跟踪与数据中继卫星系统TDRSS(Tracking and Data Relay Satellite System)是为中、低轨道的航天器与航天器之间、航天器与地面站之间提供数据中继、连续跟踪与轨道测控服务的系统。中继卫星系统的链路分为前向链路与返回链路。前向链路指地面站经数据中继卫星转发信号,向用户航天器(包括成像侦察卫星、航天飞机与载人飞船等)发送跟踪、遥测与控制指令。返回链路指用户航天器经数据中继卫星转发信号,向地面站回传航天信号。本文以我国第二代中继卫星捕获跟踪(CTDRS)系统的预研项目“二代中继星捕获跟踪系统仿真及验证”为科研背景,以课题的研究背景与意义为主线,论述了课题在国内外的研究现状以及采用STK(Satellite Tool Kit)完成星间链路仿真设计的特点与优势,并对STK和MATLAB的仿真结果进行了一定的分析。在以前的研究中,星间链路性能的研究主要侧重于分析星座参数对星间链路几何参数的影响,本文重点分析在星座参数确定的前提下,星间链路几何参数随时间的变化情况,包括星间链路距离变化率、星间链路方位角变化、星间链路仰角变化等参数。其中讨论了二代中继星捕获跟踪系统星间链路的仿真方案的组成结构,利用轨道特性对二代中继卫星系统的覆盖特性进行分析,搭建了星间链路的仿真模型,其中包括中继卫星和用户卫星在内的轨道模型、星间链路模型、用户星信号调制模型等,并对星间链路建立过程的影响进行分析;重点针对星间链路建立过程的信号特性,轨道模块的建立、多普勒频移技术、背景噪声影响、载波的捕获与跟踪技术等进行了实际参数的设计与理论分析。本文主要针对中继卫星星间链路捕获跟踪系统的链路仿真及验证问题,从理论基础到具体仿真实现分别进行了分析与论述。文中详述了星间链路的轨道特性及传输特性的仿真过程和分析,为完成星间链路目标捕获与跟踪系统链路的仿真和验证所建模。经过详细的分析,给出了一些有用的结论。为我国第二代中继卫星系统的工程研制提供有说服力的技术依据,具有一定的理论和实际意义。