跟踪与数据中继卫星系统发展与研究
第四章 跟踪与数据中继卫星系统——概述
TDRSS改进了统一载波系统中用频分复用来统一完成各种 测控功能的方案，而采用时分复用和扩频复用来实现多 种测控功能和数传功能的统一。 这种“时分/扩频”统一的原理，包括6个主要的技术要 素： ① 时分复用。 ② 一码多用。 ③ I/Q正交复用。 ④ 纠错编、译码。 ⑤ 高速数传技术。 ⑥ 扩频测距。
覆盖率=2(α+β)/2π
③中继卫星到地心的连线既不垂直于用户星轨道平面， 也不平行于用户星轨道平面，覆盖率介于两者之间，用 户星一个轨道周期内既可能出现地球遮挡，也可能完全 覆盖。
TDRSS的特点表现在，它既与同步卫星通信不同，又与“TT&R” 不同。它与同步卫星的区别： ①TDRSS要对用户星定轨。 ② TDRSS测控目标为高速空间飞行器；而卫星通信的用户为 地球表面的卫星通信固定站或速度较低的移动通信站。 ③ TDRSS要进行高速数据中继传输。 ④ TDRSS能进行多目标测控通信。其多址通信的方法，包括 码分多址和时分多址，并采用了TDRS星载相控阵天线及其多 波束地面形成等新技术。
②中继卫星位于用户星轨道平面时，中继 卫星跟踪用户星，覆盖用户星是最差的。 图中，弧ABCD的长度是用户星的可见弧段， 也就是中继卫星对用户星的覆盖弧段。
Re Re 2 α +β =2 arccos +arccos Hs+Re Rs
地 面 终 端 站
中 KSA正向（S频） 继 卫 遥控、跟踪 星 KSA反向（K频）
遥测、跟踪
电气
TDRSS发射运载器
结束
在TDRSS中，对用户航天器的定轨，采
RR 2
用的方法是：“动力学”法。（ R R 法） 利用地面终端站→中继卫星→用户航天器→中继卫星 →地面终端站的双向测距测速数据来定轨，电波的传 播顺序为t 0 →t 1 → t 2 → t 3 →t 4
航天测控和通信系统(王新升)
9
2. 卫星测控信道传输及测控的基本原理
2.2航天通信技术的三种情况
对地观测卫星，除测控信道(点频)外，采用另一个 信道单独传送高数据率的遥感数据，该类信道是单 向下行； 载人航天器，除测控信道外，其通信信道中除对地 观测，空间科学实验和空间生产数据外，还有航天 器之间的话音通信，电视信号等，数据传输双向交 互，具有上行和下行； 专门分化出经营通信及广播的卫星，通信为双向， 广播为单向的。
LS LA LP
极化损耗；
L RP
为接收天线指向损耗； 为天线增益；
GR
L r c 接收天线至接收机之间馈线带来的馈线损耗； SF
为系统设计时预留的安全因素
14
3. 航天器测控与通信分系统设计
3.1遥测分系统设计
1)遥测基带信号格式
帧同 步码 帧号 1路 2路 3路 全帧 计数 副1'路 副2'路 N-3 路 N-2 路
d l ct l
；其中距离差是由两
个接收点接收电磁波的相位差 t 计统、角饲服系统、天线机座及与上述系统相配套的计算 机、时统、角引导设备等组成，原理是直接测出接收跟踪天线波束的指向，测角的精度取决于天线波 束的宽度，跟踪饲服系统的精度，接收机灵敏度等因素。
CAST2000平台
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3. 航天器测控与通信分系统设计
3.3 小卫星测控系统实例
*小卫星的主要技术指标
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3. 航天器测控与通信分系统设计
3.4跟踪分系统设计
跟踪分系统的功能包括：角跟踪、测距、测速功能
1)角跟踪方法
a)干涉仪法 卫星发出的无线电传输到地面相距为 L 的两个不同接收点 R1、R2 的距离差 d，则 c o s
中继卫星系统用户终端关键技术分析
