Nghiên cứu trạm điều khiển mặt đất của vệ tinh viễn thám

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT A AOS Acquisition of Signal Thu nhận tín hiệu ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng bộ ACS Attitude Control System Hệ thống điều khiển tư thế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM HOÀNG ANH

NGHIÊN CỨU TRẠM ĐIỀU KHIỂN MẶT ĐẤT CỦA VỆ TINH VIỄN

THÁM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS.BÙI TRỌNG TUYÊN

HÀ NỘI 2012

MỤC LỤC

MỤC LỤC I  LỜI CAM ĐOAN IV  DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT V  DANH MỤC CÁC BẢNG XI  DANH MỤC CÁC HÌNH XII 

MỞ ĐẦU XIV 

PHẦN I 1 

CÁC QUÁ TRÌNH CỦA TRẠM ĐIỀU KHIỂN MẶT ĐẤT 1 

CHƯƠNGI 1 

GIÁMSÁT,XÁCĐỊNHVỊTRÍVỆTINHTRÊNQUỸĐẠO 1 

1 Hệ tọa độ 1 

1.1 Hệ tọa độ quán tính trung tâm Trái Đất ECI (Earth Centered Inertial) 2 

1.2 Hệ tọa độ địa lý (Geographic Coordinate System) 3 

1.3 Hệ tọa độ góc ngẩng và góc phương vị (Azimuth Elevation Coordinate System) 3 

2 Quỹ đạo của vệ tinh 4 

3 Cơ học quỹ đạo 9 

3.1 Định luật Kepler 9 

3.2 Định luật Newton 9 

4 Sức hút hấp dẫn do sự không cầu của Trái Đất 14 

5 Tính toán quỹ đạo vệ tinh 15 

6 Các phép chuyển tọa độ 21 

6.1 Chuyển từ hệ tọa độ ECI(x,y,z) ra hệ tọa độ Kinh độ – Vĩ độ: Ion, Iat, Alt

21 

6.2 Chuyển từ hệ tọa độ Kinh độ – Vĩ độ sang Hệ tọa độ vị trí quan sát 22 

CHƯƠNGII 24 

QUÁTRÌNHĐOXA,THUTHẬPVÀ XỬLÝDỮLIỆUVỆTINH 24 

1 Phân loại dữ liệu TM 24 

1.1 Dữ liệu về trạng thái của vệ tinh 24 

1.2 Dữ liệu về tư thế của vệ tinh 26 

1.3 Dữ liệu payload 26 

1.4 Dữ liệu phản hồi các lệnh nhận được từ trạm mặt đất 27 

1.5 Một số điểm cần chú ý 27 

2 Vai trò của dữ liệu TM trong các giai đoạn của vệ tinh 28 

3 Mã hóa dữ liệu TM 29 

3.1 Tín hiệu tương tự 30 

3.2 Tín hiệu hai trạng thái On/Off 31 

3.3 Tín hiệu số 31 

4 TM theo tiêu chuẩn CCSDS 33 

5 Mã phát hiện lỗi và mã sửa sai 34 

PHẦN II 36 

PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC THỰC HIỆN TRẠM ĐIỀU KHIỂN MẶT ĐẤT CHO VỆ TINH VIỄN THÁM 36 

CHƯƠNGIII 36 

HỆTHỐNGTHÔNGTINLIÊNLẠCVỆTINHVIỄNTHÁM 36 

SỬDỤNGBĂNGTẦNS–BĂNGTẦNX 36 

1 Mội số khái niệm trong thông tin liên lạc vệ tinh 36 

1.1.Cấu trúc hệ thống thông tin liên lạc vệ tinh 36 

1.2 Một số khái niệm trong thông tin liên lạc vệ tinh 37 

1.3 Thiết kế đường truyền 43 

1.4 Một số thiết bị sử dụng trong thông tin liên lạc vệ tinh 50 

1.5 Các dạng điều chế tín hiệu 63 

2 Hệ thống thông tin liên lạc của vệ tinh viễn thám VNREDSat-1B 73 

2.1 Hệ thống thông tin liên lạc băng S của VNREDSat-1B 73 

2.2 Trạm thu mặt đất băng S 75 

2.3 Trạm mặt đất thu tín hiệu băng X 79 

CHƯƠNGIV 82 

NGHIÊNCỨUĐỀXUẤTPHƯƠNGÁNTỔCHỨCPHÂNĐOẠNMẶTĐẤT (GROUNDSEGMENT)CỦAVỆTINHVIỄNTHÁMVNREDSAT-1B 82 

1 Mở đầu 82 

1.1 Phần cứng 89 

1.2 Phần mềm 89 

1.3 Hoạt động tác nghiệp 95 

2 Trạm điều khiển băng tần S 96 

2.1 Nhiệm vụ 96 

2.2 Đặc tính kỹ thuật 97 

3 Trạm thu ảnh băng tần X 97 

3.1 Nhiệm vụ 97 

3.2 Một số đặc tính kỹ thuật 98 

3.3 Chức năng lập kế hoạch 98 

4 Đề xuất phương án tổ chức các trạm mặt đất 100 

KẾT LUẬN 102 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này không giống hoàn toàn bất cứ công trình nghiên

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

A

AOS Acquisition of Signal Thu nhận tín hiệu

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng bộ

ACS Attitude Control System Hệ thống điều khiển tư thế

ADCS Attitude Determination and Control

Khối xác định và điều khiển tư thế

AOCS Attitude and Orbit Control

Subsystem

Phân hệ điều khiển quỹ đạo và tư thế vệ tinh

B

BOL Beginning of Life Thời gian bắt đầu hoạt động

BCH Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Tên một kiểu mã hóa dữ liệu

C

CADU Channel Access Data Unit Đơn vị dữ liệu truy nhập kênh CCD Charge Coupled Device Thiết bị tích điện

CSSA Coarse Sensor Assembly Cảm biến Mặt Trời loại thô

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập theo mã

CDH Command and Data Handling Lưu trữ xử lý dữ liệu và lệnh

CES Conical Earth Sensor Bộ cảm biến Trái Đất quét hình nón CCSDS Consulative Committee for Space

