中继卫星的定轨方式研究与精度分析
发布时间：2021-07-22 13:17
为了适应人类航天技术的迅猛发展,各国都在积极完善、建立或筹备各自的跟踪与数据中继卫星系统这一天基测控系统,它以其高覆盖率、高数据率和多目标测控能力在空间技术发展中起到了极其重要的作用。我国的中继卫星系统也已立项,并且还专门成立了负责组织此项工作的部门。本文对各国跟踪与数据中继卫星系统的现状进行了介绍,讨论了中继卫星定轨的相关理论,在此基础上,主要对天地基联合定轨进行了较深入的研究,并用仿真模拟计算的方法对各种定轨的组合模式进行了精度分析与比较,最后针对我国的具体情况,进行了地基定轨和天地基联合定轨的研究,给出了相应的仿真结果。主要结论有:1)在本文的可见性条件下,对于单中继星单低轨星系统的情况,中继星和低轨星间的通视时段在60%以上。若系统中增加一颗中继星,则低轨星与中继星的通视时段在90%以上;若系统中增加一颗低轨星,则中继星与低轨星的通视时段也在90%以上,这对于数据采样和定轨构型都比较有利。2)天地基联合定轨三种模式——单中继星单低轨星系统、双中继星单低轨星系统、单中继星双低轨星系统——下,定轨后卫星的位置精度比初轨提高了两个量级左右,天地基联合定轨对系统内低轨星的位置改进明显优...
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TDRss组成示意图[‘l广义说来，TDRSS由空间部分、地面部分和用户部分组成，典型的跟踪与数据中继卫
图2.2a美国第一代TDRS[2]图2.2b美国第二代ToRS[2]国的第一代TDRS使用两个4.9m双网面可伞状展开S、Ku双频段单址天线。星载处理器性能的限制，由犯个螺旋天线接收的20个用户星同时发射的反向经星上线性相位调制后，转发到地面，在地面多址用户终端中完成伪码相关和再解调出各用户星的反向数据。由美国休斯公司制造的第二代TDRs相比较而言有了很大的进步叫。它利用Hs星平台，卫星质量3吨左右，在轨工作寿命长达巧年。星上有两个高精度万4.9m直径S、Ku、Ka三频段抛物面自跟踪天线，与用户星沟通高速数传星间链地表面有两组相控阵天线，由犯个贴片单元构成S频段多址反向链路接收阵，片单元构成S频段多址前向链路发射阵。在星上完成波束合成、解扩和波束指形成6条数传速率高达3Mbit/s的S频段多址反向链路，一条速率为3O0kbi珑向链路(分时服务)。对地面终端站的通信使用紧靠星体的2.4m直径的Ku频线。继卫星上的天线(抛物面和相控阵)数量主要取决于要同时服务的在轨航天器
图2.3美国白沙地面终端站地面部分主要是指地面终端站，它是TDRSS的天一地信息的汇集和交换中心，其基成包括对数据中继卫星通信的大口径K频段天线(数量与在轨TDRS相等)、射频收备、调制解调设备、测距测速终端、加密解密设备、TDRS测控设备、多址用户自适面处理设备、纠错编解码设备、站用时统、测控网通信接口等。地面终端站内设备很天任务不是很多的国家，调度天、地基测控网的网操作控制中心(NOCC)，用于TD用户星轨道计算的动力学中心、控制中心等设施也建在该终端站内。此外，地面终端设有用于用户星转发器联试的天线和测试设备，还可能有用于中继卫星发射入轨和应份的S频段测控设备。为提高TDRSS对地面最终用户的服务效率、适应能力，前、返向数据信息基本上地面终端站作处理，该站只负责射频链路的沟通与信息、传输。从航天器产生的视频信空一地链路传输到终端站后，通过射频解调、纠错解码后，经地面通信(含卫通链路)送往终端用户。遥测数据的分路、探测信息的零级处理和分析处理都由用户(卫星控中心、载人航天中心、有效载荷控制中心、数据归档和处理中心等)负责。这一过程称
【参考文献】：
期刊论文
[1]联合定轨技术发展综述及其在基于双星定位系统的近地卫星精密定轨中的应用[J]. 赵德勇,王炯琦,潘晓刚,王正明. 飞行器测控学报. 2006 (02)
[2]基于GPS的中、高轨道航天器定轨研究[J]. 刘海颖,王惠南. 空间科学学报. 2005(04)
[3]地球静止卫星精密测定轨技术的现状及发展[J]. 杜兰,郑勇,王宏,张云飞. 飞行器测控学报. 2005 (06)
[4]基于伪距和观测量的地球同步卫星动力学定轨研究[J]. 贾小林,焦文海,王刚,吴显兵,陈金平. 空间科学学报. 2004(02)
[5]跟踪与数据中继卫星系统的现状和发展[J]. 冯贵年,于志坚. 中国航天. 2004(01)
[6]利用GPS对地球静止轨道卫星定轨的可行性[J]. 余江林,柳东升. 中国空间科学技术. 2000(04)
