美国发射首颗第三代“跟踪与数据中继卫星”
经典雷达资料-第22章 天基雷达(SBR)系统和技术-2
SBR系统的优缺点当传感器要完成探测太空、海洋和空中目标任务及完成导弹防御任务时，可考虑使用SBR。
与陆基雷达相比，这些部署在太空的雷达具有以下优点：（1）空间和时间覆盖范围仅受选定的轨道和卫星的数目限制。
如图22.9和图22.10所示。
大范围的连续观测是可以实现的[28]。
图22.9标明了从圆形极地轨道上提供连续覆盖整个地球表面所需要的轨道平面数量和卫星数量。
可以看出，当卫星的高度大于6 000n mile时，需要在两个轨道平面上使用6颗卫星，在卫星探测范围内没有天底孔。
图22.10说明了在赤道轨道的特殊情况下，实现连续覆盖所需要求卫星的数量。
这种情形仅限于扩展到图中所指定纬度的宽条形区，可看出：当卫星的高度大于6 000n mile时，4颗卫星能够覆盖一条60 宽的条形区。
时间上的覆盖范围如图22.11所示。
图中给出了目标被跟踪以后从太空卫星观测地面目标的最大时间[28]，可以看出，当轨道高度为6 000n mile时，一个地面目标能被观测的时间超过7 000s。
图22.9 极地轨道的全球覆盖[28]图22.10 赤道轨道的带状覆盖图[28]（2）使用电子扫瞄天线的SBR是可以完成多种任务的。
例如，一个雷达卫星系统能：第22章天基雷达（SBR）系统和技术·838·①搜索一个扇区，完全覆盖美国本土周围的防御区域，探测距海岸一定距离的轰炸机；②搜索一个覆盖极地的扇区以便在弹道导弹早期预警系统（BMEWS）发现之前发现洲际弹道导弹（ICBM）；③监视任何国外潜在的太空发射场地；④完成海洋地区的监视；⑤搜索一个海基弹道导弹（SLBM）防御区域；⑥探测可能对美国同步卫星构成威胁的太空目标。
任务的数量仅受限于重量和可用的主电源，但当采用航天飞机作为发射装置时，这些限制都能克服。
因此惟独技术和成本才是真正的限制。
（3）大气传播影响可以通过适当选择工作频率和有利的几何关系使之最小化。
（4）如果数据经中继卫星获得，就不需要海外工作站。
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
美国军事战略战术中继卫星MILSTAR
美国军事战略战术中继卫星MILSTAR 1.概述军事星(MILSTAR)是美国军事战略战术中继卫星系统的简称，是一种极高频对地静止轨道军用卫星通信系统。
它具有抗核加固能力和自主控制能力，MILSTAR系统开始于20世纪80年代。
是世界上第一个采用了EHF频段、快跳频等新技术的卫星系统。
MILSTAR最初是为了美国在核冲突中，在受敌攻击状态下，给美军应急信息而设计的。
MILSTAR系统可以为部队提供方便的呼叫方式，尤其可以为大量战术用户提供实时、保密、抗干扰的通信服务，通信波束全球覆盖。
其抗干扰能力强、安全性和生存能力强，能够满足战略和战术通信的需要。
MILSTAR军事卫星系统包括6颗“军事星”卫星，是世界上首颗采用数字处理和调频技术的卫星，抗摧毁和生存能力强。
前2颗为第一代“军事星”，后4颗为第二代“军事星”。
MILSTAR I-1和-2属于MILSTAR-I系列卫星，分别位于120。
W和4。
E的相对静止轨道上。
卫星重约4.67吨，太阳帆板输出功率为8kW，设计寿命为7年，但现在已经超期服役。
星体采用了先进的抗核加固技术，携带一个超低速率的通信载荷LDR、一个星间通信载荷。
LDR用于战略战术部队的增强型生存性和最低限度通讯，可发送和接受速率为75-2400bit/s的声码和数据信息（无图像）。
