多波束形成技术研究

讨论了跟踪与数据中继卫星系统 (TDRSS)中关于多波束形成的算法 ,优选的有LMS自适应方式和相位调整自适应方式 ;并简单介绍了波束控制和波束形成的实现     

改进的数字化TDRSS中频信号捕获跟踪系统

跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)是转发地球站对低、中轨道航天器的跟踪测控信号和中继从航天器发回地面的信息的通信卫星系统,美国和俄罗斯的跟踪与数据中继卫星早已组网并投入运行,为适应我国现代航天测控技术的需要,我们对其中频信号扩频码及载波的捕获跟踪数字系统做了完整设计和实现。本文对其中关键技术及算法的改进设计,如扩频码的频域/时域二维序贯搜索捕获环与窄间隔超前、滞后数字锁相跟踪环,及载波自动频率捕获环、锁相跟踪环等的实现做了介绍。最后给出了基于FPGA实现的完整方案及性能。-     

高精度多功能自适应相控阵天线的研究

从发掘相控阵天线潜力使其具有高精度、抗干扰和多功能等角度出发,对下列课题进行了研究：适当随机相位量化优化波束指向的算法;适当相位加权和振幅加权波瓣置零实数算法;适当相位加权和振幅加权的ＤＢＦ实数算法;随机对角线加载算法对自适应算法的影响;新的线性调频信号检测和估计方法;非对称波瓣算法。以上算法均采用了适当改变技术（ＡＣＴ）。计算机模拟结果证明,这些算法是行之有效的。     

《电讯技术》专题资料 《国外航天测控技术的新发展》题要(一)

第二代TDRSS卫星的多址波束形成分系统跟踪与数据中继卫星系统 (TDRSS)多址 (MA)返向业务提供了一条从用户平台 (卫星或另一种发射机 )发出信号 ,经同步轨道的跟踪与数据中继卫星 (TDRS)返回给用户控制中心或数据捕获站的通信路径。传统的运行方式是根据由用户请求生成的时间表向天基网用户提供多址业务。多址业务目前向用户平台提供返向链路遥测业务 ,具有实时、回放特性 ,科学数据速率为 1 0 0kbps。支持近地航天器的Ka频段测控能力鉴于S、X和Ku频段频谱连续出现且不断增加的拥塞现象以及美国国家宇航局(NASA)对航天器高数据传…     

一种TDRSS反向链路的实现

针对TDRSS相控阵天线与数字波束形成的特点,给出了一种基于星下DBF体制的跟踪与数据中继卫星系统反向链路的实现方法,首次采用FDM合成方法将星上波束形成转到地面合成,同时结合多通道数字接收技术成功地实现数字多波束形成。通过试验样机的验证,较好地满足了系统性能指标要求,解决了星下DBF的难题。     

中继卫星SMA系统反向链路多波束形成技术

对中继卫星SMA(S频段多址)反向链路多波束形成开环数字波束形成算法（DBF）、3种闭环自 适 应数字波束形成算法进行了分析,通过试验验证了开环波束形成算法和闭环波束自适应 形成算法的可行性。试验结果表明,在飞行器捕获、跟踪的不同阶段,采用开环波束形成与 自 适应波束形成相结合是SMA反向链路波束形成的最优方式。     

智能天线跟踪波束与切换波束的比较

首先从波束形成或控制的角度界定了2类智能天线—跟踪波束智能天线(以下简称跟踪波束系统)和切换波束智能天线(以下简称切换波束系统)。其次分别介绍了其中关键部分:跟踪波束系统的自适应方法和切换波束系统的波束选择方法的设计考虑。跟踪波束系统的自适应方法是利用基于Lagrange公式的自适应算法跟踪最强信号源,而切换波束系统的波束选择方法则是基于正确波束接收的信号必然比任何其他波束接收的信号强这个事实。最后,依据其性能和所需的复杂度对跟踪波束系统和切换波束系统作了比较。     

任意形状旁瓣波束形成技术研究

在自适应零陷形成的基础上,提出了一种自适应加权算法,用于任意阵型阵列构成具有任意形状旁瓣的波束图,并考虑基元方向性对波束图的影响.给出了实现自适应加权算法的三个步骤,预先设定所需旁瓣形状及旁瓣级,采用循环,最终使旁瓣与预设形状吻合.将该算法用于均匀线阵和抛物线阵,均得到期望的结果,并与道夫-切比雪夫加权作了相应比较.研究表明,基元的方向性对该算法波束形成的影响很小,新算法可以消除基元宽带方向性对波束的影响.     

