业余小卫星工作模式征求意见 [复制链接]

BY2HIT现参与两个业余卫星项目，紫丁香一号（2 kg）和XX-1卫星（50 kg）业余无线电载荷。两颗卫星使用基本相同的基于软件无线电的通信分系统，在模式的选择上有较大的灵活性。我们希望两颗卫星在业余无线电的使用上尽量有新意一些，又有实用价值。

本帖将简单介绍两颗星的技术参数及业余无线电部分的技术参数，比较了几个传统业余卫星工作方式的优劣，最主要的是希望能够征集到大家比较有创意的想法，让这颗卫星可以既“好玩”又“实用”。

姊妹帖地址 http://www.by2hit.net/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=471，在本帖的回复可能被转帖到那里，如果不希望这样请特别说明。欢迎直接到该帖回复。

望各位老大不吝赐教！

通信分系统关键参数如下：

> 双收发信机备份
> 收发信机1：SDR；全双工；UHF下行VHF上行；调制、协议软件定义；采样率96 kHz或48 kHz（收发频带为中心频率+-48 kHz或24 kHz）；168 MHz 32位处理器；最大输出功率1 W，正常输出功率500 mW；可能支持在轨程序升级。
> 收发信机2：VHF；半双工；接收频率为SDR的中心频率+100 kHz，FSK，与SDR同时工作；发射功率20 mW，FSK或CW，仅在SDR故障时工作。
> 仅接收状态整机功耗350 mW，全双工状态整机功耗1000 + Pout/0.4 mW

按照目前计划，紫丁香一号将于2015年中旬发射。XX-1的发射时间可能早于紫丁香一号，但紫丁香一号的任务约束更多。

紫丁香一号初始轨道为约350 km太阳同步轨道，在轨寿命>3个月（发射3个月后再入大气层）。XX-1轨道为600 km左右，设计寿命>6个月（电子设备寿命）。

卫星需要保留约5%的时间以200 mW的功率进行下行测控（9600 bps QPSK或BPSK）。业余载荷部分最大功率300 mW。

根据功率预算情况，紫丁香一号通信分系统可使用的轨道平均功率为750 mW，即接收机常开，5%时间满功率发射（测控+转发），16.4%时间300 mW发射（转发），或接收机常开，5%时间200 mW发射（测控），32.5%时间零功率发射。XX-1的功率预算则较为充足。

业余卫星常用的工作模式包括信标、线性转发器、调频转发器、数据转发器。

CW信标
> 优：信噪比要求低，易于解调，不需要专门设备
> 劣：发射时间过长，功率利用率低
> 结论：XX-1可用，较不适用于LilacSat-1

数传信标
> 必需，系统要求

线性转发器
> 优：信噪比要求低，支持多路
> 劣：不易设置静噪发射机需长时间开机，设备要求较高于FM转发器，多普勒明显
> 结论：XX-1可用，较不适用于LilacSat-1

FM转发器
> 优：设备要求低，多普勒影响较小
> 劣：只能单路工作，信噪比要求较高

数据包存储转发
> 优：通信范围大
> 劣：设备要求较高，该类型在用业余卫星少，使用人数少


数据包实时转发/APRS实时转发
> 优：APRS使用人数较多，设备要求较低
> 劣：轨道低，覆盖范围小，丢包可能性大

问题：是否现有APRS/短报文存储转发器？如果有，数据下行是怎样控制的？

比较奇怪的想法：

自动回复系统，思路来源于siri/小黄鸡，通过数传信道实现，可以和卫星做QSO，卫星可以回答关于无线电/航天等方面的一些简单的小问题。可能比较有教育意义。
问题：运算量/存储空间要求可能较高，算法限制回答可能比较傻，是否有实用价值（获得的教育意义和造成的资源浪费的比较）
俄罗斯RS系列业余卫星曾经有CW的自动通联系统。

针对某一模式的转发器，信噪比可能更高，但通过线性转发器一样可以实现。

别的不懂，针对APRS有兴趣。

问题：是否现有APRS/短报文存储转发器？如果有，数据下行是怎样控制的？

答：数据下行控制有几种方式可选。
1. 使用TNC板，卫星自带的电台收到音频数据后，解码立刻转发出去。利用原来的电台加装TNC板即可。（例如AVRT4、51TNC等）
2.使用一体机，成品机，进口的台机或者手持机等（例如FTM350  D710  8GR D72等）
3.使用ham自制的APRS一体机（AVRT5正在做，预计1-2月可以出来）
4.根据需要可以定做控制方案或者相关设备。
5.列出您的要求，我在APRS板块，组织专项讨论和拟定方案，最后出硬件供测试。

bg6qbv:别的不懂，针对APRS有兴趣。
问题：是否现有APRS/短报文存储转发器？如果有，数据下行是怎样控制的？
答：数据下行控制有几种方式可选。
....... (2013-10-09 07:36) 