该卫星主要保障战略司令部在紧张状态时能够下达指令，核力量是该系统的最优先的用户，其次则是陆、海、空军的非核战部队。
两星配对工作，提供对美太平洋至大西洋部队的保密通信覆盖。
MILSTAR-II系列卫星以战术通信为主。
第一代MILSTAR卫星的投入应用激发了美军发展第二代MILSTAR的积极性，三颗MILSTAR-II卫星形成覆盖全球的抗干扰卫星通信网。
与MILSTAR-I不同。
MILSTAR-II卫星在轨寿命达10年以上，它同时配置了LDR和MDR （中速率通信载荷）有效载荷，具有增强型的战术通信能力，包括为移动部队提供高数据速率和对敌方干扰中心实施自适应天线调零。
航天测控和通信系统(王新升)
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卫星测控系统的技术现状和作用 卫星测控与通信工作的基本原理 航天器测控与通信分系统设计 GPS系统导航定位工作原理 航天统一测控网组成及功能 航天器测控通信的发展趋势
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1. 卫星测控系统的技术现状和作用
1.1. 概述
航空航天活动范围的分界线，一般以距离地面100km为界 广义的测控与通信系统是航天技术的大系统之一，包括航天器本 体中的测控通信分机和地面通讯设备（运载与航天器测控网）。 测控与通信系统的任务是对航天器进行跟踪、测轨、定位、遥测 、遥控和通信。 测控（TT&C, Tracking, Telemetry and Command）包括三部分： 跟踪、遥测和命令。 通信是测控之外的另一个星地数据系统，主要目的用来传输航天 器上有效载荷取得的高速率数据，有效载荷可能是通信、广播转 发器，对地观测遥感仪器或科学实验仪器所取得的数据.
遥测基带数据的调制方法： a) PCM-PSK（副载波）-PM/AM(载波) b) PCM-PSK-FM(中间副载波)- PM/AM(载波); 副载波对载波的调制，目前多采用 PM 调制，调制后的 残余载波分量，用来做双程多普勒测速及角跟踪。
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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
三类通信情况都要求高速传输信息和高效率传输信息 ，即最大限度利用发射功率及尽量减少占用带宽，基 带信号合并为一路统一数据流，直接对载波进行调制 ，数据率低于1Mb/s时，采用BPSK调制体制，数据率 大于1MB/s时，采用QPSK节约带宽。
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2. 卫星测控信道传输及测控的基本原理
1） 数据率传输一般采用的频段类型
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航天器设计
图解空间望远镜发展史
太空探索丨【图解航天史】空间望远镜发展史文/叶楠红外及亚毫米波空间望远镜红外线与亚毫米波1800年，天文学家威廉.赫歇尔将温度计置于棱镜的后面，发现一种波长大于红色光的辐射，这种辐射肉眼看不见，却能使温度计的读数上升,因为处在光谱中红色的外侧，所以被称为红外线,其波长范围在750纳米~ 1毫米之间。
实际上，太阳辐射中一半以上的能量都位于红外波段。
天文观测上_般将红外线分成近红外、中红外和远红外几个波段，其中波长范围在0.1 ~ 1毫米之间的远红外部分也被称为亚毫米波，这个波段包含着丰富的物理和化学信息，对于天体物质结构的探测具有重要意义。
