用激光在卫星之间连通的第一条光通信线路

用激光束作信号载体首次在地球轨道卫星之间建立了光学数据通信线路。这些卫星可及时地将各种数据、图像从空间传递到地面。 该实验性光学数据通信线路由法国航天局的地球观测卫星Spot-4上的半导体激光星际通信     

利用坐标变换法计算卫星轨道辐射热流

卫星轨道辐射热流的计算对于卫星的热控设计和卫星红外特征研究等都具有重要意义。论文根据描述卫星运动模型参数的卫星轨道六要素,利用坐标变换方法确立了卫星任一表面与太阳、地球的位置角度关系,建立了卫星的表面辐射热流计算模型,可用以计算任意轨道参数的卫星在任意时刻太阳辐射、地球反照和地球辐射等主要轨道辐射热流,并以某轨道上六面体卫星为例给出了其不同表面在整个轨道运行期间的接收到的辐射热流计算结果。结果表明:卫星不同表面接收到的辐射热流密度随时间的变化是不一样的,主要取决于各表面与太阳和地球的角度关系。     

对光学侦察卫星的地面探测模型与试验研究

在空间光电对抗领域,地面光电跟踪设备对卫星的实时在轨跟踪是实施干扰对抗的前提,光学侦查卫星多运行在太阳同步轨道上。首先,根据光学侦查卫星对地观测多为垂直下视或者侧摆下视,以及地面光电干扰设备必须位于光学侦查卫星视场内的特点,经独立数学推导,获得了卫星与地面设备相互位置关系的数学模型,包括地面光电设备对光学侦查卫星的观测距离和观测角度的数学表达式;其次,根据卫星星体及其太阳能电池板的辐射散射特性,以及地球大气环境和地物背景的可见光散射传输特性,推导获得了星体及观测路径的散射辐射传输数学模型,以及地面光电设备探测器靶面目标与背景光辐射照度的数学表达式;最后,根据侦查卫星散射辐射的大气闪烁特性,应用概率统计理论与工程经验分析,指出影响探测概率的决定因素为大气闪烁引起的目标背景对比度变化,据此提出了一种新的地面光电设备对光学侦查卫星的探测概率模型。经实测试验数据验证,文中模型的计算结果与实际测量数据的吻合度较高。     

卫星数字电视接收站的工程设计、调测和系统性能评估（5）

2.1.3.2 地球站对邻星的干扰和邻星对数字卫星接收站的干扰(邻星、邻站干扰)噪声 我们是用静止轨道卫星上的转发器来实现电视节目的卫星广播。处于静止轨道的卫星以地心为圆心在赤道上空绕地球运转,运转方向和地球自转方向一致。理想状态下静止轨道卫星参数如前所述。处于静止轨道上的卫星相对于地面的卫星数字卫星接收站来说,它是固定不变的。这一条静止轨道对全人类来讲是一种极其宝贵的资源。随着通讯需求量的不断增加,这条轨道上的通讯卫星已相当拥挤,C波段差不多2.5度就安置一颗卫星,Ku波段差不多5度就安置一颗卫星。     

基于卫星无源探测的空间飞行器轨道估计

为了定量分析卫星无源探测技术的定位方式和精度, 对某空间飞行器主动段的轨道估计和误差分析问题进行了研究。基于卫星简化运动方程, 采用四阶龙格-库塔算法对观测卫星任意时刻位置进行解算; 利用最小二乘法对观测数据进行拟合, 保证仿真过程数据的时间一致性; 选取合适的质量和速度模型, 建立空间飞行器基于双星无源探测的主动段三维交汇定位模型和运动方程模型; 基于模拟数据给出估计轨道曲线并对三轴指向误差进行分析, 提出采用改进粒子群算法对差量进行实时计算和空间飞行器轨道修正。仿真结果表明, 经过系统误差修正, 空间飞行器轨道误差降低到1 m级水平。     

GEO卫星多波束天线指向测量方法与误差分析

针对地球同步轨道(GEO)卫星的多波束天线指向问题,研究了一种精确测量卫星天线指向的方法。在卫星发射通道间存在固有耦合干扰的情况下,通过地面测量站接收GEO卫星多波束天线发射的正交信标信号,推导并建立了测量卫星天线指向的数学模型;系统分析了各种误差源对测量精度的影响。通过仿真分析证明了该方法的有效性和可行性,为工程实现提供了参考依据。     

卫星通信地球站与卫星相对参数计算方法

在卫星通信中,为了保证地球站信号的接收与发射,需要对地球站与卫星间的多普勒频移、信号传输延时以及地球站天线指向等参数进行计算。针对卫星通信地球站在通信过程中卫星轨道位置外推与相对参数的计算问题,在卫星的运动方程的基础上,采用单步积分与多步积分相结合的数值积分法,根据卫星星历计算卫星轨道的外推数据分别给出了地球站与卫星间多普勒频移、信号传输延时以及地球站天线指向等参数的计算方法。并对该方法的计算误差进行了仿真分析,仿真结果表明该计算方法切实可行,适用于工程应用。     