感谢QBV老师的回复！
我们做了一块SDR收发信机的板子，AX25 UI帧数据包的收发实际上已经用软件实现了，不需要额外的硬件，这里是一个发信测试的视频
http://v.youku.com/v_show/id_XNTcyNjk0NzEy.html
现在关心的主要是如何工作的问题。收到数据包立即转发，应该相当于天上的digipeater吧？但是因为卫星轨道比较低，恐怕很难保证上行发送数据包的时候刚好下行有人接受，这样包就丢掉了。能否设置一个信箱，当卫星过顶有下行接收能力的电台时，通过某种机制触发，把一定数量的数据包下载下来传送到服务器上呢？

BG2BHC:感谢QBV老师的回复！
我们做了一块SDR收发信机的板子，AX25 UI帧数据包的收发实际上已经用软件实现了，不需要额外的硬件，这里是一个发信测试的视频
http://v.youku.com/v_show/id_XNTcyNjk0NzEy.html
现在关 .. (2013-10-09 10:02) 

aprs有个时间的问题，假设绕几圈再转发出来就没啥意思了，而且这样的话至少得有个与他握手的地面站。

1  XX-1的fm转发器和线性转发器；
由于地面干扰信号比较多（尤其是在我国沿海上空），fm转发器经常被打开浪费电能，若像so-50那样设置转发器开启亚音和通联亚音，能节省很多电量，延长寿命。
线性转发器，不知道是否支持fm模式？因为从来没有用fm模式在其他卫星的线性转发器通联过。希望尝试，指教。

2  数据包aprs 转发频率
不知道数据包和aprs转发是否与fm同一频率（像xw-1）？如果把接收到的数据包转发到地球另一面这个倒是挺有意思 或者设置一个提取指令来供地面随时提取，支持发送汉字就更牛了 。但是如果数据多了势必会影响fm话音的工作？


祝：年轻有为的哈工大团队成功！

突然有一个想法，做APRS的存储转发，根据@BA5DX   的提醒，主要的矛盾是时延太长，而且如果积压报文太多也会影响正常通信，那就设置一种鼓励机制，让大家尽快下载报文并上传到APRS服务器。对于每个呼号，在卫星存储空间内允许存放的报文数是一定的，如果想上传更多，那就需要下载他人报文并上传至网络服务器作为交换，比如没下载两条可以多传一条。报文上下行都用普通的APRS数据包就可以，加几个控制包就可以了，可以做一个处理kiss协议的小软件。这样有没有双向通信能力的电台都可以玩。另外还可以弄个排行榜，看谁下载的包最多贡献最大……

BG2BHC:
突然有一个想法，做APRS的存储转发，根据@BA5DX   的提醒，主要的矛盾是时延太长，而且如果积压报文太多也会影响正常通信，那就设置一种鼓励机制，让大家尽快下载报文并上传到APRS服务器。对于每个呼号，在卫星存储空间内允许存放的报文数是一定的，如果想上传更多，那就需要下载他人报文并上传至网络服务器作为交换，比如没下载两条可以多传一条。报文上下行都用普通的APRS数据包就可以，加几个控制包就可以了，可以做一个处理kiss协议的小软件。这样有没有双向通信能力的电台都可以玩。另外还可以弄个排行榜，看谁下载的包最多贡献最大……

想法不错，但是要确认哪个呼号把你的报文真的送到网络上去了，你打算怎么来认证呢？偶好像又来泼冷水了！

BA5DX:想法不错，但是要确认哪个呼号把你的报文真的送到网络上去了，你打算怎么来认证呢？[表情]偶好像又来泼冷水了！ (2013-10-09 16:35) 

对指令进行加密，发送指令的软件内置加密算法，同时负责对发送请求的次数与实际接收到的报文数进行统计，发送到第三方服务器，另外卫星也可以对请求下载的用户做一个统计
对于转发报文/请求数低于某一个阈值的用户，公布一个黑名单
其实漏洞怎么都会有的，更多的其实是要靠HAM的自律
泼冷水好~~尽量让想法完善些呗~

BG2TOS:1  XX-1的fm转发器和线性转发器；
由于地面干扰信号比较多（尤其是在我国沿海上空），fm转发器经常被打开浪费电能，若像so-50那样设置转发器开启亚音和通联亚音，能节省很多电量，延长 .. (2013-10-09 11:34) 

谢谢TOS老大！

线性转发器理论上可以转发FM信号的，但是因为效率比较低，所以一般不推荐吧

关于FM转发器的亚音问题，BA1DU的意见是根本不用亚音，只用SQL，因为如果同时有很多人上行，FM信号可能互相干扰，结果是谁都打不开转发器

目前就玩过SO50 和气象卫星收云图，提个可能是基础知识的东西的问题
卫星天线特别是业余卫星天线 是不是应该考虑使用圆极化天线
这样可以避免地面天线做的太复杂（圆极化天线地面不好做，做个多单元的十字八木已经是大工程了）  另外卫星姿态控制是不是时间久了会自旋翻滚之类的有考虑吗，出现这样情况的时候卫星信号已经不可靠了，这时候如何解决？

