对低轨卫星星座天基测控服务模式的设计与应用.pdf
《对低轨卫星星座天基测控服务模式的设计与应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《对低轨卫星星座天基测控服务模式的设计与应用.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 :引用格式:姬涛,俞道滨,郭瑶,等对低轨卫星星座天基测控服务模式的设计与应用无线电工程,():,():对低轨卫星星座天基测控服务模式的设计与应用姬涛,俞道滨,郭瑶,羌胜莉(北京空间信息传输中心,北京)摘要:随着大规模低轨卫星星座的全面部署,对天基测控服务模式提出了新的挑战。分析了低轨卫星星座在常态运行、应急使用以及智能化应用中的测控需求;构建了新型天基测控服务系统,设计了前返向实时跟踪波束和全域静态波束组合应用的天基测控资源保障模式。提出了基于地面运管中心统一调度的天基测控服务模式,给出了即时计划驱动和“返向全时分发前向业务驱动”两种典型模式下的系统工作流程,归纳总结了所述服务模式产生的效益
2、。详细梳理了与所述服务模式相适配的卫星终端设计要求,明确了不同模式下的卫星终端工作状态。可用于指导后续对低轨卫星星座天基测控服务的工程化应用。关键词:低轨卫星星座;天基测控;应用模式;全时服务;卫星测控终端中图分类号:文献标志码:开放科学(资源服务)标识码():文 章 编 号:(),(,):,“”,:;收稿日期:基金项目:国家部委基金资助项目:引言“十四五”期间,我国在轨航天器数量将迅猛增长,卫星应用深度和效能显著提升,测控数传需求也同步大幅增加。特别是随着大规模低轨卫星星座的建设部署,多星并行管理、高时效性测控和星间指令协同等使用需求应运而生,对天基测控系统服务模式提出了新的挑战。美国拥有规
3、模最大、技术最先进、应用最广泛的天基测控系统。美国跟踪与数据中继卫星系统()主要为美国国家航空航天局()提供数据中继服务,可实现的全球覆盖,具备为低轨卫星星座提供天基测控和数据传输服务的能力。从能力的发展演进来看,不断改进的返向多址技术和前向有限波束资源快速服务技术是其更新工程与应用 年 无线电工程 第 卷 第 期 换代的主要内容,包括按需接入业务()、多址快速前向业务()和增强业务()等。由于美国天基测控系统的卫星数量较多且功能更加完备,通过全球同步轨道多节点的配置分布,星上多频段多载荷组合应用,具备高效的天基测控服务模式。而国内天基测控系统的卫星数量较少,且分布在有限的同步轨道节点上,现有
4、卫星资源预分配的天基测控服务模式将无法为大规模低轨卫星提供全球覆盖、高实时、可靠便捷的天基测控服务。本文梳理了大规模低轨星座的天基测控需求,提出一种全域多波束静态覆盖和动态跟踪波束机动调整相结合的天基测控服务方法,详细论述了服务模式、工作流程及产生效益,设计了用户侧低码率测控业务“返向全时分发前向业务驱动”和中码率测控业务即时服务工作模式。分析了与所提天基测控服务模式相适配的卫星测控终端设计要求,实现对涉及源网端各要素多节点的设计。低轨卫星星座测控需求低轨卫星系统一般是指多个卫星构成的可进行实时信息处理的大型卫星系统,其在轨卫星的分布称为卫星星座。低轨卫星星座具有可批量研制、快速部署、大容量、
5、低时延和全球覆盖等特点,可为各类用户单位提供方便、快捷、稳定的应用服务,如资源普查、信息通信和气象预报等。低轨卫星星座在轨运行期间,地面中心需通过测控系统完成对卫星遥测信息的获取以及卫星遥控指令的上注,实现对低轨卫星星座的高效应用。该类测控需求面临的主要难题在于卫星数量较多、星座构型复杂和使用模式多样等,地面中心在实施测控时需考虑低轨卫星星座的全时状态监视、应急测控支持和网络化信息协同等使用需求。综合来看,低轨卫星星座的测控需求主要体现在以下方面:常态运行时,星上判断其运行状态是否正常,通过测控系统实时建立与地面中心间的返向测控通道,向地面中心实时回传卫星正常()警告()异常()的综合态势信息