北斗卫星后向散射信号的星-星合成孔径成像系统:概念与可行性

该文提出了一种利用北斗卫星的后向散射信号形成的星-星双站合成孔径成像系统的概念,建立了该成像系统的北斗地球静止轨道卫星和地球同步轨道卫星以及地面站之间的几何模式,并依此模式和双站合成孔径雷达成像原理,从成像分辨率、信噪比、链路收支等性能参数论证了利用北斗卫星建立星-星双站合成孔径雷达对地成像观测的可行性,此外还提出了该系统在土壤湿度探测、地表演化的时空动力学特征研究、大气特性研究方面的遥感应用前景。      

天基红外预警系统扫描相机预警探测能力研究

随着2021年5月第5颗地球静止轨道卫星完成部署,整个天基红外系统所有卫星接近部署完成,其对地的监视能力有了大幅提升。文中在大量查阅有关文献和公开报道的基础上,对天基红外系统所有9颗在轨卫星的扫描相机进行了综合性能分析。首先,根据扫描相机的探测器体制以及飞行轨道特性,对其扫描成像体制进行分析,计算获得了所有9颗在轨卫星扫描相机的光学系统参数、探测器参数、地面分辨率、灵敏度等关键参数的估计值。其次,对天基红外系统大椭圆轨道卫星的飞行特性及其对地监视任务的综合分析研究表明,其最优在轨运行方式为两两同步,且单个轨道两颗卫星相差1/4周期;对天基红外系统地球静止轨道卫星的飞行特性及其对地监视任务的综合分析研究表明,东北半球中纬度地区至少有两颗卫星处于优良对地观测位置。最后,根据弹道导弹尾焰辐射特性以及天基红外系统扫描相机的探测参数,计算分析了所有在轨卫星对导弹尾焰最低观测高度,结果表明:东半球北纬40°地区,可同时被4颗以上卫星监视,且部分星载相机具备弹道导弹的点火时刻探测能力。     

各种体制的导航制导系统

0218199LEO 卫星轨道参数对 GPS 掩星数量和分布的影响[刊]/赵世军//解放军理工大学学报(自然科学版).—2002,3(2).—85～89(L)利用低地球轨道 LEO(Low Each Orbit)卫星所载GPS 接收机探测地球大气的分层结构是上世纪80年代后期才发展起来的新技术。不同的 LEO 卫星,将使发生的掩星事件数量和分布有所差别。在一定的大气折射指数分布模型和现有 GPS 星座的假设条件下,利用射线追踪法模拟了掩星事件,并讨论了 LEO 卫星的轨道倾角和高度对掩星事件发生的数量和分布的影响,其结论对实际发射 LEO 卫星时的参数选取具有参考价值。参4     

多轨道准直式红外地球模拟器结构设计

为解决红外地球敏感器地面性能测试实验中需要模拟多种地球张角的现实问题,文中利用准直光学系统模拟目标,对多轨道红外地球模拟的技术进行了深入研究。提出一种可变地球张角模拟的总体方案,并对模拟器各关键部分锗准直透镜、可变地球光阑等进行了详细的光机结构设计,给出了设计结果和设计方法。针对地球模拟器地球张角检测的需求,还提出一种地球张角检测方法,搭建了检测装置,并对模拟的不同轨道对应的地球张角进行了实测,结果表明:对应于18 000、35 786、42 000 km三种轨道高度的地球张角模拟精度均优于0.05,完全符合对红外地球敏感器的标定要求。     

Routing optimization based on topology control in satellite network

A new double-layer satellite network model for space networking was established and a routing algorithm based on topology control (TCRA) was proposed considering the advantages of low earth orbit and stationary earth orbit satellite networks.This model used virtual node strategy and satellite grouping idea,which regarded the coverage area of each low earth orbit satellite as a virtual node.The network took into account the influence of the polar area on the division of the satellite footprints,such that the upper management satellites can accurately acquire the topology of the lower satellites.Using the improved virtual node strategy,the time slices were superior to other network models in quantity,length and other aspects.Based on the network topology,stationary earth orbit satellites calculate routing for low earth orbit satellites,while low earth orbit satellites were responsible for forwarding data.The simulation results show that the routing algorithm is superior to other algorithms in average end-to-end delay and packet loss rate.     

非静止卫星星座地球站的等效全向辐射功率包络计算方法

新兴的非静止轨道(non geo-stationary orbit,NGSO)卫星星座系统可支持分布在地球任何位置的海量地面终端,NGSO星座系统大多使用与GSO卫星星座系统同频的频段,再加上NGSO星座系统在空、时、频、码等域的高动态特性,必然会对GSO星座系统带来时变的频率干扰问题.为解决NGSO星座系统上行链路对...     