[7]利用“双星”系统建立初级数据中继卫星系统（TDRSS）的探讨[J]. 易润堂. 电讯技术. 1995(02)
[8]中、低轨道卫星精密定轨的最新水平[J]. 张履谦. 遥测遥控. 1994(05)
[9]序贯处理与成批处理在定轨应用中的一些问题[J]. 周建华. 测绘学报. 1993(02)
博士论文
[1]GEO卫星精密定轨技术研究[D]. 杜兰.解放军信息工程大学 2006
硕士论文
[1]利用非差观测量确定GPS卫星轨道的方法研究[D]. 常志巧.解放军信息工程大学 2006
本文编号：3297227
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TDRss组成示意图[‘l广义说来，TDRSS由空间部分、地面部分和用户部分组成，典型的跟踪与数据中继卫
图2.2a美国第一代TDRS[2]图2.2b美国第二代ToRS[2]国的第一代TDRS使用两个4.9m双网面可伞状展开S、Ku双频段单址天线。星载处理器性能的限制，由犯个螺旋天线接收的20个用户星同时发射的反向经星上线性相位调制后，转发到地面，在地面多址用户终端中完成伪码相关和再解调出各用户星的反向数据。由美国休斯公司制造的第二代TDRs相比较而言有了很大的进步叫。它利用Hs星平台，卫星质量3吨左右，在轨工作寿命长达巧年。星上有两个高精度万4.9m直径S、Ku、Ka三频段抛物面自跟踪天线，与用户星沟通高速数传星间链地表面有两组相控阵天线，由犯个贴片单元构成S频段多址反向链路接收阵，片单元构成S频段多址前向链路发射阵。在星上完成波束合成、解扩和波束指形成6条数传速率高达3Mbit/s的S频段多址反向链路，一条速率为3O0kbi珑向链路(分时服务)。对地面终端站的通信使用紧靠星体的2.4m直径的Ku频线。继卫星上的天线(抛物面和相控阵)数量主要取决于要同时服务的在轨航天器
图2.3美国白沙地面终端站地面部分主要是指地面终端站，它是TDRSS的天一地信息的汇集和交换中心，其基成包括对数据中继卫星通信的大口径K频段天线(数量与在轨TDRS相等)、射频收备、调制解调设备、测距测速终端、加密解密设备、TDRS测控设备、多址用户自适面处理设备、纠错编解码设备、站用时统、测控网通信接口等。地面终端站内设备很天任务不是很多的国家，调度天、地基测控网的网操作控制中心(NOCC)，用于TD用户星轨道计算的动力学中心、控制中心等设施也建在该终端站内。此外，地面终端设有用于用户星转发器联试的天线和测试设备，还可能有用于中继卫星发射入轨和应份的S频段测控设备。为提高TDRSS对地面最终用户的服务效率、适应能力，前、返向数据信息基本上地面终端站作处理，该站只负责射频链路的沟通与信息、传输。从航天器产生的视频信空一地链路传输到终端站后，通过射频解调、纠错解码后，经地面通信(含卫通链路)送往终端用户。遥测数据的分路、探测信息的零级处理和分析处理都由用户(卫星控中心、载人航天中心、有效载荷控制中心、数据归档和处理中心等)负责。这一过程称
【参考文献】：
期刊论文
[1]联合定轨技术发展综述及其在基于双星定位系统的近地卫星精密定轨中的应用[J]. 赵德勇,王炯琦,潘晓刚,王正明. 飞行器测控学报. 2006 (02)
[2]基于GPS的中、高轨道航天器定轨研究[J]. 刘海颖,王惠南. 空间科学学报. 2005(04)
[3]地球静止卫星精密测定轨技术的现状及发展[J]. 杜兰,郑勇,王宏,张云飞. 飞行器测控学报. 2005 (06)
[4]基于伪距和观测量的地球同步卫星动力学定轨研究[J]. 贾小林,焦文海,王刚,吴显兵,陈金平. 空间科学学报. 2004(02)
[5]跟踪与数据中继卫星系统的现状和发展[J]. 冯贵年,于志坚. 中国航天. 2004(01)
[6]利用GPS对地球静止轨道卫星定轨的可行性[J]. 余江林,柳东升. 中国空间科学技术. 2000(04)
[7]利用“双星”系统建立初级数据中继卫星系统（TDRSS）的探讨[J]. 易润堂. 电讯技术. 1995(02)
[8]中、低轨道卫星精密定轨的最新水平[J]. 张履谦. 遥测遥控. 1994(05)
[9]序贯处理与成批处理在定轨应用中的一些问题[J]. 周建华. 测绘学报. 1993(02)
博士论文
[1]GEO卫星精密定轨技术研究[D]. 杜兰.解放军信息工程大学 2006
硕士论文
[1]利用非差观测量确定GPS卫星轨道的方法研究[D]. 常志巧.解放军信息工程大学 2006
本文编号：3297227
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/tianwen/3297227.html