Data System

Ủy ban tư vấn về các hệ thống dữ liệu Vũ trụ

D

DAS Data Acquisition System Hệ thống thu nhận dữ liệu

DAU Data Acquisition Unit Bộ thu nhận dữ liệu

DAMA Demand Assigned Multiple Access Đa truy nhập theo yêu cầu

DAC Digital-to-Analog Converter Bộ biến đổi tín hiệu số - tương tự DSS Dynamic Simulation Software Phần mềm mô phỏng động lực học

vệ tinh

E

ECEF Earth Centered Earth Fixed Hệ tọa độ địa tâm

ECI Earth Centered Inertial Hệ tọa độ quán tính Trái Đất

F

FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập theo tần số

G

GEO Geostationary Orbit Quỹ đạo địa tĩnh

GSD Ground Sampling Distance Độ phân giải mặt đất

I

IGS Image Generation Subsystem Phân hệ tạo ảnh

IRPE Image Reception and Processing

Element

Phần tử thu nhận và xử lý dữ liệu ảnh vệ tinh

IGRF International Geomagnetic Reference

Field

Địa từ trường chuẩn quốc tế

IMS Ionosphere Measurement Sensor Cảm biến đo dữ liệu tầng điện ly ITU International Telecommunication

Union

Hiệp hội Viễn thông Quốc tế

L

LIA Launch Vehicle Interface Assembly Hệ thống giao diện với thiết bị

phóng LHCP Left Hand Side Circulation

Polarization

Phân cực tròn về bên trái

LVLH Local Vertical Local Horizontal Hệ tọa độ gắn vệ tinh

LNA Low noise Amplifier Bộ khuếch đại tạp âm thấp

M

MFT Major Frame Table Bảng chứa khung chính dữ liệu đo

xa MOS Marine Observation Satellite Vệ tinh quan sát biển

MTT Master Telemetry Table Bảng dữ liệu đo xa chính

MEO Medium Earth Orbit Quỹ đạo trung bình

O

OSMI Ocean Scanning Multi-Spectral

Imager

Thiết bị chụp ảnh biển đa phổ dạng quét

OBC On-Board Computer Máy tính trên vệ tinh

ODPB Orbit Determination and Prediction

Block

Khối dự đoán và xác định quỹ đạo

vệ tinh OMA Orthogonal Multiple Access Đa truy nhập trực giao

P

PDTS Payload Data Transmission System Hệ thống truyền dữ liệu Payload

PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất

PSU Power Supplying Unit Khối nguồn

PCM Pulse Code Modulation Điều xung mã

PAM Pulse Amplitude Modulation Điều biến xung

PWM Pulse Width Modulation Điều chế độ rộng xung

RMA Random Multiple Access Đa truy nhập ngẫu nhiên

RDU Remote Drive Unit Đơn vị điều khiển từ xa

RHCP Right Hand Side Circular

Polarization

Phân cực tròn về bên phải

S

SGCS Satellite Ground Control Station Trạm điều khiển vệ tinh mặt đất SOS Satellite Operation Subsystem Phân hệ hoạt động của vệ tinh SIM Satellite Simulation Subsystem Phân hệ mô phỏng vệ tinh

S/N Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm

SMMS Small Multi-Mission Satellite Vệ tinh nhỏ đa mục tiêu

SADA Solar Array Drive Assembly Hệ thống diều khiển cánh pin Mặt

Trời

T

TM Thematic Mapper Thiết bị chụp đa phổ lập bản đồ

chuyên đề trên vệ tinh Landsat TCS Thermal Control Subsystem Phân hệ điều khiển nhiệt độ

TFT Telemetry Format Table Bảng định dạng số liệu đo xa

TTCS Telemetry Telecommand and

Communication Subsystem

Phân hệ truyền thông xử lý lệnh và

số liệu đo xa trên vệ tinh TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập theo thời gian

TPT Telemetry Port Table Bảng chứa cổng dữ liệu đo xa

U

UART Universal Asynchronous

Receiver-Transmitter

Bộ thu phát không đồng hồ vạn năng

UARS Upper Atmosphere Research Satellite Vệ tinh nghiên cứu thượng tầng khí

quyển

V

VRTX Versatile Realtime Operating System Hệ điều hành thời gian thực cho các

hệ thống nhúng VSWR Vertical Standing Wave Ratio Hệ số sóng đứng

VCDU Virtual Channel Data Unit Đơn vị dữ liệu kênh ảo

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 – Tên và phân loại sóng vô tuyến 38 

Bảng 2 - So sánh các tính năng của TWTA và SSPA 55 

Bảng 3 - So sánh các bộ khuếch đại công suất cao 60 

Bảng 4 - Một số thông số kỹ thuật của VNREDSat 1- B 75 

Bảng 5 - Tổng hợp các thông số chính của vệ tinh VNREDSat-1B 84 

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 - Hệ tọa độ quán tính trung tâm Trái Đất 1 

