雨衰的问题,分析结果可用于卫星导航系统的设计和保持系统稳定运行。     

基于STK/Schedule实现中继卫星业务调度

中继卫星调度问题是中继卫星系统应用中的关键问题之一。STK/Schedule模块不仅提供了优秀的时序和任务规划算法,还对外提供了应用程序接口。通过分析中继卫星系统资源、可见性以及任务约束特点,提出了利用STK/X组件调用STK/Schedule的可视化计算以及调度算法进行二次开发的方法。在简化应用程序开发难度的同时,解决了多用户多任务需求的情况下的中继卫星业务调度问题。     

A structured Solar System satellite relay constellation network topology design for Earth‐Mars deep space communications

The deep space exploration missions require high quality of communication performance between the Earth stations and various deep space explorers, such as Mars orbiters and rovers. Due to the difficulties on improving the point‐to‐point physical wireless link capacity, it is necessary to study the relay network communications under the structured idea. In this paper, the structured Solar System satellite relay constellation network is proposed for Earth‐Mars deep space communications, including the mission background, mathematic model, topology design, and performance analysis. The satellite relay constellation could be modelled as a 2‐dimensional structure with multiple concentric circle loops and multiple relate satellites on each loop. With the different optimal objectives as shortest path, minimum hops and minimum nodes required under the constraint threshold distance for each hop, both the Monte Carlo method and modified Shortest Path First algorithms are studied to work out the optimal network topology designs. Simulation results show that, our network topology design could satisfy the requirements on continuous dual‐directional end‐to‐end communications between the Earth and Mars over the whole mission life period and guarantee the performance of end‐to‐end multihop links above the lowest boundary.     

Satellite communications for manned spacecraft

Future manned spaceflight programs may require continuous real-time communications between the spacecraft and the mission control center. This paper examines the feasibility of relay satellite (RS) systems to meet these requirements. Anticipated requirements range from voice and low-speed data for the Skylab and Space Shuttle to television for the Space Station. Frequencies in S, C, X, and K bands (2, 5, 8, and GHz bands, respectively) are considered. Terrestrial radio-relay links may cause interference in the mission spacecraft (MS) and RS and vice versa. Possible remedies include better control of antenna sidelobes and judicious choice of channel frequencies. It is found that INTELSAT IV offers a technically feasible means of providing voice and data communications but not TV. A new dedicated satellite system can meet the requirements with two geostationary satellites both of which are visible to a single earth station (ES) in the United States. A shared satellite system, catering to other potential users as well as to manned spacecraft, offers the possibility of reduced cost to individual users. Satellite configurations for both dedicated and shared systems are presented. The satellites can be launched by boosters of the Thor-Delta class if the links between satellite and spacecraft operate in K band.     

UAVS通信协议模块的设计与实现

在现代局部战争中,可采用高空长航时无人机作为通信中继平台,实现地面站与各任务机之间的通信(测控信息和任务信息传输)。论文给出了无人机系统(UAVS)通信网仿真模块的组成,设计了通信协议模块的分层呼叫、数据传输和飞行控制命令三个协议流程,该软件已成功地用于UAVS通信网仿真系统。     

自适应遗传算法的数据中继卫星光网络资源调度算法

以数据中继卫星光网络系统资源、任务和约束条件为参量,以任务对资源的选择为优化对象,提出了一种基于自适应遗传算法的数据中继卫星光网络资源调度算法.综合考虑多中继星、多时间窗口、多光学天线以及任务优先级要求,建立调度模型;采用当前任务调度时间的确定和后续任务可见时间窗口的更新的调度操作,对不同资源的任务集合进行调度安排并实现了可见时间窗口的动态更新,获得调度任务的总权值并将其作为参量计算适应度值,最后通过改进的自适应遗传算法对不同调度方案进行寻优.以3颗中继星、12颗用户星,6个光天线,60个任务为条件设置了仿真场景,仿真结果表明该算法在收敛速度、调度效率方面具有优势,适应于多任务、多天线的数据中继卫星光网络系统资源调度.     