中继卫星系统用户终端关键技术分析熊小莉【摘要】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.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2010(050)007【总页数】5页(P16-20)【关键词】TDRSS;中继卫星系统;用户终端;数字化综合基带;自动增益控制;相参转发【作者】熊小莉【作者单位】中国西南电子技术研究所,成都,610036【正文语种】中文【中图分类】V556.81 引言中继卫星系统是一个利用同步卫星和地面终端站对中、低轨飞行器(用户星)进行高覆盖率测控和数据中继的测控通信系统。
目前，美国NASA的中继卫星系统——跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)已发展到第二代，第三代系统正在论证之中；欧空局也于2001年发射了第一代数据中继卫星Artemis，并于2003年投入使用，将于2010年到达寿命期，欧空局正在进行第二代数据中继卫星系统(EDRSS)的方案构想；我国的“天链”一号中继卫星系统也于2008年4月投入使用。
中继卫星系统具有跟踪测轨和数据中继两方面的功能，同时具有全轨道跟踪多个用户星以及高速数传的能力，代表了新一代天基测控系统的发展方向[1]。
中继卫星用户终端与中继卫星、地面站构成了跟踪与数据中继卫星系统。
中继卫星用户终端安装在中、低轨道的用户航天器(或其它用户平台)上，是外部信号与用户航天器内部设备之间的接口设备。
它通过中继卫星与地面站建立前返向链路，完成信号的接收和发送，通过总线接口与用户航天器的指令分系统、数据分系统、遥测分系统相连接，完成对用户航天器的测控和数据传输。
中继卫星系统用户终端是中继卫星系统的重要组成部分，它不仅具有遥控、遥测、测距、测速功能，还能进行数据的中继传输，因此，其性能的优劣将直接影响系统对用户航天器测轨跟踪与数据通信质量[2]。
近空间跟踪与数据中继系统的初步设想
’
Ｄａ ｌｙ Ｓ ｓｅ Ｔ Ｓ ａ ｔ Ｒｅ ｙｔｍ（ ＤＲ ） ａ
Ｌ Ｕ ｉ — ｉｇ Ｉ Ｊａ—ｘｎ
（ ｏ ｔ ｅｔ ｈｎ ｓ ｔｔ ｏ ｌ ｔ ｎｃＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｃ ｅ ｇｕ６ ０ ３ ， ｈ ａ Ｓ ｕ ｗ ｓ Ｃ ｉ Ｉ ｔｕｅ ｆ ｅ ｒ ｉ ｅｈ ｏｏ ， ｈ ｎｄ １０ ６ Ｃ ｉ ） ｈ ａ ｎ ｉ Ｅ ｃｏ ｇ ｎ
ｓ ｓ ｔｅ ｄｆｅ ｅ ｃ ｔ ｅ ｔａ ｄ ＴＤＲＳ ｄｉｃ ｓ ｅ ｔ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｇ ｖ ｓａ ｓｍｐ ｅ ｐ ｏ ｏ ａ ｓｕ ｅ ｉ ｒ ｎ ｅ ｂｅｗｅ ｎ ｉ ｎ ｈ Ｓ， ｓ ｕ ｓ ｓ ｉ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ， ｉ ｅ ｉ ｌ ｒ ｐ ｓ ｌａ ｓ ｍｐｔ ｎ， ｎ ｓ ｉ ｏ ａｄ ｐ ｅ ｅ ｔ ｈ ｕｅ ｔｏ ｏ ｕ ｔ ｅ ｅ ｅ ｒ ｈ． ｒ ｓ ｎｓ ｔ ｅ ｑ ｓｉｎｓｆｒｆ ｒｈ ｒｒ ｓ ａ ｃ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ｅ ｒｐ ｃ ｅ ｏ ｒ ｆ； ｎ ａ ｓ ａ ｅ ａ ｒ ｃ ａｔ ＴＤＲＳ ｗａ ｏ ｓ；ｃ ｖ ｒ ｇ ａ ｇ ｉｔ ｒ—ｓ ｔ ｌｉ ｉ ｋ Ｓ； ｙ ｌｓ ｏ ｅ ａ ｅ ｒ ｎ ｅ；ｎ ｅ ａｅｌｔ ｌｎ ｅ
图 １ 跟 踪 与 数 据 中继 卫 星 系 统 组 成 示 意 图
它 的前 向和返 向传 输通 道 中包 括 以下 链路 ：
（ ） ａ频 段 单 址 链 路 （ Ｓ ： 于 传 输 ３０ １Ｋ Ｋ Ａ） 用 ０ Ｍｂｔｓ ｉ 以上 的返 向高速 单路数 据 ； ／
Ｔ Ｒ Ｓ比较 ， ＤＳ 先对后者作简要介绍。
Ｔ Ｒ Ｓ的组 成框 图如 图 １ 示 。 Ｄ Ｓ 所