Hình 2 - Hệ tọa độ địa lý 1 

Hình 3 - Hệ tọa độ góc ngẩng và góc phương vị 1 

Hình 4 - Các thành phần quỹ đạo vệ tinh trong không gian 1 

Hình 5 - Độ lệch phải và độ lệch thiên đỉnh 1 

Hình 6 - Vị trí hiện tại và hệ số lệch tâm 1 

Hình 7 - Chuyển động tương đối của hai vật thể 1 

Hình 8 - Quỹ đạo elip 1 

Hình 9 - Sơ đồ mã hóa tín hiệu TM cơ bản (PCM) 1 

Hình 10 - Quá trình xử lý tín hiệu tương tự 1 

Hình 11 - Sơ đồ đặc trưng của một hệ thống TM 1 

Hình 12 - Cấu trúc của gói dữ liệu nguồn theo chuẩn CCSDS 1 

Hình 13 - Định dạng dữ liệu TM theo chuẩn CCSDS 1 

Hình 14 - Các phần chính của một hệ thông tin liên lạc vệ tinh 37 

Hình 15 - Phân cực sóng vô tuyến 40 

Hình 16 - Khái niệm về đường lên và đường xuống 43 

Hình 17 - Xác định công suất thu 45 

Hình 18 - Các nguồn nhiễu/tạp âm 1 

Hình 19 - Phân phối tạp âm 49 

Hình 20 - Cấu trúc của một bộ phát đáp đơn giản trên vệ tinh 51 

Hình 21 - Bộ khuếch đại CS ống sóng chạy và tranzitor trường 54 

Hình 22 - Khái niệm về góc độ rộng búp sóng anten 58 

Hình 23 - Cấu hình của bộ khuếch đại công suất cao 61 

Hình 24 - Bộ điều chế BPSK 66 

Hình 25 - Bộ điều chế QPSK 67 

Hình 26 - Nguyên lý mã hoá kênh 1 

Hình 27 - Nguyên lý truyền dẫn mật hoá 1 

Hình 28 - Giao tiếp giữa vệ tinh và trạm thu mặt đất 74 

Hình 29 - Trạm TTC băng S VNREDSat 78 

Hình 30 - Xử lý tín hiệu xuống tại trạm băng X 79 

Hình 31 - Trạm thu tín hiệu phụ trợ TM băng X của VNREDSat 81 

Hình 32 - Sơ đồ minh họa hệ thống 86 

Hình 33 - Biểu diễn đặc tính truyền qua của sóng vô tuyến 87 

Hình 34 - Cấu hình của một trạm điều khiển mặt đất 1 

Hình 35 - Sơ đồ mô tả tổ chức thiết bị của một trạm mặt đất 89 

Hình 36 - Mô tả các chức năng nhóm phần mềm chuẩn bị 1 

Hình 37 - Mô tả chức năng hệ thống mô phỏng 1 

Hình 38 - Mô tả quá trình hoạt động của trạm mặt đất 93 

Hình 39 - Một ví dụ minh hoạ quá trình xử lý dữ liệu ảnh thu được 95 

Hình 40 - Mô tả hoạt động trạm băng tần S 97 

Hình 41 - Sơ đồ kết nối các cơ sở mặt đất của trong Dự án VNREDSat-1 100 

Hình 42 - Sơ đồ kết nối đề xuất các cơ sở mặt đất của VNREDSat-1B 101 

MỞ ĐẦU

Tháng 8/2005, Trung tâm Điều phối ứng dụng Công nghệ Vũ trụ (nay là Viện Công nghệ Vũ trụ) thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã mở lớp nghiên cứu chuyên đề về Công nghệ vệ tinh cho cán bộ nghiên cứu và cán bộ giảng dạy của một số cơ quan và trường đại học

Ngày 14/06/2006, Thủ tướng Chính phủ đã ký quyết định số 137/2006/QĐ-TTg phê duyệt “Chiến lược nghiên cứu và ứng dụng Công nghệ Vũ trụ đến năm 2020” trong đó có dự án phóng vệ tinh viễn thông VINASAT và dự án hợp tác thiết kế chế tạo vệ tinh nhỏ quan sát Trái Đất của Việt Nam thông qua việc tiếp thu công nghệ vệ tinh nhỏ

Luận văn trình bày nghiên cứu về trạm điều khiểu mặt đất của vệ tinh viễn thám Nội dung luận văn bao gồm những nghiên cứu về quá trình giám sát xác định vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo; quá trình đo xa, thu thập và xử lý dữ liệu vệ tinh thu thập được; quá trình điều khiển vệ tinh và cuối cùng là đề xuất phương án tổ chức thực hiện trạm điều khiển mặt đất cho vệ tinh viễn thám

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Bùi Trọng Tuyên đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình để tôi có thể hoàn thành luận văn Tôi xin cảm ơn tập thể Cán bộ Viện Công nghệ Vũ trụ - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo những điều kiện tốt nhất cho việc thực hiện đề tài./

Hà Nội, ngày 05 tháng 03 năm 2012

Học viên

Phạm Hoàng Anh

PHẦN I CÁC QUÁ TRÌNH CỦA TRẠM ĐIỀU KHIỂN MẶT ĐẤT

Phần một của luận văn sẽ trình bày các chức năng cơ bản tại trạm điều khiển mặt đất của vệ tinh viễn thám Trạm mặt đất theo nghĩa rộng được hiểu là toàn bộ các thiết bị được đặt trên mặt đất, mặt biển thậm chí máy bay có khả năng liên lạc, trao đổi thông tin trực tiếp với các vệ tinh trên quỹ đạo Hệ thống thông tin liên lạc thường được thiết lập giữa vệ tinh trên quỹ đạo với một hoặc nhiều trạm mặt đất trong một số trường hợp đặc biệt có thể trung chuyển thông qua một vệ tinh khác về trung tâm Trạm điều khiển mặt đất của vệ tinh viễn thám thực hiện các chức năng chính như sau:

- Giám sát, xác định vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo

- Đo xa thu thập dữ liệu và thông số về trạng thái của vệ tinh

- Điều khiển vệ tinh thông qua tập lệnh

- Điều khiển nhằm xác định các thông số quỹ đạo, thời gian biểu cho các hoạt động của vệ tinh, giám sát và nạp chương trình cho hệ máy tính trên vệ tinh

- Xử lý các dữ liệu thu thập được từ vệ tinh

- Thiết lập các đường truyền dữ liệu nối các trạm mặt đất, các trung tâm xử lý với nhau trên toàn thế giới

CHƯƠNG I GIÁM SÁT, XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VỆ TINH TRÊN QUỸ ĐẠO

chuyển động của Newton, và các lý thuyết biến đổi năng lượng và động năng Trong chương này ta tìm hiểu về dạng lý thuyết đơn giản nhất, những vấn đề cơ sở của cơ học

quỹ đạo Xác định vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo sử dụng hệ tọa độ Descarte Oxyz, tùy theo vị trí tâm O và mặt phẳng cơ sở Oxy ta có các hệ tọa độ khác nhau

1.1 Hệ tọa độ quán tính trung tâm Trái Đất ECI (Earth Centered Inertial)

Hệ tọa độ có tâm O tại tâm Trái Đất Mặt phẳng cơ sở là mặt phẳng xích đạo và trục Ox hướng tới điểm Xuân Phân (Vernal Equinox) Trục Oz hướng tới Cực Bắc Trục Oy nằm trong mặt phẳng xích đạo về phía bên phải trục Ox (Hình 1) Vị trí của

một đối tượng trong hệ tọa độ này được định nghĩa như sau:

- Góc lên phía phải α: Là góc tính theo hướng Đông trong mặt phẳng xích đạo từ trục

Ox đến mặt phẳng kinh tuyến

- Độ lệch δ: Là góc giữa đối tượng và mặt phẳng xích đạo trong mặt phẳng kinh tuyến