由于地球大气对红外的吸收，全球仅有几个地点能够进行观测，比如图中位于智利阿塔卡玛沙漠的亚毫米波观测阵，而更多的观测还需要依赖红外空间望远镜。
红外天文卫星红外天文卫星（IRAS)是人类第一台红外空间望远镜，发射于1983年1月25日，望远镜采用RC式结构、口径57厘米、焦距545厘米，能够在12微米、25微米、60微米和100微米四个波段进行巡天观测。
丨RAS对全天96%的天区进行了观测，发现了约35万个红外源，其中7.5万个被认为是星爆星系，还有许多拥有盘状尘埃云的恒星，它们可能是行星系统形成的早期阶段。
由于红外观测需要将望远镜保持在2K (约-271°C )左右的温度，而用于为IRAS制冷的液氦消耗殆尽，因此重达1.1吨的IRAS在900公里轨道高度上运行了 10个月后不得不于11月21曰停止了工作，但它现在依旧在围绕地球公转。
【图解航天史】丨太空探索空间红外望远镜1995年3月18曰，日本种子岛太空中心发射了一颗名为太空飞行单元（SFU)的天文观测卫星（上图），卫星发射质量3.8吨、轨道高度约480公里、倾角28.4度。
SFU携带有包括空间红外望远镜（IRTS )在内的多种科学仪器，IRTS也是采用液氦制冷，其观测目标为可以穿透尘埃的银河系内天体的红外辐射。
徘徊在太空的“逐日神器”
徘徊在太空的“逐日神器”文/付晓鑫在漫漫历史长河中，光芒万丈的太阳一直是各类神话的核心，梱当一部分抻话都是由太阳衍生而来，神活可谓是人类理解太阳的最原始和最浪漫的一种方式。
源源不断的太阳神话，表明了人类对賦予地球光和热的太阳的无限向往。
如今I人类对太阳的关注度有增无減，并且更加务实。
从丨960年开始，世界各研究机构陆续派出了十多个耗资不菲的“逐日神器"，曰日夜夜监测着太阳的每一个动态。
轨道太阳探测台（O S O)美国在1962年3月发射了世界上第_颗太阳观测卫星，之后技术不断精进，又陆续发射了 7颗同类型卫星，组成了轨道太阳观测台，俗称OSO系列。
这个系列卫星发射目的特别明确：获取空间天气基本数据，以供载人航天任务使用。
OSO系列坚持工作到了 1978年，在16年间，它们观测到了完整的太阳活动周期。
OSO系列观测波段主要集中在紫外线、x射线和y射线，研究太阳结构和太阳活动的长期和短期变化。
虽然同后面的观测相比，OSO系列的观测数据显得略为初级，但它们仍提供了很多关于太阳的新资料。
“太阳神号”探测器（Helios)要取得更详细的数据，太阳探测工具必须离太阳更近。
1974年和1976年，德美两国联手，成本七三开，研究发射了两个姐妹太阳探测器：太阳神1号和太阳神2号。
这两个探测器配备了先进的散热系统，能够耐受370摄氏度的高温，因此它们可以飞离地球，在更近的地方观察太阳。
太阳神1号和太阳神2号关注点更多聚集在太阳磁场和太阳风，它们带回了大量有价值的星际磁场和带电粒子的观测数据。
“太阳峰年”卫星（SM M )尤利西斯号探测器（Ulysses )在众多以太阳风和太阳磁场为主要研究对象的空间探测器里，特立独行 的“尤利西斯号”因穿越太阳两极而变得大名鼎鼎，它是由欧空局和美国宇航 局共同合作研制的。
“尤利西斯号”于1990年10月发射升空，在2009年6 月光荣退役。
“尤利西斯号”是人类第一个有能力对太阳全维度进行观测的探测器。
keyhole锁眼卫星前世今生
1960年8月，美国成功发射了世界第一颗侦察卫星-锁眼一号（又名“发现者”13号）光学成像侦察卫星。
至今，美国已发展了六代“锁眼”系列光学成像侦察卫星。