6、,地面中心通过解析该信息,实时监视星上状态。应急情况下(如卫星平台出现故障等),地面中心通过测控系统建立与卫星间的前向测控通道,实时、高效完成遥测数据的回传和遥控指令的上注,实现对在轨卫星的应急处置。智能化应用中,随着卫星平台自主运行能力不断提高,星上智能化处理的数据可即时、快速回传。同时,部分在轨卫星可根据任务需要直接向测控系统提交协同指令数据,以实现与星座内指定的其他卫星协同工作。地面中心在接收后实时将该协同指令数据转发至待协同目标,实现星座网络化信息互联互通。对于上述低轨卫星星座的测控需求,基于同步轨道卫星的天基测控系统具有天然优势,卫星波束对低轨空间的任一目标均可视,并可支持综合态势信
7、息、遥控指令和协同指令数据等各类业务。传统天基测控系统在覆盖范围、服务目标数量和系统响应速度等方面还存在一定的局限性,需对其进行优化升级,针对不同场景下的测控使用需求,开展测控服务模式的创新性设计,实现对低轨卫星星座测控服务能力的全面跃升。新型天基测控系统新型天基测控系统是指在同步轨道卫星部署多址相控阵天线,采用在地面系统进行返向可扩展多波束形成、在星上进行前向数字波束形成的总体技术路线,可并行生成前返向实时跟踪波束与返向全域静态波束,实现在视场范围内对低轨卫星星座的全域覆盖,同时对指定空域低轨卫星进行机动覆盖,为所有目标提供实时的中低速测控服务。该新型天基测控系统可大幅提升卫星波束覆盖范围、
8、波束指向调整速度及多任务并行实施等方面能力。其中,对于前向实时跟踪波束,由地面依据用户星运动轨迹上注卫星波束形成参数,星上计算机接收并解析后,为指定空域的部分低轨卫星提供测控服务;对于返向实时跟踪波束,主要基于卫星下传信号,地面依据用户星运动轨迹实时运算后,为指定空域的部分低轨卫星提供遥测服务;对于返向全域静态波束,由地面依据多个既定指向固定运算后,为视场范围的所有低轨卫星提供遥测服务。在所有低轨卫星上搭载适配的测控终端后,可与上述各类波束组合应用,同时地面中心各单元协同配合,能够满足低轨卫星星座在常态运行、应急及智能化应用等方面的测控需求。主要的组合应用方式包括:通过对前返向实时跟踪波束的组
9、合使用,可支持连续的遥测遥控与数传业务,按照多址资源即时计划驱动的服务模式,为低轨卫星提供中码率测控业务的即时服务,可满足在轨应急处置、星上智能处理数据快速回传等使用需求。通过对全域静态波束和前向实时跟踪波束工程与应用 的组合使用,可支持短报文相关业务,按照“返向全时分发前向业务驱动”的服务模式,为低轨卫星提供低码率测控业务的全时服务,可满足卫星在轨运行状态监视、遥控指令快速上注和星座内卫星协同工作等使用需求。东、中、西个节点的同步轨道卫星部署后,可实现新型天基测控系统的组网运行,通过全域静态波束可实现对全球范围低轨卫星轨道空间的无缝覆盖,具备对低轨卫星星座的覆盖能力,进一步通过多业务接续式传
10、输、多用户移动性管理和多波束一体化调度等方式,构建广域覆盖的天基中低速信息传输链路,实现由全球波束可达向全球波束常驻的升级,为低轨卫星星座提供全球泛在的天基测控服务。对低轨卫星星座的测控服务模式在上述新型天基测控系统中,为适应低轨卫星星座全球分布、随时接入的测控使用特点,设计了基于地面运管中心统一调度多波束资源及数据分发服务的工作模式及流程,在大规模低轨卫星常态运行时的在轨健康状态管理、特殊情况下的应急测控及智能化应用中,可全面发挥新型天基测控系统的服务效能。服务模式及流程新型天基测控系统服务模式包括多址资源即时计划驱动模式和“返向全时分发前向业务驱动”模式,二者相对独立、相互补充。在地面运管
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 卫星 星座 测控 服务 模式 设计 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。