- Khoảng cách r: Là khoảng cách giữa điểm gốc hệ tọa độ và vị trí của đối tượng trong

hệ tọa độ đó

Hình 1 - Hệ tọa độ quán tính trung tâm Trái Đất

1.2 Hệ tọa độ địa lý (Geographic Coordinate System)

Hệ tọa độ này còn được gọi là hệ thọa độ kinh độ, vĩ độ Đây là hai hệ tọa độ rất thông dụng để xác định vị trí của vệ tinh liên quan đến Trái Đất theo hai tọa độ góc

kinh độ và vĩ độ Gốc O của hệ tọa độ địa lý đặt ở tâm Trái Đất, mặt phẳng cơ sở là mặt phẳng xích đạo và trục Ox nằm trong mặt phẳng xích đạo đi qua giao điểm với mặt phẳng kinh tuyến Greenwich (kinh tuyến 0) Trục Oz hướng tới Cực Bắc Trục Oy nằm trong mặt phẳng xích đạo về phía phải của trục Ox (Hình 2) Hai góc cần thiết để xác

định vị trí của vệ tinh trong hệ tọa độ này là:

- Vĩ độ địa tâm φ: Là góc nằm trong mặt phẳng kinh tuyến, giữa mặt phẳng xích đạo và

đường thẳng nối tâm Trái Đất vơi một điểm cần xác định vị trí trên bề mặt Trái Đất

- Kinh độ đông ϕ: là góc nằm trong mặt phẳng xích đạo theo hướng Đông từ mặt

phẳng trực giao đi qua trục Ox tới mặt phẳng kinh tuyến đi qua điểm cần xác định vị trí

trên bề mặt Trái Đất

1.3 Hệ tọa độ góc ngẩng và góc phương vị (Azimuth Elevation Coordinate System)

Hình 2 - Hệ tọa độ địa lý

Gốc O của hệ tọa độ đặt ở vị trí quan sát và mặt phẳng cơ sở là mặt phẳng đường chân trời tại vị trí quan sát Trục Ox hướng theo hướng Nam, trục Oy theo hướng Đông và trục Oz theo hướng thiên đỉnh (Hình 3) Hai góc cần thiết để xác định

vị trí của đối tượng theo hai tia xuất phát từ gốc O được định nghĩa như sau:

- Góc phương vị (azimuth): Là góc nằm trong mặt phẳng đường chân trời tính theo

chiều kim đồng hồ từ hướng Bắc tới mặt phẳng trực giao đi qua đối tượng, và tiếp tuyến với mặt cầu tại vị trí quan sát

- Góc ngẩng (elevation): Là góc nâng của đối tượng phía trên mặt phẳng ngang tại vị

trí quan sát

- Khoảng cách giữa vị trí quan sát và đối tượng là r

2 Quỹ đạo của vệ tinh

Vệ tinh được phóng đi từ Trái Đất có nhiều nhiệm vụ khác nhau Như chúng ta

đã biết, sự quan sát môi trường Trái Đất có thể thực hiện tốt nhất bằng sự quan sát từ

vệ tinh Tại một vị trí đặc biệt vệ tinh có thể quan sát một khoảng rộng Tùy theo mục

Hình 3 - Hệ tọa độ góc ngẩng và góc phương vị

đích quan sát (phạm vị, độ phân giải, thời gian) mà ta có thể thiết kế quỹ đạo vệ tinh Việc hiểu rõ quỹ đạo cho phép xác định vị trí và chuyển động vệ tinh theo thời gian cũng như các khu vực được chiếu bởi vệ tinh, để điều chỉnh vùng quan sát Phần này sẽ trình bày các khái niệm thường sử dụng liên quan đến quỹ đạo vệ tinh như độ cao, chu kỳ, phương hướng và vị trí của mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh trong không gian,

và chuyển động đồng bộ Mặt trời…

Hướng xuân phân (Vernal Equinox Direction): Là hướng của một điểm trong

cung thứ nhất của cung Hoàng Đạo, cung Bạch Dương (cung Hoàng Đạo là một vòng tròn lớn của thiên cầu, là quỹ đạo biểu kiến hàng năm của Mặt Trời, Hoàng Đạo cắt xích đạo Mặt Trời tại hai điểm xuân phân và thu phân Cung Hoàng Đạo được chia thành 12 phần bằng nhau, lấy tên các chòm sao) Điểm xuân phân xảy ra khoảng 21 tháng 3 hàng năm, điểm thu phân xay ra khoảng 22 tháng 9 hàng năm Hướng xuân phân chính là hướng nối tâm Trái Đất với tâm Mặt Trời tại điểm xuân phân Hướng

xuân phân được sử dụng như trục Ox của hệ tọa độ quy chiếu, đối với các yêu cầu chính xác, điểm xuân phân được quy định theo thời điểm mốc (Epoch Time)

Hình 4 - Các thành phần quỹ đạo vệ tinh trong không gian

Điểm chân vệ tinh (Footpoint): Là điểm nằm trên mặt đất ở ngay dưới vệ tinh

Điểm chân là giao điểm của đường thẳng nối tâm Trái Đất với vệ tinh và bề mặt Trái Đất

Viễn điểm (Apogee): Là điểm nằm trên quỹ đạo vệ tinh ở xa nhất so với tâm

Trái Đất

Cận điểm (Perigee): Là điểm nằm trên quỹ đạo vệt tinh ở gần nhất so với âm

Trái Đất

Điểm lên (Điểm mọc – Ascending Node): Là điểm nằm trên quỹ đạo vệ tinh mà

ở đó qquyx đạo vệ tinh cắt mặt phẳng xích đạo theo hướng Bắc

Điểm xuống (Điểm lặn – Deccending Node): Là điểm nằm trên quỹ đạo vệ tinh

mà ở đó quỹ đạo vệ tinh cắt mặt phẳng xích đạo theo hướng Nam

Đường thẳng nối các điểm (Line of Nodes): Là giao tuyến của mặt phẳng xích

đạo và mặt phẳng quỹ đạo, đường thẳng này đi qua hai điểm điểm lên và điểm xuống

Lực khí quyển (Atmospheric Drag): Là lực kéo của lớp khí quyển Trái Đất ảnh

hưởng đến tốc độ quay vệ tinh Ở độ cao dưới 160km, khí quyển sẽ làm vệ tinh quay chậm lại sau vài vòng Lực cản này có ảnh hưởng lớn đến thời gian sống của vệ tinh ở

