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World File Search System星间链路
全球导航卫星系统的光钟技术
摘要 未来几代全球导航卫星系统 (GNSS) 可受益于光学技术。特别是光学时钟可以备份或取代目前使用的微波时钟，由于其较低的频率不稳定性，有可能改善 GNSS 定位。此外，光学时钟技术与光学卫星间链路相结合，可实现新的 GNSS 架构，例如，通过使用时间和频率传输技术同步星座内的远距离光学频率参考。基于分子碘的无多普勒光谱的光学频率参考被视为未来 GNSS 光学时钟的有希望的候选者。已经开发出紧凑而坚固的装置，显示在 1 秒到 10,000 秒之间的平均时间内频率不稳定性在 10-15 级别。我们介绍了用于未来 GNSS 的光学时钟技术，并介绍了我们基于碘的光学频率参考的当前开发状态。
iaf 空间通信和导航委员会 (扫描)
随着全球导航卫星系统 (GNSS)、区域导航卫星系统 (RNSS) 和星基增强系统 (SBAS) 的进步推动定位、导航和授时 (PNT) 精度和弹性的提高，太空导航正在快速发展。GPS、GLONASS、伽利略和北斗等主要 GNSS 星座正在不断升级其系统，增加新功能，包括增强信号结构、卫星间链路和扩展服务。与此同时，QZSS 和 NavIC 等区域系统正在朝着更大的独立性和改进的功能发展。这些进步在卫星 PNT 系统易受干扰和欺骗的时代变得日益明显。同时，对替代 PNT 技术（例如低地球轨道 (LEO) 卫星系统和地面创新）的研究和开发正在获得动力，以确保提供可靠的导航服务。
AVS|美国
卫星描述 我们的任务是两颗 3U 立方体卫星，尺寸为 10 x 10 x 37.6 厘米，重约 5.4 公斤，配备超高频收发器、甚高频收发器和 S 波段发射器。卫星使用超高频收发器（Gomspace AX100U）进行遥测、跟踪和指挥 (TTC) 和多普勒跟踪。信标使用超高频链路定期传输，以进行识别、健康状况监测和跟踪。甚高频收发器（Gomspace AX100V）作为 TTC、多普勒跟踪和卫星间链路的备份。此外，还包括一个 S 波段发射器，用于多普勒跟踪和高速数据下载图像，以确保任务和验证近距离操作。出于安全目的，我们将在上行链路信号中使用帧级基于哈希的消息认证 (HMAC)。传输帧格式使用附加同步标记 (ASM) 和 3 字节 GOLAY 字段进行帧同步和长度验证。此外，数据字段包括添加到每个传出帧的循环冗余校验（CRC32C）和 32 字节的 Reed-Solomon 分组码。
用于太空激光通信的微型立方体卫星 2-W EDFA 的开发和太空认证
摘要：日本国家信息通信技术研究所 (NICT) 目前正在为立方体卫星开发高性能激光通信终端，旨在为需要从轨道传输大量数据的低地球轨道卫星提供高数据速率通信解决方案。通信系统的一个关键部分是高功率光放大器，它能够为传输的信号提供足够的增益，以便能够在对立方体卫星平台的能量和功率影响最小的情况下关闭其对应接收器上的链路。本文介绍了与立方体卫星外形尺寸兼容的小型化 2-W 空间级 2 级掺铒光纤放大器 (EDFA) 的开发，据作者所知，它显示了空间合格 EDFA 的最佳功率与尺寸比。介绍了在实际条件下以及完整的空间鉴定和测试下的性能结果，证明该模块可以支持短时间低地球轨道地面下行链路以及长时间卫星间链路。
不同地面站组网下卫星量子密钥分发星座轨道设计
在密码学领域，量子密钥分发 (QKD) 是量子信息理论的一种应用，近年来引起了广泛关注。它允许在两方或多方之间建立密钥，比传统密码学（基于离散对数和素数分解）更安全。在不久的将来，实现 QKD 网络（尤其是远距离网络）最有希望的方式是通过卫星星座。本文考虑了优化卫星轨道的问题，以便在固定时间内最大化地面站网络共享的最小密钥长度。考虑了不同的站网络，并强调了它们的地理分布对设计和性能指标的影响。考虑的网络包括：一个全球星座、一个欧洲区域星座，以及两个在两个不同纬度窄带中有站群的网络。然后考虑卫星间链路的影响，以及在某些情况下它们如何提高性能。最后分析了所考虑的星座的日常表现。2023 COSPAR。由 Elsevier BV 出版 这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。
激光交联任务编队飞行的 6U 纳米卫星设计
随着近年来星载数据量的不断增长，自由空间光学 (FSO) 或激光通信系统正备受关注，因为它们可以实现超过 1 Gbps 的超高数据速率。使用红外光学终端和纳米卫星的超高速卫星间链路系统 (VISION) 是一项技术演示任务，旨在建立和验证使用两颗编队飞行的 6U 纳米卫星的激光交联系统。最终目标是在数千公里的距离上实现 Gbps 级的数据速率。为了建立空间对空间激光通信，每个卫星的有效载荷光轴应在交联过程中精确对齐。有效载荷是激光通信终端 (LCT)，包括可部署空间望远镜 (DST)，它可以提高光学链路性能。6U 纳米卫星总线采用商用现货 (COTS) 组件设计，以实现敏捷系统开发。为了实现精确的编队飞行，该平台配备了带有 GNSS 接收器和 RF 交联器的相对导航系统、星跟踪器、3 轴反作用轮 (RW) 和推进系统。提出的激光交联系统概念将有助于未来构建具有高速和安全链路的 LEO 通信星座。