另外还有就是可靠性问题，希望一号就啥都不说了
不是阴谋论者不愿去臆测为何刚过寿命就停止了FM转发
但是至少咱们考虑下寿命啊，SO50都运行10多年了
拥有一次发射的机会不容易啊

没注意看到楼上楼主的解释，原来卫星设计寿命3个月，额。。。。。。。。。。。
好吧，尊重科学

BG2BHC:比较奇怪的想法：
自动回复系统，思路来源于siri/小黄鸡，通过数传信道实现，可以和卫星做QSO，卫星可以回答关于无线电/航天等方面的一些简单的小问题。可能比较有教育意义。
问题：运算量/ .. (2013-10-08 23:34) 

听说在宇宙空间中所用的芯片因为要求抗宇宙射线辐射，比较昂贵不说，运行频率还比较低，您的想法不错，如果是那种发射到太空站类似前段时间的短命安卓卫星，这样做无不可，毕竟国人或者说媒体都爱一些新鲜玩意，可是真正业余卫星会用到哪些东西，大家长久都在使用的功能呢？ 恐怕更多的是FM/CW/SSB/SSTV/APRS  能把以上功能或者其中几项功能做好、做稳定了，就很不错了！
所以我的回答是 没有实用价值

BG2BHC:对指令进行加密，发送指令的软件内置加密算法，同时负责对发送请求的次数与实际接收到的报文数进行统计，发送到第三方服务器，另外卫星也可以对请求下载的用户做一个统计
对于转发报文/ .. (2013-10-09 17:21) 

不要考虑太复杂的策略，这是业余卫星，SO50也没见多少人天天用74.4亚音疯狂开机干扰之类的，规则越简单越好，以保证卫星可靠性及寿命为原则，其他随便折腾吧，业余卫星面对的是全世界的火腿，可能咱们认为合理的规则，别人会觉得是一种冒犯呢？

就是一个转发站
才在轨3-6个月
没有特别功能,也没有什么新意,
还要研究2年才上天

麦可可:不要考虑太复杂的策略，这是业余卫星，SO50也没见多少人天天用74.4亚音疯狂开机干扰之类的，规则越简单越好，以保证卫星可靠性及寿命为原则，其他随便折腾吧，业余卫星面对的是全世界的火 .. (2013-10-09 21:02) 

小的那个做圆极化天线恐怕没有条件，大的那个也只能尽量。。
至于工作模式，一成不变哪里来的进步呢？而且非处理转发器实际上也不太适合低轨卫星，现在的专业低轨通信卫星几乎都是处理转发器，且都是组网工作的。我们也应该思考一下如何让业余卫星更高效。
当然上面的都是设想，应用前是需要严密的论证的。

BG2BHC:小的那个做圆极化天线恐怕没有条件，大的那个也只能尽量。。
至于工作模式，一成不变哪里来的进步呢？而且非处理转发器实际上也不太适合低轨卫星，现在的专业低轨通信卫星几乎都是处理 .. (2013-10-10 11:30)

抄收，如果设计在轨寿命3个月的话，不妨大胆点，用一些新技术，米国的安卓手机卫星感觉就挺好，只要宇宙射线不把他轰挂掉感觉还是蛮不错的想法

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工程师们开发出了PhoneSat1.0，它由Nexus One提供电源。PhoneSat1.0能够将太空照片传回地面控制中心，不过它的续航时间很短。这种微型卫星能够监控自身的工作性能，并且会将自身硬件产生的故障通知到NASA的科学家。
　　PhoneSat2.0则在PhoneSat1.0的基础上进行了升级，这主要得益于处理数据更快速的硬件设备。Nexus S将作为它的内核，还有一些其他方面的升级。比如双向S-波段无线电（便于科学家由地面控制卫星），太阳能电池板增加续航时间以及GPS异频雷达收发机。
　　据NASA表示，致力于PhoneSat基础硬件改造将允许任务设计者花更少的钱为多种研究目的发射卫星。比如测试应用于航天的新技术或新组件以及进行低成本地球观测。
　　更重要的是，通过采用消费者技术以及坚持该任务的基本目标，NASA能够将每一颗卫星的发射成本控制在3500美元。低成本是NASA计划迅速发开发卫星的技术的必须要素。有消息报道，NASA已计划于今年年底通过火箭发射2颗PhoneSat1.0和1颗PhoneSat2.0卫星。届时，人类对智能手机对微型卫星进行控制的可行性将有更好的了解。

寿命太短了... ...顾忌太多,任何一个环结出问题都白弄了!个人观点.