độ cao trên 700km, lực khí quyển ảnh hưởng không đáng kể lên vệ tinh

Hình 5 - Độ lệch phải và độ lệch thiên đỉnh

Độ lệch thiên đỉnh (Declination): Là góc nằm trong mặt phẳng kinh tuyến theo

hướng Bắc, đo từ mặt phẳng quỹ đạo đến đường thẳng nối tâm Trái Đất với vệ tinh (Hình 5)

Độ lêch phải (Right Ascension): Là góc nằm trong mặt phẳng quỹ đạo, đo theo

hướng Đông, từ trục xuân phân đến mặt phưangr kinh tuyến chứa vệ tinh

Delta-v: Là độ thay đổi của vệ tinh cần thiết cho sự thay đổi của quỹ đạo

Hướng và độ lớn của delta-v xác định thông số nào của quỹ đạo cần phải thay đổi và

thay đổi bao nhiêu

Độ trôi quỹ đạo (Drift Orbit): Một vệ tinh địa tĩnh thường được đưa lên quỹ

đạo, với độ cao cao hơn hoặc thấp hơn một chút so với quỹ đạo cuối cùng Mục đích của quá trình này là để thử nghiệm vệ tinh, trước khi vệ tinh trôi đến quỹ đạo cuối cùng

Vị trí hiện tại của vệ tinh (True Anomaly) v: Là góc nằm trong mặt phẳng quỹ

đạo vệ tinh tính từ cận điểm đến vị trí của vệ tinh Giá trị của vị trí hiện tại của vệ tinh được tính theo hướng chuyển động của vệ tinh ( ) (Hình 6)

Hình 6 - Vị trí hiện tại và hệ số lệch tâm

trình Newton cho chuyển động elip E là góc giữa trục chính và đường thẳng nối tâm của elip với điểm Q Q là điểm nằm trên đường tròn bao quanh elip, đó là hình chiếu của vị trí vệ tinh theo trục song song với trục phụ của elip (Hình 6) E xuất hiện trong

biểu thức của phương trình Kepler

Hệ số lệch tâm (Eccentricity): Là hằng số định nghĩa hình dạng của quỹ đạo

, trong đó c là khoảng cách từ tâm đến tiêu cự, a là khoảng cách của nửa bán

trục lớn

Thời điểm mốc (Epoch): Là ngày và giờ mà ta quy ước để làm chuẩn đo thời

gian Tập hợp các phần tử quỹ đạo có ý nghĩa cho một thời điểm mốc xác định

Greenwich thuộc Anh, được lấy làm mốc chuẩn để tính thời gian trên toan thế giới, đôi khi còn gọi là giờ chuẩn UT (Universal Time) hoặc giờ Z (Zulu Time)

Ngày Julian (Julian Date): Là số ngày được đếm liên tục kể từ 01/01/4713 trước

công nguyên (ngày Julian của ngày 01/01/2000 là 2.451.545)

Thời gian trễ vòng (Round-trip Delay Time): Thời gian mà tín hiệu đi từ trạm

mặt đất đến vệ tinh và quay trở về một trạm mặt đất khác (khoảng 7ms cho vệ tinh quỹ đạo LEO, 75ms cho vệ tinh quỹ đạo MEO, và 250ms cho vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh)

Thời gian Mặt Trời ảo(Mean Solar Time) và thời gian chuẩn (Universal Time):

Là thời gian đo được của một vật chuyển động không có thực được gọ là Mặt Trời ảo (Mean Sun) với tốc độ không đổi, (hoặc giả thiết khác rằng Trái Đất quay xung quanh Mặt Trời với quỹ đạo hình tròn và trục quay của Trái Đất vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo) Khoảng thời gian mà Mặt trời đi qua cùng một kinh tuyến sẽ là thời gian chính xác một ngày Mặt Trời Tuy nhiên Trái Đất di chuyển theo quỹ đạo elip và trục quay của Trái Đất nghiêng so với mặt phẳng quỹ đạo của nó, nên Mặt Trời thực tế đi qua một kinh tuyến chậm hơn một chút tại một điểm nào đó trong năm và nhanh hơn một chút tại điểm khác Sự khác nhau giữa thời gian Mặt Trời thực với thời gian Mặt Trời ảo được biểu diễn qua phương trình thời gian (Equation of Time)

Thời gian thiên văn (Sidereal Time): Là thời gian để Trái Đất quay một vòng

quanh trục của nó, so với các vì sao Một ngày thiên văn bắt đầu khi điểm xuân phân đi qua kinh tuyến Greenwich, thời điểm này là 23:56:04 , 09054 của giờ Mặt Trời ảo

Độ nghiên của quỹ đạo (Inclination of an Orbit): Là góc nghiêng giữa xích đại

và mặt phẳng quỹ đạo (chiều dương theo hướng Bắc)

Đối của cận điểm (Argument of Perigee): Từ trên ta đã biết độ lớn quỹ đạo α, độ

lệch tâm E, góc nghiêng i và góc quay Ω Nhưng ta chưa biết hướng của nó trong mặt

phẳng quỹ đạo Ví dụ trong quỹ đạo elip ta muốn biết đâu là cận điểm, nó nằm ở Bắc hay Nam bán cầu? Điều này rất quan trọng nếu ta muốn có được những bức ảnh với độ phân giải cao Đối của cận điểm là góc nằm trong mặt phẳng quỹ đạo giữa nút lên và cận điểm Để cho rõ ràng ta tính giá trị của góc này theo hướng chuyển động của vệ tinh Giá trị của đối cận điểm được tính bằng đơn vị độ ( ) (Hình 1.4)

Các thông số quỹ đạo (Orbit Parameters): Hình dạng và hướng của quỹ đạo vệ

tinh xung quanh Trái Đất, vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo với điểm mốc, được mô tả với

6 thông số (còn gọi là các phần tử Kepler), đó là: độ lệch phải, điểm mọc, đối cận điểm, vị trí hiện tại, bán trục lớn, độ nghiêng và độ lệch tâm

3 Cơ học quỹ đạo

3.1 Định luật Kepler

Định luật 1: Quỹ đạo vệ tinh lè một elip với Trái Đất là một tiêu điểm

Định luật 2: Đường thẳng nối tiêu điểm (Trái Đất) tới vệ tinh quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau

Định luật 3: Bình phương chu kỳ quỹ đạo vệ tinh tỉ lệ bậc ba với bán trục lớn

3.2 Định luật Newton

Cơ học quỹ đạo dựa trên định luật vạn vật hấp dẫn của Newton và định luật thứ

hai Newton về chuyển động Định luật vạn vật hấp dẫn nói rằng lực hấp dẫn giữa hai

vật thể thay đổi theo tích khối lượng của chúng M, m và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách r, có hướng theo đường thẳng nối tâm của chúng

đặt lên m Định luật cảu Newton cũng chỉ ra rằng, hai vệ tinh trên cùng quỹ đạo không

thể có vận tốc khác nhau Nếu một vệ tinh ban đầu có quỹ đạo tròn xung quanh Trái Đất, sau đó được tăng tốc bởi xung đẩy của thiết bị đẩy sẽ không chuyển động nhanh hơn trên quỹ đạo đó, thay vào đó quỹ đạo sẽ trở thành dạng elip với viễn điểm ở vị trí tác động xung Đối với quỹ đạo tròn quanh Trái Đất ta có:

xung quanh Trái Đất Vệ tinh quỹ đạo thấp chịu ảnh hưởng nhiều do sự trượt trên tầng khí quyển và kết quả làm tăng thêm lực hấp dẫn ảnh hưởng đến thời gian sống cảu vệ tinh Mối liên hệ giữa độ cao quỹ đạo và thời gian sống:

(1.8)

(1.9)

Từ hai phương trình (1.8) và (1.9), sử dụng phương trình (1.5), ta được:

(1.10)Đây là phương trình vi phân thể hiện chuyển động tương đối của hai vật thể Đối với

chuyển động tương đối của vệ tinh xung quanh một hành tinh, khối lượng vệ tinh m rất nhỏ so với khối lượng hành tinh M Nên:

(1.11)Thông số trọng trường được định nghĩa:

Từ phương trình (1.11) ta có phương trình vi phân chuyển động của hai vật:

(1.13)

trong đó là vector có hướng từ vật thứ hai đến vật thứ nhất

Mômen động lượng góc: Động lượng góc nghiêng h là một hằng số, được định

nghĩa là Hướng của r và v phải duy trì trong mặt phẳng quỹ đạo để tốc độ góc

là không đổi Độ lớn của động lượng góc là:

(1.14)trong đó ϕf là góc giữa trục ngang và hướng vector vận tốc của vệ tinh

Các phương trình quỹ đạo: Mặc dù phần lớn vệ tinh có quý đạo hình tròn hoặc

elip, nhưng bất kỳ một đường conic nào cũng có thể là quỹ đọa của vệ tinh Các đường cong conic được đặc trưng bằng phương trình:

(1.15)

trong đó, v là góc giữa r và đường thẳng nối tới điểm trên quỹ đạo ở gần tiêu điểm

Hình 7 - Chuyển động tương đối của hai vật thể

nhất, p – semi latus, như được chỉ ra trên hình 8

Giá trị độ lệch tâm e xác định hình dạng quỹ đạo:

0 < e < 1 dạng quỹ đạo elip

(1.16)

Chu kỳ vệ tinh bay quanh quỹ đạo elip là:

(1.17)

trong đó a là bán trục lớn Đây là phương trình thể hiện định luật 3 của Kepler Có một

số phương pháp phân loại vệ tinh, tuy nhiên có thể phân vệ tinh làm hai loại chính: Vệ tinh cực và Vệ tinh địa tĩnh

- Vệ tinh cực: mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh nghiêng góc so với mặt phẳng xích đạo Bay ở độ cao 600 – 1500 km Chu kỳ vệ tinh cực phút Ưu điểm của vệ tinh này là quan sát được hầu hết bề mặt Trái Đất Do bay ở độ cao thấp nên độ phân giải đạt được lớn Tuy nhiên vệ tinh không quan sát được đối tượng một cách liên tục theo thời gian vì vệ tinh chuyển động quanh Trái Đất

Hình 8 - Quỹ đạo elip

- Vệ tinh địa tĩnh: Mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh trùng với mặt phẳng xích đạo Chu kỳ vệ tinh bay quanh Trái Đất trùng với chu kỳ tự quay quanh mình của Trái Đất,

do đó vệ tinh luôn nằm trên đỉnh một vị trí tại xích đạo cần quan sát Bay ở độ cao

36000 km, chu kỳ ngày Ưu điểm của vệ tinh là quan sát đối tượng một cách liên tục theo thời gian, phạm vi quan sát rộng Nhược điểm là không quan sát được toàn bộ

bề mặt Trái Đất và độ phân giải không cao vì vệ tinh bay ở độ cao lớn

Quỹ đạo elip chỉ là tương đối do vệ tinh bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố như hình dạng Trái Đất không phải hình cầu, bị lồi ra ở xích đạo do đó ảnh hưởng tới sự cân bằng của phần tử quỹ đạo Sự trượt trên tầng khí quyển làm chậm đáng kể tới quỹ đạo vệ tinh với vệ tinh có quỹ đạo dưới 150 km, nhưng lại rất nhỏ đối với vệ tinh ở quỹ đạo lớn hơn 1500 km Gió Mặt Trời và các bức xạ tác động nhở tới quỹ đạo vệ tinh, ảnh hưởng lực hấp dẫn của các vật thể khác nhau trong Hệ Mặt Trời, đặc biệt là Mặt Trời và Mặt Trăng tuy nhỏ nhưng khác không Quan trọng nhất là sự ảnh hưởng hấp dẫn không cầu của Trái Đất tới vòng quay của mặt phẳng quỹ đạo, tới vòng quay của trục lớn trong mặt phẳng quỹ đạo và tới sự thay đổi chu kỳ vệ tinh

4 Sức hút hấp dẫn do sự không cầu của Trái Đất

Trường hấp dẫn Trái Đất tạo ra không phải do một chất điểm mà nó là sự tập hợp các chất điểm khác nhau Trái Đất Thế năng được tính:

(1.18)

Tích phân các khối lượng dM của Trái Đất với khoảng cách s từ vệ tinh ta được:

(1.18)

trong đó J n là hệ số dao động điều hòa bậc n của năng lượng thế năng hấp dẫn Trái Đất

