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动态电离层的CubeSat实验(一)

发 布:2016-1-21 15:03:53查 看:1425

动态电离层的CubeSat实验--高速卫星通信地面站

转译 原作者:Dr. Jacob Gunther

使用的Ettus Research 产品:USRP N210,WBX

执行机构:犹他州立大学和Level3通信公司

主要挑战:建造一个低成本,高性能的执行地球科学任务的航天器通信系统。

解决措施:需要一个费用负担得起的,可重新配置的通信解决方案,以便支持航天器地面通信链路。USRP N210主要用于地面段的通信,使其适用于多变的干扰环境。

介绍:

        犹他州立大学是获得美国国家科学基金会的资助来设计、建造、测试和发射一个在地球低轨道上环绕地球,用来作太阳风暴相关的测量的立方体卫星。这个卫星叫做动态电离层实验CubeSat,或者叫做DICE.卫星上使用了一套仪器,包括电场、等离子体和磁性探针。这些测量仪器的融合为卫星提供了太阳耀斑的方式与地球的上层大气中的粒子相互作用的独特的洞察。这些信息将有助于科学家们更好地了解太阳耀斑对地球环境的影响。

        大多数的立方体卫星使用在1200bit/s-19200bit/s的低速率分组无线电。这种速率约束了科学数据可以从飞船下载的数据量。所以,对DICE要求有一个更高的数据速率来实现这种数据的获取。DICE团队面临着一个数据吞吐量高于1 Mbps的通信解决方案。这是一个一千倍的增加相比现有的CubeSat通信系统。

设备布局


挑战:

        开发这个高速通信系统有比较多的挑战.从技术角度来看,在功率有限的情况下,很难关闭这种高速的数据链路.标准的操作需要地面站提供较高的增益,并仔细规划下行链路会话。还有,飞船的无线电适合在密闭空间的立方体卫星,并满足散热要求,以确保可靠的操作。

        此外,频谱监管也是一个挑战。目前,没有预留的小卫星频谱,因此,我们需要在460MHz和470MHz之间的建造一个高的无线干扰的二次用户操作作为二级用户。本次转让授权的发射机信号低于在地球表面的磁通密度,确保任何陆地的干扰将有着较高的功率比。

        最后,也很重要的是,有几个现成的解决方案,可以作为地面站收发组件,同时满足系统的功能和灵活性的要求。但是,许多解决方案,成本都在100000美元以上,这是一个不可接受的花费,特别是对于一个旨在证明空间科学可以以低成本效益的方式来实现。

动态电离层的CubeSat实验(二)

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