（ ） 频段单址链路（ Ｓ ： ２ｓ ＳＡ） 用于传输 ３Ｍ ｉｓ ｂ／ ｔ 以下 的单 路 数据 ； （） ３ Ｓ频 段 的多 址 链 路 （ ＭＡ） 采 用 相 控 阵 多 Ｓ ： 波 束 天 线 的 “ 分 ＋码 分 ”多 址 通 信 ， 用 于 空 适
《电讯技术》专题资料《跟踪与数据中继卫星系统与技术的新发展》已出版
侯 瑞 玲 （９５ ， ， 南 安 阳人 ， 士 研 究 生 ， 要 研 １８ 一）女 河 硕 主 究 方 向 为 通信 信 号 处 理 、 扩 信 号 同 步技 术 。 直
ｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｓｇ ￣ ｐｏ ｅｓｎ ｎ ｉｎ ｌｓｎ ｈ ｏ ｉ ｔ ｎ． ｏ ｎｃ ｔ ｉｎ ｏ ｒ ｃｓｉｇａ ｄ ＤＳ ｓｇ ａ ｙ ｃ ｒｎｚ ｉ ａｏ
《 电讯 技 术 》 专题 资 料
《 跟踪与数 中继卫星 系统与技术的新发展》 已出版
自美 国于 ２ 世 纪 ６ 年 代提 出“ ０ ０ 跟踪 与数据 中继 卫星 系统 （ Ｄ Ｓ ） 的设 想 以来 ， Ｔ Ｒ Ｓ” 天基 测控 网的概念 已从 理论 变为现 实 。美 国建成 了由两代卫 星共 ９ 在轨星 和 ３个 地 面终 端站 组成 的完善 系统 ， 洲 和 日本 也 先 颗 欧 后 发射 了中继卫星 系统 的实验 星 ， 进行 了关键 技术实验 ， 累了一定 的实践 经验 。数据 中继卫星 系统 的成 功 积 应 用不仅实 现 了对 中低轨航 天器 的 １０ ０ ％测 控覆 盖 ， 也为 大量 军 用和 民用 用 户解 决 了低 速 和高 速数 据 传输
Ｅ ａ ： ０７ １３ ｔｍ ｍ ｉｊ ２ ＠ ６ ．ｏ ｌｘ
张 天 骐 （９１ ， ， １７ 一）男 四川 眉 山人 ， 为 重 庆 邮 电大 学 教 现 授， 主要 研 究 方 向 为通 信 信 号 的 调制 解 调 、 处 理 、 经 网络 盲 神 实现及 ＦＧ 、ＩＩ 现 ； Ｐ Ａ Ｖ＿ 实 Ｓ
速率上 每 日需要 传输 的数据量最 高将达 到太 比特 级 ， 速率 用户 的数 量也 将 大大增 加 。如何 满 足新 形势 下 低 的需求 ， 为未来数 据 中继卫 星 系统 面临 的极 大挑 战。为此 ， 国提 出 了建 设第 三代 Ｔ Ｒ Ｓ的方案 ， 成 美 ＤＳ 欧洲 也 提出 了建设 第二代 Ｅ Ｒ Ｄ Ｓ的设 想 。新 的通信频 率 （ ａ ｗ 频段 ） 激光通 信 、 Ｋ和 、 多址业 务 （ Ｍ 、 需分 配制 度 Ｓ Ａ）按 和波束形成 等技术 已成为 国外新一代 中继卫 星系统 的亮点 。 在上述 背景下 ， 了促进 学术交 流 ， 电讯 技术》 为 《 编辑部 编辑 出版 了《 跟踪 与数 据 中继卫 星 系统 与技 术 的 新发展 》 专辑 。该 专辑 不仅收 录了科研人 员在 中继 卫星 Ｓ ＭＡ多址通 信 技术 、 波束 相 控 阵天线 和 多波 束形 多
国外跟踪与数据中继卫星的发展(上)
能力可供美 国侦察局保 密的 ” 长曲棍球 雷达成像侦察卫
星和国防部 的少数其他 卫星使 用。 Ｔ Ｓ ＤＲ Ｓ的经济效益也是可观的 。 系统 年投入的运行 该 费用约 ６ ０ ５０万美元 ．其经济效益不仅表现在大量民用中． 低轨道航 天器 为使用该系统所交纳的费用 ．仅军用中 、低
覆盖 ． 转发地球站对 中 低轨道航天器 的跟 踪测控信号 ． 并
对中、低轨道航天器发回地面 的数 据、图像和话种 卫星组 网就可 以对轨道 高度在２０ ２ ０ ｋ ０ ～１００ ｍ范围内的所有航 天器提供连续 的跟踪
务需 求 尤其是空 间站的需求 。所 以 １ ９ 年起 美国航 ９５ 空航 天局 （ ＮＡＳ Ａ）开始计 划发 射三 颗更先进 的第二 代
括Ｓ波段多址 Ｓ 波段单址和 Ｓ 波段航天飞机 、 ｕ Ｋ 波段单址
和 Ｋｕ 段 航 天 飞 机 。 波
倍 多。同时 ． 每年还节省维修和操作 这些地球测控站的费