基于人工蜂群算法的中继卫星任务调度研究

研究中继卫星任务调度问题可以为跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)的任务计划编排提供科学合理的决策方法,任务调度模型的建立与调度算法的设计是中继卫星任务调度的两个关键问题。该文针对中继卫星任务调度问题特点,综合考虑中继卫星与用户航天器之间具有可见时间窗、用户提交的任务属性、中继卫星前向资源受限等约束条件,建立了中继卫星任务调度约束规划模型并提出基于人工蜂群(ABC)算法的中继卫星任务调度算法。最后,通过仿真数据分析,表明基于人工蜂群算法的中继卫星任务调度算法是一种有效的、合理的调度方法。     

迭代子空间跟踪和结构约束的自适应波束形成算法

自适应波束形成(adaptive beam-forming:ABF)方法通过对阵列数据进行加权处理来获得最大的输出信干噪比,对采样协方差矩阵依赖性较大.在小快拍和通道随机响应误差条件下,采样协方差矩阵的估计值与真实值通常存在较大差异,严重恶化了基于线性约束最小均方误差准则的自适应波束形成方法的干扰抑制性能.针对该问题,本文基于子空间投影类波束形成方法的思想,提出采用迭代子空间跟踪和结构约束的自适应波束形成方法.该方法首先利用clearing技术在训练样本集上依次跟踪主特征矢量并构成信号子空间;然后根据子空间投影类波束形成权矢量的结构特性计算自适应加权矢量.仿真结果表明本文方法能有效提高自适应波束算法的输出信干噪比.     

The European data relay system: present concept and futureevolution

After briefly reviewing the users' requirements and the results of traffic scenario simulations needed to size the system, the design of the European data relay system (DRS) (ground and space segment) is presented in detail. The interrelationship with the other data relay systems (NASA's tracking and data relay satellite system (TDRSS) And the Japanese data relay and tracking satellite system (DRTSS)) is discussed together with the current status of systems interoperability. The evolution of DRS into a second generation, foreseen for operation at the beginning of next century, is outlined in terms of user scenario, improved spacecraft and system configurations, and technology developments needed     

基于TDRSS阵列天线的目标跟踪算法

采用基于跟踪与数据中继卫星系统构建的天地一体化遥测、跟踪与指挥系统,不仅能有效地提高遥测、跟踪与指挥的覆盖率、定轨精度、飞行器全程测量和对多目标的同时遥测、跟踪与指挥能力,而且能够完成各类对地观测卫星的高速实时数据回传的任务。与常规的测控系统不同的是,中继星的遥测、跟踪与指挥是在地球这一复杂的背景环境下进行的,因而会受到各种各样的干扰。采用阵列天线对目标进行自适应跟踪可以实现空域滤波,使信号得到加强,干扰得到抑制。采用Matlab软件仿真了中继星对目标星的跟踪过程,并对两种经典的自适应跟踪算法（LMS,DMI）进行了研究。通过分析信号干扰比的变化,比较两种算法的跟踪性能。     

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。     

CLASS: A Comprehensive Satellite Link Simulation Package

CLASS (communication link analysis and simulation system) is a software package developed for NASA to predict the communication and tracking performance of the tracking and data relay satellite system (TDRSS) services. This paper describes the capabilities of CLASS and the communication link model used, and discusses typical applications for CLASS.     

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.     

面向小倾角近圆低轨卫星的DBF波束指向角研究

研究了DBF开环跟踪过程中面向小倾角近圆低轨卫星的波束指向角问题,为避免采用数据拟合进行轨道预测出现的奇点问题,文中引入改进的第二类无奇点根数代替经典开普勒根数,将地心惯性坐标系下的卫星位置速度转化为瞬时轨道根数。采用最小二乘法拟合得到平均轨道根数,以此为参数计算出航天器和中继星的位置,并给出了DBF波束指向角的计算流程。仿真结果验证了文中算法的正确性和有效性。     

跟踪与数据中继卫星Ku频段的同频干扰分析

中继卫星的Ku频段单址通道返回链路采用相同的载波频率。链路通过采用天线的相反的极化、波束指向的不同，来减小链路之间的干扰。但是如果链路非常接近，链路之间的相互干扰还是很突出。本文在不影响仿真精度的条件下，对环境做了简化，用数学的方法分析了链路之间的相互干扰。在简化的模型下，用SPW对链路进行了仿真分析，并将仿真结果与数学分析结果进行了比较。     

A MEO Tracking and Data Relay Satellite System Constellation Scheme for China

A medium earth orbit （MEO） tracking and data relay satellite system （TDRSS） constellation scheme for China is proposed. This system consists of MEO satellite constellation, inter-satellite links （ISLs） and terrestrial gateway station, which can provide continuous bidirectional data transmission links between low altitude spacecrafls and the terrestrial gateway station in China. Theoretical analysis and simulation results indicate that the proposed constellation can cover the global low altitude space sphere and earth surface of China continuously, and has a preferable practical perspective.     

Interference effects on Space Station Freedom and Space Shuttleorbiter Ku-band downlinks

The Space Shuttle orbiter (SSO) Ku-band single access return (KSAR) link and the Space Station Freedom (SSF) KSAR link via the tracking and data relay satellite system (TDRSS) use the same carrier frequency. The interference between spacecraft is minimized by opposite antenna polarizations and by TDRSS antenna beam pointing, but if the SSF and SSO are in close proximity, it is expected that mutual interference will be significant. It is shown that a simplified analytical approach will yield adequate accuracy for the expected range of operating conditions. Relative degradation in bit-energy-to-thermal-noise power spectral density ratio to achieve a 10^-5 coded bit-error probability is determined to be 4 dB for the Ku-band SSO-to-TDRS I-channel return link with a 4.5-dB effective signal-to-interference total power ratio (S/I) when the Ku-band SSF-to-TDRS return link interferes. For the Ku -band SSF-to-TDRS return link, both analysis and simulation results yield a relative signal degradation of 0.4 dB at the effective S/I=21.6 dB