基于浮空平台的星地激光中继通信系统设计

针对星地激光通信受大气环境影响较大,无法全天候工作的难题,可考虑在18~22 km的平流层高度部署星地激光中继通信系统。其中卫星与平流层中继系统间采用激光通信,平流层中继系统与地面间采用大容量毫米波通信,基本消除大气环境(云、雨、雾、大气湍流等)对激光通信的影响,提高星地激光馈电链路可用度。受限于平流层平台成熟度不足,需首先开展基于成熟浮空平台的星地激光中继通信系统研究,先期对缓慢移动浮空平台搭载激光通信载荷与卫星间链路对准,激光通信载荷在浮空平台顶部柔性表面安装可行性等关键技术进行验证,为后续在平流层高度部署临近空间信息网络提供技术支撑。     

A comparison of copolar and cochannel satellite interference prediction models with experimental results at 11.6 and 20 GHz

One of the main propagation effects on interference between adjacent Earth–space paths is the differential rain attenuation. In the present paper, two existing copolar and cochannel satellite interference prediction models are compared with experimental data of this kind, derived from radar or attenuation measurements. The comparison shows a quite satisfactory agreement and this combined with the fact that the data refer to satellites quite displaced in the geostationary orbit leads to the following conclusion: the predictive models under consideration can be used not only for fixed satellite systems but also for mobile systems using general antennas with low gains. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

Estimation of the rain attenuation outage time for a multirelay link at millimeter wavelengths

In the design of long haul radio relay links using frequencies above 10 GHz, it is necessary to estimate outage time occurrence probability due to rain attenuation for multirelay systems. A theoretical predictive method is proposed in this paper which is involved with the analysis of joint attenuation exceedance probabilities using a very simple exponentially shaped spatial rainrate profile. This same rain structure model has been originally developed for the prediction of rain attenuation of microwave satellite links. Numerical results have been obtained and compared with experimental data taken from a multirelay system located in Japan.     

Year of the rocket [Chinese space research]

The Chinese have the space capabilities of the most advanced industrialized countries. They build and launch long-range missiles, put satellites in orbit, and, as of late 2000, plan a national strategy for manned space flight. But detractors, suspicious of China's rapid progress, allege it leap-frogged years of R&D by spying on the West. The author examines whether there is anything to these charges, or whether China has achieved success on its own. The truth, it seems, is more complex than either extreme     

基于改进小生境遗传算法的微波/光混合链路中继卫星资源调度方法

针对微波/光混合链路中继卫星系统多资源约束 下的多目标综合调度问题,分析了微波与激光混 合链路的主要特点和影响因素,建立了混合链路资源调度多目标约束规划模型;将小生境技 术引入遗传 算法,并设计了基于精英保留的选择机制和自适应的交叉、变异算子,提出了一种改进的小 生境遗传算 法对模型进行求解。所提算法可有效避免遗传算法局部优化能力差及容易陷入局部最优等缺 陷,同时能够 防止最优解的丢失,解决了混合链路多资源约束下的多目标综合调度问题。仿真结果表明 ,相对与传统 的遗传算法,本文算法在保持种群多样性和求解全局最优解方面具有优势,有效解决微波/ 激光混合链路中继卫星系统的多目标综合调度问题。     

基于IEEE802.11的星间链路最短接入时延退避算法

为满足空间信息网络低轨卫星用户多址接入骨干中继卫星的访问需求,基于IEEE 802.11机制,提出最短接入时延退避算法（Delay-Optimal Backoff,DOB）,可解决大时空尺度条件下,传统二进制退避算法（Binary Exponential Backoff,BEB）造成的网络平均接入时延高和吞吐量低的问题.根据用户卫星与中继卫星的相对位置特性,设定中继卫星通信窗口,利用通信窗口内不同用户卫星数量时用户接入时延与平均接入请求概率的变化关系,确定最短接入时延条件下用户平均接入请求概率,实现动态调整碰撞窗口大小.研究结果表明,该算法使网络接入时延较BEB算法平均降低了10s,饱和吞吐量提升一倍,归一化业务量阈值比BEB算法增加至0.6,网络多址接入性能显著提高.