引文 Davé, PK 和 Cahoy, K. 2020. “利用卫星间激光通信实现自主卫星导航。”宇航科学进展
本研究探讨了使用激光通信 (lasercom) 卫星间链路获取自主导航的相对位置测量值。激光通信交联链路有可能提供卫星间距离和方位测量值，以便在各种轨道情况下准确导航卫星，包括 GNSS 拒绝、GNSS 受限和深空环境。在低地球轨道 (LEO)、地球静止轨道 (GEO)、高椭圆轨道 (HEO) 和火星轨道星座的示例应用案例中，使用数值模拟将激光通信交联方法与传统定位和导航方法进行比较。在地球轨道上使用激光通信测量会导致 LEO 上的误差为 2 米，GEO 上的误差为 10 米，HEO 上的误差为 50 米，与当前基于 GNSS 的导航误差相当。采用所提导航方法的火星轨道器群定位误差为 10 米，与目前 DSN 导航误差相当（当 DSN 操作可用时），并且优于 DSN 数据间隙期间传播的状态知识。使用卫星间激光通信系统进行轨道测定还可以减少对地面跟踪和导航系统的依赖，从而提高太空任务的自主性。
小型卫星激光通信的指向、捕获和跟踪
CubeSat 激光红外交叉链路 (CLICK) 任务是部署在 6U CubeSat 上的 2U 卫星间链路激光通信终端的技术演示。指向、捕获和跟踪 (PAT) 系统具有 14.6 弧秒的全锥、半功率指向要求，以实现 20 Mbps 的全双工激光通信，范围可达 580 公里或更大。相应的单轴指向要求为 ±5.18 弧秒 (3σ)。PAT 系统利用卫星的姿态控制系统进行粗相对指向，并在有效载荷内使用精指向系统 (FPS) 来减轻残余指向误差并在环境和航天器引起的干扰下保持链路。FPS 使用 MEMS 快速转向镜 (FSM) 来保持发射 (Tx) 和接收 (Rx) 激光信号的对准。本文介绍了 FPS 控制系统的模拟，该系统用于确定指向裕度的改进并对飞行水平控制系统进行原型设计。初步结果表明，由于 FPS 控制误差导致的精细指向误差改善了 28%：从 ±2.27 弧秒 (3σ) 到 ±1.63 弧秒 (3σ)，包括光机误差在内的整体精细指向裕度从 0.06% 增加到 5.4%。
基于双频无线电信号和卫星间通信网络反演大气水汽含量的研究
摘要：大气总水蒸气含量 (TWVC) 会影响气候变化、天气模式和无线电信号传播。全球导航卫星系统 (GNSS) 等最新技术用于测量 TWVC，但精度、时间分辨率或空间覆盖范围均有所降低。本研究证明了使用扩频 (SS) 无线电信号和低地球轨道 (LEO) 卫星上的软件定义无线电 (SDR) 技术预测、绘制和测量 TWVC 的可行性。提出了一种来自小型卫星星座的卫星间链路 (ISL) 通信网络，以实现 TWVC 的三维 (3D) 映射。然而，LEO 卫星的 TWVC 计算包含电离层总电子含量 (TEC) 的贡献。TWVC 和 TEC 贡献是根据信号传播时间延迟和卫星在轨道上的位置确定的。由于 TEC 与 TWVC 不同，依赖于频率，因此已经实施了频率重构算法来区分 TWVC。这项研究的新颖之处在于使用时间戳来推断时间延迟、从星座设置中独特地推导 TWVC、使用算法实时远程调谐频率以及使用 SDR 进行 ISL 演示。这项任务可能有助于大气科学，测量结果可以纳入全球大气数据库，用于气候和天气预报模型。
基于小型卫星星座的火星自主导航系统的设计和性能
破译火星极地冰盖的起源和演化，有助于我们更好地了解火星的气候系统，并将成为类地行星比较气候学的一大进步。随着科学界对火星高纬度地区探索的兴趣日益浓厚，以及需要尽量减少着陆器和探测车上的资源，这促使人们需要从轨道上获得足够的导航支持。在 ARES4SC 研究的背景下，我们提出了一个基于星座的新概念，该星座可以支持致力于对这些地区进行科学研究的不同类型用户的自主导航。我们研究了两个星座，它们的主要区别在于半长轴和轨道倾角，由 5 颗小型卫星组成（基于 Argotec 正在开发的 SmallSats 设计），专门覆盖火星极地地区。我们专注于卫星间链路 (ISL) 的架构，这是提供星历表和时间同步以广播导航信息的关键元素。我们的概念基于适当配置的相干链路，这种链路能够抑制星载时钟不稳定性的不利影响，并在星座节点之间提供出色的距离率精度。数据质量使两个星座在一个高度自主的系统下都能获得良好的定位性能。事实上，我们表明，通过采用 ISL 通信架构可以大大减少地面支持。通过主航天器（母航天器），星座节点上的时钟可以定期与地面时间 (TT) 同步，主航天器是星座中唯一能够与地球进行无线电通信的元素。我们报告了不同操作场景中的数值模拟结果，并表明可以使用批量顺序滤波器或具有重叠弧的批量滤波器为星座节点获得非常高质量的轨道重建，这些滤波器可以在母航天器上实施，从而实现高度的导航自主性。利用这一概念来评估可实现的定位精度对于评估未来定位系统覆盖红色星球的可行性至关重要。