用达 ３ 美元 。 亿
（ ）跟踪业务 ．它包括 测量 中，低轨卫星的单向和双 ３
向距离及其变化率 ．精确测定它们的轨道。 不过 ，直至 １ ９ ９ ３年 １月第六 颗 ＴＤＲ Ｓ卫星发 射后 ．
除美国外 ． 前苏联／ 俄罗斯也发展 了跟踪与数据中继卫 星网 ．曾实现 了和平号空间站与地 面的实时通信 。一开始 它就能与宇宙一７ ０ １０ 数据中继卫星通信 ． 使和平号空间站每 绕地球一 周．可与地面通信 ４ ０分钟 ．比礼炮号长得多。在 三颗数据中继卫星发射至 ９ ５Ｅ、ｌ 。 和 ｌ０ｗ 轨道位置 ６ｗ ６。
星上处理技术
星上处理技术[英文名称] on board processing technology[定义]为了卫星通信能与宽带综合业务数字网（ISDN）、异步转移模式（A TM）标准兼容，卫星与光缆无缝连接，卫星必须克服带宽、传输质量、时延、雨衰及保密等问题，还必须具备星上交换能力。
因此，只有通过星上处理技术来实现。
星上处理技术包括：比特再生、前向纠错、基带解调、路由切换、编路、功率可控矩阵、信道带宽可调（数字滤波）、波束成形、多波束天线和切换以及星间链路等技术。
[国外概况]1976年发射的林肯实验卫星（LES）－8、LES－9两颗军用实验卫星上，首次进行了简单的比特再生和几个波束的多波束天线技术等星上处理技术实验。
由于这一技术可以降低干扰、改善信道质量，在随后的军用通信卫星中普遍采用了此项技术。
在1975年发射的国际通信卫星Intelsat-IV A，采用了两个波束的天线，从此，多波束天线技术开始发展。
80年代，由于商用通信卫星的飞速发展，静止轨道频率资源短缺，而多波束的频率复用特性使其具备了巨大优势，从而得到迅速发展。
从几个波束发展到了几十个、上百个波束，技术也发生了根本性的变化。
目前，除了多波束频率复用特性外，提高卫星有效各向同性辐射功率（EIRP）从而降低对地面终端的要求，也越来越受到重视。
但不同波束之间的用户连接困难问题，则需要连接不同波束的微波切换矩阵。
1991年1月发射Inteolsat-F1及随后发射的F2首次采用了微波切换矩阵，实现了6个波束之间的互连。
1993年9月发射的先进通信技术卫星（ACTS）是美国国家航空航天局（NASA）为保持美国在通信卫星领域的领先地位而研制的一颗具有多项星上处理技术的先进技术实验卫星。
它开创了星上处理技术的新局面。
有众多美国公司参与了ACTS计划的先期研制，从而使他们在星上处理技术方面前进了一大步，并为其以后的发展打下了牢固的基础。
其中摩托罗拉公司开发了星上基带交换技术、TRW、Loral等公司研制了点波束天线技术和微波交换矩阵、电磁科学公司研制了波束成形网络、TRW、休斯等公司研制了Ka频段发射和接收设备、Comsat和BBW公司开发了网络控制技术。
《航天器概论》
《航天器概论》综合作业 201201003017 陈献琪
小） 优点：密度低、模量高、强度高、可设计性强、热稳定性高、二次加工少、有独 特的物理化学性能 缺点：横向和层间性能差、韧性差、二次加工性能差、质量稳定性差、耐热耐湿 性差、成本高、耐空间环境能力差、不适宜在室温下长期储存和时间长 10. 请阐述被动姿态控制与主动姿态控制等几种典型方式的工作原理，并比较它们的优 缺点。 答： 被动和主动姿态控制的工作原理： 1） 被动姿态控制：航天器姿态被动稳定系统是利用自然环境力矩或物理力矩资源， 如自旋、重力梯度、地磁场、太阳辐射压力矩和气动力矩等以及它们的组合， 来控制航天器的姿态。 （1） 自旋稳定：利用航天器绕自转轴旋转所获得的陀螺定轴性在惯性参考空 间定向。 （2） 重力梯度稳定：重力梯度稳定利用航天器各部分质量在地球引力场中受 到不等的重力，使绕圆轨道运行的刚体航天器的最小能量轴趋向于稳定 在当地垂线方向。 （3） 磁稳定：被动磁稳定一般通过在航天器上安装产生磁矩的永久磁铁或线 圈来实现。 （4） 气动稳定：航天器在轨运行时大气中气体分子与航天器表面碰撞将产生 气动力和气动力矩。通过设计良好的航天器质量分布特性和航天器气动 外形能使卫星姿态对迎面气流方向稳定，称为气动稳定方式。 （5） 辐射压稳定：航天器表面受到空间辐射源（主要是太阳）照射时，入射 光对卫星表面产生一净压力，各处表面的净压力的综合效应产生合成辐 射压力和合成辐射压力矩。 （6） 组合被动稳定：把上述的稳定方式适当的组合起来，即构成组合被动稳 定系统，例如组合采用磁稳定和动力梯度稳定。 2） 主动姿态控制：航天器姿态主动稳定系统，从控制原理上看，就是三自由度的 姿态闭环控制系统，又称三轴稳定系统。姿态控制器由电子线路和航天器载计 算机完成控制规律和控制逻辑。 （1） 轴喷气控制系统：以喷气发动机（或推力器）为执行机构的三周稳定姿态控 制系统是一种主动式零动量姿态控制系统。 （2） 角动量交换装置：长寿命高精度的三轴姿态稳定航天器，在轨道上正常工作 时，普遍采用角动量交换装置（包括固定安装的动量轮，控制力矩陀螺及框 架动量轮）作为姿态控制系统的执行机构。 优缺点： 姿态稳定 控制系统 优点 缺点 备注
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跟踪与数据中继卫星系统发展与研究张男摘 要：跟踪与数据中继卫星是航天技术发展的必然趋势。
本文主要研究了各国跟踪与数据中继卫星系统现状，并对其未来发展进行了探讨。
关键词:跟踪与数据中继卫星系统；跟踪与数据中继卫星Development And Research Of Tracking and DataRelay Satellite SystemAbstract: Tracking and data relay satellite is the inevitable trend of the development of Aerospace Technology ，This paper mainly researches the tracking and data relay satellite system status quo, and the future development are discussed.Keywords: Tracking and Data Relay Satellite System ；Tracking and Data Relay Satellite0引言跟踪与数据中继卫星（TDRS ）是装有跟踪与通信转发设备的地球同步静止轨道卫星，用于中、低轨道的航天器与航天器之间、航天器与地面站之间提供数据中继、连续跟踪与轨道测控等服务，其有利的空间位置可以有效地提高地面站的传输效率，满足各种航天器实时通信的要求。
美国是最早研制中继卫星的国家，20世纪80年代初开始陆续进行TDRS 的发射部署，目前已有两代共8颗中继卫星在轨组网运行，具备全球轨道覆盖能力，计划在2012年补充三代TDRS 来满足2025年前的用户需要[1]。
俄罗斯继承了前苏联的航天遗产，其卫星数据中继网主要包括军用急流（POTOK ）和民用射线（LUCH ）系统[2]。
欧洲航天局发展ARTEMIS 计划和DRS 计划，现仅有一颗阿蒂米斯试验型中继卫星在轨[3]。
日本制定了包括ETS-VI ，COMETS ，OICETS 和DRTS 四部走的发展策略，现有一颗数据中继试验卫星在轨[4]。
我国从2008年至今已发射在轨“天链一号”01、02号星，形成了覆盖国土大经度间距的中继卫星系统，有效提高了我国航天测控水平。
1美国数据中继卫星20世纪60年代，NASA 为了向用户提供更高的近地轨道覆盖率以及规避国外建设地面站的需要，开始研究和设计军民两用跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS ）。