现役的“锁眼”12号分辨率最高，达0.1米。
中景视图锁眼影像库美国的照相侦察卫星大部分项目后来均被纳入1962年3月正式开始的锁眼（Keyhole,缩写为KH）系列卫星排程。
例如，其科罗纳排程就包括KH-1～4共4个系列，氩排程的卫星为KH-5，火绳（又叫牵索）排程的卫星为KH-6，后发制人（又叫策略）排程的卫星为KH-7、8，六角形排程的卫星为KH-9（俗称大鸟），凯南/晶体排程的卫星为KH-11，偶像排程的卫星为KH-12 。
但是，为什么没有KH-10呢？这主要是因为KH-9卫星的成功和后来更先进的KH-11卫星的研制与成功发射使美国取消了KH-10卫星排程。
KH-10又名载人轨道实验室，为有人侦察卫星，研制目的是为了完成各种在太空难以执行的工作，但因成本过高于1969年被取消。
另外，美国先锋排程的卫星和哨兵排程的卫星没有纳入KH系列里，而是分别叫萨莫斯-A和萨莫斯-B。
萨莫斯采用与软片回收型完全不同的方式，即在卫星上使曝光后的软片显影，然后再对其进行扫描并用无线电将扫描的图像数据传回地面。
这种卫星的分辨率低于软片回收型，但能胜任普查，且可工作较长时间。
后来因科罗纳排程的卫星从1961年起开始提供前苏联的正规图像，所以从1962年起该排程被取消了。
1963～1967年间发射的36颗KH-7是第一次真正的详细侦查卫星，每颗星用两个回收软片舱将软片送回地面，分辨率为0.5米，但工作寿命一般为5天，主要用于侦察前苏联当时的新式SS-7、8洲际弹道导弹。
1966～1984年发射的57颗KH-8是KH-7的改进型，它除携带有红外相机和多光谱扫描仪外，还装备了高分辨率主题测绘全景相机，分辨率达0.15米。
它有机动变轨能力，工作寿命达30天。
俗称大鸟的KH-9代表了美国光学照相侦察卫星向综合型侦察卫星发展的趋势，既能普查，又能详查。
跟踪与数据中继卫星系统在测量船上的应用前景
Ｋｅ ｒ ｓ： ｙ ｗｏ ｄ ＴＤＲＳ ＴＦ ｈｐ；ｅ ｉｉｉ ｎ ｙ ｉ Ｓ； ＆Ｃ ｓ ｉ ｆａ ｂ ｌｔ ａ ａ ｓｓ ｓ ｙ ｌ
星 时代 ， 天基 测 控 系 统对 中低 轨 航 天 器 的覆 盖 率 其 达 到 了 １０ １， 罗 斯 、 空 局 、 ０ ％＿ 俄 ｊ 欧 日本 等 航 天 大 国
和组 织也 在研 制 和建立 各 自的 中继卫 星 系统 。随着
卫星系统。目前 ， 国的第二代 中继卫星系统进行 美 每 秒 高 达 数 百 至 数 吉 比 特 的 数 据 交 换 ； ２０ 对 ０
ｐ ａｆｒ ｆｒＴｒ ｌｔｏｍ ｏ ＆ｃ ｈｐ，ｎ ｅ ｔ ａｅ ｅ ｅ ａ ｃ ｅ ｓｉ ｉｈ ＴＤＲＳ ｅｍｉａ ａ ｅ ｉｓａｌｄ ｏ ＆Ｃ ｓ ｉ ｓ ｉ ｉｖ ｓｉ ｔｓ ｓ ｖ ｒ ｓ ｈ ｍｅ ｎ ｗｈ ｃ ｇ ｌ Ｓ ｔｒ ｎ ｌｃ ｎ ｂ ｎ ｔｌ ｎ ＴＦ ｈｐ， ｅ
课题 。
解 决 了测控 、 信 的高覆 盖率 问题 ， 通 同时还解 决 了高
速数传 和多 目标 测 控 通 信 等技 术 难 题 ， 有 很 高 的 具 经济 、 军事 价值 。中继 卫 星 系统 使 航 天测 控 通 信 技
术 发生 了革命 性 的变化 ， 目前 还 在继续 向前 发展 ， 不
跟踪 与数据 中继 卫星系统在测 量船上的应用前景
李红艳 ， 薛国虎 ， 周 江 ， 傅敏辉
（ 中国卫星海上测控部 ， 江苏 江阴 ２４ ３ ） １４ １
摘
要 ： 绍 了国 际跟 踪 与数据 中￣Ｙ Ｎ 系统 （ Ｄ Ｓ ） 介 －＿ － Ｔ Ｒ Ｓ 的基 本 状 况与 发展 趋 势 ， 分析 了今后 测 量船