Còn là đa thức (với , có dạng đối xứng cầu):

(1.19)Hiệu chỉnh cho hầu hết các tác động của sự lồi ra của Trái Đất tại xích đạo ta được:

(1.20)Tại cực , tại xích đạo

Quỹ đạo đồng bộ Mặt Trời: Sự lồi ra tại xích đạo là thành phần chính tạo nên sự

biến thiên của điểm lên theo thời gian Sự biến thiên đó xác định bởi:

(1.21)

Sự chọn thích hợp góc nghiêng quỹ đạo i sao cho vòng quay của mặt phẳng quỹ

đạo phù hợp với vòng quay của Trái Đất xung quanh Mặt Trời, chuyển động này gọi là chuyển động quỹ đạo đồng bộ Mặt Trời Dấu trừ của công thức trên thông báo sự thụt lùi của quỹ đạo Tốc độ quay của Mặt Trời là rad/năm

rad/s /mét ngày Góc nghiêng quỹ đạo đồng bộ Mặt Trời chỉ là hàm gần đúng của

độ cao vệ tinh Góc nghiêng lớn cho phép vệ tinh quan sát được hầu hết các bề mặt Trái Đất từ cực tới cực Quỹ đạo đồng bộ Mặt Trời tức là mỗi ngày vệ tinh đi qua một điểm trong khoảng thời gian nhất định

5 Tính toán quỹ đạo vệ tinh

Giai đoạn thiết kế đầu thiên của vệ tinh là tính toán một cách gần đúng quỹ đạo

vệ tinh thông qua sử dụng mô hình tính quỹ đạo vệ tinh Mô hình gần đúng nhất có thể

chập nhận được là “Quỹ đạo Kepler cộng tác dụng trung bình cả sự dẹt Trái Đất J 2”

Tác dụng trung bình của sự dẹt Trái Đất J 2 không ảnh hưởng tới trục lớn a của quỹ đạo

vệ tinh, độ lệch tâm e và góc nghiêng quỹ đạo i Nó ảnh hưởng đến phía lên bên phải của điểm lên Ω và đối của cận điểm ω Có thể làm rõ bằng hàm tốc độ thay đổi trung

bình [rad/s], và điểm hiện tại của vệ tinh M

Trong mô hình tính toán NORAD Element cung cấp các thuật toán dự tính vị trí

vệ tinh và chuyển động của nó Trong đó có một số mô hình tính toán chuyển động vệ tinh như:

- Với các vệ tinh quỹ đạo gần Trái Đất (chu kỳ nhỏ hơn 225 phút) có các mô hình SGP, SGP4, SGP8

- Với các vệ tinh quỹ đạo xa Trái Đất (chu kỳ lớn hơn hoặc bằng 225 phút) có các mô hình SDP, SDP4, SDP8

Các mô hình trên sử dụng các thông số đầu vào là các thông số của bảng Twoline Cung cấp hàng ngày thông số của các vệ tinh tại địa chỉ website

www.celestrak.com Mô hình SGP phát triển bởi Hilton và Kuhlman (1966) sử dụng cho vệ tinh gần mặt đất Mô hình này sử dụng làm giảm nhẹ đi mô hình hấp dẫn của Kozai (1959) và nó giữ tác động của sự trượt trong chuyển động là làm tuyến tính theo

thời gian Nó gắn sự biến thiên bậc 2 của điểm lên theo thời gian (Mean Anomaly) Tác

động của sự trượt lên độ lệch tâm trong mô hình này theo hướng độ cao cảu cận điểm giữ nguyên là hằng số Mô hình SGP4 phát triển bởi Ken Cranford (1970) sử dụng cho

vệ tinh cực Mô hình này được sử dụng rộng rãi vì nó làm nhẹ đi nguyên lý giải tích tổng quát của Lane và Cranford (1969) Với sử dụng giải pháp của Brower (1959) cho

mô hình hấp dẫn và hàm mật độ năng lượng trong mô hình khí quyển Trong các mô hình tính toán quỹ đạo cho vệ tinh cực thường sử dụng mô hình SGP4

Các phần tử NORAD được sử dụng trong mô hình SGP4 (tất cả các biểu tượng được định nghĩa trong mục giải thích các thông số mô hình) Giá trị ban đầu của chuyển động trung bình và bán trục lớn được tính bởi các phần tử đầu vào qua các hàm:

Với chu kỳ giữa 98 km và 156 km, giá trị của hằng số s được sử dụng trong mô hình

SGP4 thay đổi thành:

Với chu kỳ dưới 98 km, giá trị thay đổi thành:

Nếu giá trị S thay đổi, thì giá trị của được thay bằng:

Sau đây tính các hằng số sử dụng các giá trị thích hợp của s và :

Tác dụng của trường hấp dẫn Trái Đất lên phía trên bên phải của điểm lên Ω,

đối của cận điểm ω, và điểm hiện tại của vệ tinh trong một khoảng thời gian nhỏ

thể hiện qua các hàm sau:

Tác dụng của sự trượt khí quyển lên phía lên phải cua điểm Ω, đối của cận điểm

hàm sau:

Chú ý khi cận điểm nhỏ hơn 220 km, hàm a và hàm IL được rút gọn sau số hạng

C 1 , và các số hạng bao gồm C 5 , δω, δM được loại trừ Cộng các số hạng tuần hoàn của

nhiều chu kỳ ta được:

Hàm Kepler cho được định nghĩa bởi:

Và sử dụng hàm lặp lại:

Trong đó:

Hàm dưới đây sử dụng tính các định lượng ban đầu cho sự tuần hoàn trong các chu kỳ:

Sự tuần hoàn trong các chu kỳ gán vào các đại lượng cần thiết:

Khối vector hướng được tính bởi:

– Thành phần của mô hình SGP, chuyển động trung bình hay số vòng trong ngày – Lệch tâm quỹ đạo vệ tinh