1976年，NASA 正式启动了第一代TDRS 的研制工作；到1988年，美国建立TDRSS 的两节点空间体系，从而能够为TDRSS 用户提供全时段覆盖服务；目前，TDRSS 系统已 图1 TDRSS 配置（2010年12月）发展成6颗一代卫星（F1-6）、3颗二代卫星（TDRS H 、I 、J）和三个地面站组成的完善系天地链路大西洋地区（TDRS-F4，F10）多址天地链路白沙综合设施备份节点（TDRS-F9）太平洋地区（TDRS-F5，F6）印度洋地区（TDRS-F7，F8）南极（国家科学基金会）（TDRS-F3）到关岛的天链路K 和S 频单址S 频段单址天地链路统。
如图1所示。
1983~1995年，美国相继把6颗一代TDRS送入轨道，一代星上有两副能够同时提供S、Ku频段业务的单址天线（SA）以及1副S频段多址（MA）相控阵天线，对于多址业务，由于当时技术水平以及卫星平台对载荷的重量和空间等约束，采用了地面波束形成的方式，由白沙地面终端站（WSGT）进行星地链路控制及中继转发。
2000~2002年，为满足日益增强的通信业务需求，尤其是空间站的需求，美国又先后发射了3颗二代TDRS，与一代星相比，二代TDRS主要有以下变化：①增强了多址业务返向（MAR）性能，这主要是考虑到将部分S频段单址（SSA）用户迁移到MA业务上；②单址天线增加了Ka频段业务，这是因为NASA的频率分配主要是在该频段且打算将未来的用户迁移至Ka频段；③增加了在地球同步轨道上并置TDRS的能力（共位），在必要时由2颗部分工作的TDRS提供由1颗全功能卫星所提供的服务；④对200km高度用户航天器轨道覆盖率为100%。
2006年，NASA分析TDRSS需求及在轨TDRS剩余寿命，认为需要在2012年补充该星座，启动了三代TDRS（TDRS-K&L+M&N）的研发采购工作。
在技术上，三代TDRS将基于二代TDRS设计，遵循一代TDRS的地面形成S频段多址返向波束体系结构，继续提供按需接入业务，保留支持TDRS共位的双频段测控（TT&C）但要求升级星上指令和遥测链路安全系统（COMSEC）。
美国一、二代TDRS性能特点如表1所示。
表1 美国一、二代TDRS性能特点[5]除了军民两用的TDRS系统，美军还拥有军用“卫星数据系统”（SDS），目前已发展两代8星，采用倾角为57°的大椭圆轨道，远地点位于西伯利亚上空，能够对地球两极以及高纬度地区提供良好的波束覆盖，现主要为锁眼-12（KH-12）光电成像侦查卫星和其他电子侦查卫星提供双向中继信息，同时为极地战略核力量提供GEO军事通信卫星难以覆盖的中继服务。
2俄罗斯数据中继卫星1976年，前苏联开始发展第二代全球指令和控制系统（GKKRS），包括民用射线（LUCH）系统和军用急流（POTOK）系统。
LUCH系统首先采用通信卫星搭载其数据中继转发器方式（如利用地平线-5（Gorizont-5））卫星搭载LUCH数据中继转发器；利用虹（Raduga）卫星搭载Ku波段的LUCH数据中继转发器），从而以较低投入建立了广泛的通信能力和中继能力。
从1985 ~1995年，前苏联先后发射了5颗二代专用LUCH通信与数据中继卫星，由LUCH卫星组成的卫星数据中继网（SDRN）类似于美国的TDRSS，分为东部、中部、西部三个独立网络，卫星装载3台Ku频段转发器和抛物面单址天线及多址相控阵天线，与用户航天器间的链路主要使用15.05GHz（返向链路）和13.52GHz（前向链路）可用带宽为34MHz，与莫斯科、哈巴洛夫斯克地球站的跟踪、遥测和控制业务使用10.82GHz、11.32GHz和13.7GHz3个波段，来自地球站的馈电前向链路使用14.62GHz，LUCH系统还拥有两条高速数据链路，可以实时传输和平号空间站的电视画面。
POTOK系统采用C频段相控阵天线，主要为光电成像侦查、海洋监视等军用卫星提供双向中继信息，1982~2000年共发射了10颗POTOK卫星。
3欧洲数据中继卫星1989年，欧空局（ESA）制定了数据中继和技术任务（DRTM）计划，该计划包括高级中继和技术任务（Artemis）和欧洲数据中继卫星系统（EDRSS）两部分[6]。