Study on application of CMA to land mobile LEO satellite communication systems based on a deterministic channel model

This paper studies the application of the constant modulus algorithm (CMA) in land mobile low earth orbit (LEO) satellite communication systems. Two propagation phenomena prevail in narrow band land mobile LEO satellite channel, namely, adjacent channel interference (ACI) and frequency‐non‐selective fading. The performance of CMA for ACI cancellation and the behaviours of CMA in frequency‐non‐selective fading channels are evaluated using a digital beamforming (DBF) array antenna simulation scheme. All these evaluations are based on a simple but efficient channel model which provides a good and fast simulation method for land mobile LEO satellite channels. The restricted Jakes Doppler power spectral density (psd) function is incorporated into the model to ensure that it will be appropriate for the evaluation of a DBF antenna. Our results reveal that CMA can reject ACI and work well in frequency‐non‐selective fading channels. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种基于介质加载的地球覆盖波束天线设计

地球覆盖波束天线为低轨卫星与地面终端之间的数据传输建立了通道,文中研究了一种新型的介质 加载地球覆盖波束天线。基于介质加载的方法,文中提出了一种圆极化地球覆盖波束天线设计,该天线由馈电网 络、馈源和介质三部分组成,介质包括底部圆柱部分和顶部半球部分,馈源集成于介质内部。设计的地球覆盖波束 天线工作在C 波段,轴向0°~64°范围内增益在0 dBic 以上,40°方向增益为5. 2 dBic。天线尺寸紧凑,辐射波束具有 较好的空间截止特性,可满足立方星应用。     

Atmospheric Attenuation on a Satellite Quantum System at 0.8 <Emphasis Type="Italic">μm</Emphasis>

Satellite-based global quantum secure communication is the challenge of telecommunication. It is necessary to face the interaction between infrared wave and the atmosphere. In this letter, we study the atmospheric attenuation and turbulent effect on a low earth orbit satellite quantum communication system at 0.8 μm. By numerical analyzing the atmospheric attenuation between earth-based station and low earth orbit satellite, it is shown that, when the visibility is below 5 km, atmospheric attenuation is obvious on earth-satellite path. Calculation of effect of turbulent atmosphere on infrared wave is shown that, the atmospheric attenuation from low earth orbit satellite to earth based station is about 6dB when clear condition. By applying the quantum computation language which is used in quantum computation to the research of quantum communication, simulation experiment of a secure communication protocol is achieved. The results of the simulation experiment were tallied with numerical ones, which verified the feasibility of the low earth orbit satellite quantum communication system.     

机载0.45 m卫星通信天线结构设计

根据载机平台的工作模式和环境要求,论述了机载0.45 m卫 星通信天线的结构设计过程,包括天线关键结构件的重量、几何尺寸、刚度强度等的优化设 计,采用有限元方法对天线结构模型进行了力学计算和仿真分析,并通过实验进行了验证。 研究结果表明,优化设计后的天线结构各项特性均能满足设计要求。该研究结论可推广至其 他机载天线的结构设计中。     

低轨卫星目标干涉ISAR三维成像方法

研究了在低轨道上运行的卫星目标的逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像问题,提出将干涉逆合成孔径雷达（Interferometric ISAR,IF-ISAR）成像技术应用于对卫星目标成像,并用此方法实现了对低轨卫星的三维成像。研究设计了卫星轨道模型和雷达天线空间配置,建立了卫星目标三维成像的几何坐标系,并对干涉成像的三维分辨率进行了估计。仿真结果验证了理论分析的正确性和成像方法的有效性。     

地球同步轨道星载SAR观测特性分析

地球同步轨道星载合成孔径雷达(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar,GEOSAR)具有超高的卫星轨道和超长的合成孔径时间,相比于目前的低轨星载SAR,GEOSAR在信号特性与成像信号处理方面变化显著.GEOSAR体制和理论方法的研究都要以GEOSAR自身的特性分析为基础.文中根据GEOSAR的星地几何关系对星下点轨迹、卫星速度与波束扫描速度、合成孔径时间、多普勒特性等观测特性进行了深入分析,然后在此基础上与典型低轨SAR进行比较,得出了相应结论.     

一种考虑反向缝的全球低轨卫星通信系统的波束排布方法

针对全球低轨卫星通信系统的动态性引起的反向缝区域覆盖问题,采用辐射场到地球覆盖区的转换方法,仿真分析了单个卫星服务区为圆形、椭圆和矩形时的全球覆盖情况,并采用椭圆子波束排布对椭圆和矩形的卫星覆盖进行了分析。结果表明,在不增加波束个数的前提下,采用波导缝隙阵的长椭圆子波束,单个卫星矩形覆盖可以有效解决卫星反向缝区域无法完全覆盖的问题。通过对多星影响下的载干比统计方法进行分析,得出这种卫星波束排布方法满足卫星通信的要求,为低轨卫星的天线波束设计提供了理论参考。