– Góc nghiêng của quỹ đạo

– Vị trí hiện tại của vệ tinh

– Đối của cận điểm

– Kinh độ của điểm lên

– Đạo hàm bậc nhất của số vòng trung bình

– Đạo hàm bậc hai của số vòng trung bình

– Hệ số trượt của mô hình SGP4

trong đó G là hằng số hấp dẫn vũ trụ Newton, M là khối lượng Trái Đất

– Bán kính Trái Đất

– Hài hấp dẫn thứ hai của Trái Đất

– Hài hấp dẫn thứ ba của Trái Đất

– Hài hấp dẫn thứ tư của Trái Đất

– Khoảng thời gian tính từ khi nhập thông số đầu vào cho mô hình

Mặt phẳng trực giao với mặt phẳng xích đạo, đi qua điểm quan sát Re là bán kính xich đạo của Trái Đất Hình trên xác đinh vị trí đối tượng cần quan sát nằm trên

bề mặt Trái Đất, đối với đối tượng ở độ cao h so với mặt biển thì Re thay bằng

Ta có:

Vì Trái Đất quay trong mặt phẳng Oxy (quay quanh trục Oz) nên tọa độ x, y của

một điểm nằm trên mặt phẳng Trái Đất luôn luôn thay đổi theo thời gian, khác với trục

Oz Tuy nhiên nếu chúng ta biết được góc giữa kinh độ đối tượng quan sát và trục Ox

(Vernal Equinox) ta có thể xác định được tạo độ x, y như một hàm của thời gian Ta gọi góc giữa trục Ox và kinh độ đối tượng quan sát là , là thời gian, lúc này giá trị

được tính là:

và

E chính là kinh độ cần quan sát Từ các phương trình trên ta tính được vĩ độ

và theo x, y, z R để tính kinh độ ta cần xác định và là hàm thời gian tại vị trí quan sát

6.2 Chuyển từ hệ tọa độ Kinh độ – Vĩ độ sang Hệ tọa độ vị trí quan sát

Với vệ tinh tọa độ vị trí quan sát như trên ta được:

;

Với θ, φ là hai góc theo hệ tọa độ ECI của vị trí quan sát Tọa độ vệ tinh là và tọa độ điểm quan sát trong hệ tọa độ ECI Khoảng cách giữa hai vị trí

Chuyển hệ tọa độ từ ECI sang tọa độ tại vị trí quan sát ta có hai phần tịnh tiến và xoay Lúc này tọa độ vệ tinh trong hệ tọa độ mới là:

CHƯƠNG II QUÁ TRÌNH ĐO XA, THU THẬP VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU VỆ TINH

Như chúng ta đã biết, quá trình trao đổi thông tin giữa vệ tinh và trạm mặt đất được chia thành hai quá trình riêng biệt là quá trình truyền dữ liệu từ trên vệ tinh xuống trạm mặt đất và quá trình trạm mặt đất truyền các lệnh điều khiển lên vệ tinh Quá trình thứ nhất được thực hiện thôn gqua kênh dữ liệu đo xa TM, còn quá trình thứ hai được thực hiện thông qua kênh lệnh TC Nói một cách tổng quát TM cung cấp cho trạm mặt đất tất cả các thông tin mà vệ tinhddo và xác định được, cụ thể là máy tính trên vệ tinh (OBC) tiếp nhận, xử lý và truyền về trạm mặt đất các dữ liệu mà các phân hệ khác cung cấp cho OBC

1 Phân loại dữ liệu TM

Dữ liệu đo xa có thể được chia thành ba loại cơ bản sau đây: Dữ liệu trạng thái,

dữ liệu về tư thế và dữ liệu payload Theo dạng tín hiệu thì dữ liệu đo xa được chia thành các dạng sau đây:

- Dạng tương tự: Chẳng hạn như giá trị điện áp hoặc dòng điện Đối với các dạng tín hiệu này phải dùng các bộ biến đỏi tương tự – số để số hóa thông tín hiệu

- Dạng số: Là các đầu ra của các bộ mã hóa hoặc thanh ghi

- Dạng nhị phân (hay dưới dạng hai mức On/Off): Để xác định tình trạng của các mạch hoặc thiết bị có hai trạng thái hoặc trạng thái kết nối của các bộ rơle

1.1 Dữ liệu về trạng thái của vệ tinh

Dữ liệu về trạng thái hay còn được gọi là các thông số kỹ thuật của các bộ phận trên vệ tinh Dữ liệu về trạng thái gồm có:

- Nhiệt độ: Giá trị nhiệt độ các hộp thiết bị của tấm pin mặt trời, các thiết bị đẩy, một số bộ phận cơ khí khác…Để đo được các giá trị nhiệt độ kể trên, người ta sử dụng các bộ nhiệt điện trở để biến đổi giá trị nhiệt độ thành các giá trị điện áp tương ứng Sau đó các điện áp này được đưa vào bộ mã hóa tín hiệu đo xa

- Áp suất: Trong bình nhiên liệu, để đo được áp suất người ta dùng các bộ biens đổi chẳng hạn như các bộ cảm biến áp suất

- Điện áp và dòng điện: Của các bộ phận cung cấp nguồn Thông thường giá trị điện áp thường được chuẩn hóa vào dải từ 0V đến 5.12V để phù hợp với vùng hoạt động của các bộ biến đổi tương tự – số Giám sát dòng điện có thể được thự hiện bằng nhiều loại mạch điện tử khác nhau

- Trạng thái hoạt động của các thiết bị: Thông thường được thực hiện bằng một bit, bit này có giá trị là 1 nếu thiết bị đang ở trạng thái hoạt động, ngược lại sẽ có giá trị

là 0

- Trạng thái dự phòng: Chỉ được sử dụng với các bộ phận có kèm thiết bị dự phòng Dữ liệu này cho chúng ta biết được bộ phận chính hay bộ phận dự phòng đang hoạt động thay thế

- Trạng thái tách ra khỏi thiết bị phóng: Thường được xác định bằng một công tắc giữa thiết bị phóng và vệ tinh Khi vệ tinh tách khỏi thiết bị phóng thì công tắc này

sẽ thiết lập một giá trị trạng thái

Trên đây là một vài dạng dữ liệu đo xa cơ bản của vệ tinh Tùy thuộc vào vệ tinh cụ thể mà người thiết kế đặt ra những loại dữ liệu đo xa cần được theo dõi và giám sát, dựa vào những dữ liệu đo xa này mà phần mềm bay hay trạm điều khiển mặt đất sẽ đưa ra phương án xử lý cụ thể đối với từng trường hợp Thông thường đối với một vệ tinh viễn thông cỡ lớn có khoảng vài trăm đến hằng nghìn thông số cần quan sát Mưc