ESA于2001年发射了第一代数据中继卫星Artemis，并于2003年投入使用，该卫星为技术试验卫星，用于数据中继的星间链路只有Ka频段，Ka频段前向链路为27.5~30GHz，返向链路为18.1~20.2GHz，全向等效辐射功率（EIRP）为43dBW，带宽为234MHz，数据传输速率为50Mbps，比特误码率＜10-6。
Artemis卫星具备激光通信终端，与法国Spot-4光电成像侦查卫星间具备星间激光链接能力，如图2所示。
2009年，ESA正式启动EDRSS计划。
与Artemis相比，二代EDRS卫星上有2条S频段单址线路和2条Ka频段单址线路，S、Ka频段单址图2 Artemis与Spot-4进行星间激光通信业务共用一副天线，S频段单址线路与美、日中继卫星兼容；在实用型EDRS卫星的星间链路中，还将增设S频段多址业务，其多址阵元前向链路为24个，返向链路为48个，与Artemis 在某一时刻只能处理一个用户航天器相比，EDRS可同时提供多个数据信道，至少在前向链路可增加1个以上用户，返向链路增加2个以上用户。
4日本数据中继卫星日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的中继卫星计划实施四步走的发展策略：第一步利用技术试验卫星-6（ETS-6）进行空间网络系统的操作技术试验和数据中继试验；第二步利用通信工程试验卫星（COMETS）进行S/Ka双波段轨道间链路通信跟踪试验；第三部利用光学轨道间通信工程试验卫星（OICETS）进行光学通信试验；第四步是在上述试验取得成功的基础上发射2颗实用型数据与中继卫星组成数据中继系统（DRTS），如图3所示。
ETS-6于1994年8月发射，虽未进入预定轨道，按仍进行了S频段中继链路、Ka频段中继链路、激光通信链路数据中继试验。
COMETS于1998年2月发射，具有S频段中继链路、Ka频段中继链路、轨道间通信设备，可向用户航天器提供S、Ka频段双向通信链路，原计划与日本ADEOS卫星进行中继试验，并与NASA、ESA的卫星进行系统互操作试验，但因为火箭故障使卫星受损无法使用。
OICETS于2005年8月发射，该卫星是一种空间光通信技术轨道验证卫星，主要用于完成低轨道与高轨道间激光通信试验，OICETS的返向数据传输率可达50Mbps，前向数据传输为2Mbps，与欧洲Artemis卫星可实现双向光学链路通信。
日本最终计划发射2颗实用型DRTS，卫星装载2副Ka/S频段反射器天线，其S频段前向链路频率为2.205~2.110GHz，带宽10MHz，数据率300Kbps，返向链路频率为2.220~2.290GHz，带宽20MHz，数据率3Mbps；Ka频段前向链路频率23GHz，带宽30MHz，数据率30Mbps，返向链路频率26GHz，带宽300GHz，数据率300Mbps。
图3 日本中继卫星发展策略5发展趋势随着空间技术研究的进一步发展，未来的跟踪与数据中继卫星将实施一系列改造升级计划，以适应未来用户的需求。
1)面向小卫星用户的适应性改造。
未来航天器将朝更小、更便宜、更大规模方向发展，小卫星用户将成为主流。
目前，TDRSS系统为适应小卫星用户正在开展两项研究：一是研究第四代TDRSS应答机。
小卫星利用TDRS的主要障碍是目前TDRS应答机所需成本、体积和功率较高，第四代应答机的研究可以使小卫星用户在使用TDRS时受卫星设计的影响不比使用地面终端时大；二是“需址”技术研究。
该技术消除了与多址调度相关的过境和操作复杂性，使用户利用“先进先出”优先系统根据需求自主使用多址业务。
2)Ka频段逐步替代Ku频段。
随着航天技术的发展，近地用户航天器的数传速率要求越来越高，最高已达1Gbps，需要传输带宽800MHz。
Ku频段在国际电信联盟（ITU）中仅为二级用户，受地面干扰源地-空干扰日益严重，而Ka频段可以有效解决宽带通信抗干扰问题。