用全球定位系统对导弹进行实时跟踪

本文将介绍一套利用全球定位系统(GPS)对远程导弹进行实时跟踪的系统。全球定位系统全面投入工作后(八十年代后期),用它来跟踪导弹、飞机和地面车船正是其英雄用武之地。为了充分利用该系统,必须要有一种高经济效率的跟踪方案。在跟踪导弹这样一些非回收性试验体时,尤其要注意这一点。本文所介绍的这些技术就是跟踪非回收性试验导弹的一种经济实惠的方法。其基本方案是被试导弹接收多个GPS信号,将这些混合信号的频率变换到一个新的S波段频率上、然后再将混合的S波段信号发送到地面接收站。地面站接收经转发的GPS信号,并加以处理,得到该导弹的正常伪距和伪距离率测量值。用卡尔曼滤波器计算出位置和速度解。除了能独立工作之外,本文所介绍的系统还能与现有跟踪系统相结合,提高跟踪精度。     

航天飞机的通信和测控系统

航天飞机轨道器的射频系统和数据业务包括以下内容:一台S波段相位调制(PM)发射/接收机、一台Ku波段发射/接收机、两台独立的S波段调频(FM)发射机,一台S波段载荷询问发射/接收机以及一台Ku波段交会雷达。另外,轨道器通信设备和数据系统还包括:一个计算机系统(作为载荷和射频系统之间接口的专用处理器)以及电视和磁带记录系统。地面保障系统包括地面航天跟踪和数据网(STDN)、航天指控中心(MCC)和载荷操作控制中心(POCC)。轨道器处于再入飞行轨道时,用五台雷达进行跟踪,用国内通信卫星将NASA跟踪系统连接起来。建立的话音通信系统可同时提供两条独立的双向话路,“测站会议和监视装置”可以在遍布世界的370个话音终端之间完成交换任务。航天飞机要经过四次飞行试验,进行约1100项实验。试验结束后,航天飞机将进入实用阶段:为付款的用户把卫星和其它设备送入太空。     

对我国商业航天测控管理有关问题的初步探讨

国际商业航天的蓬勃发展带动了国内商业航天的兴起。以实现商业卫星高效便捷管理为目的,调研了国内外商业航天与商业航天测控的发展现状,分析了国外商业航天以及商业航天测控发展对我国商业航天测控管理的有关启示,得出了测控管理多元化大势所趋、适度鼓励商业航天测控发展势在必行等结论。同时,对我国商业航天测控管理中加强航天立法、探索商业航天测控管理新模式、加强商业卫星管理服务等问题进行了初步探讨,建议从国家层面、行业规范层面制定航天法规,卫星任务中心应支持对外联网,并加强商业航天测控地面站的国际合作,从而提高商业卫星频率、轨位、空间目标编目、发射与回收等管理服务能力。     

美国航天飞机的通信与测控

航天飞机是具有空间飞行器和飞机特性,可重复使用的一种空地运输工具,它是美国八十年代初开始试飞的新型载人航天任务。整个任务期间,要经历动态环境差异极大的发射入轨、在轨飞行、会合对接和返回着陆等阶段,因而对其的通信与测控也显得十分复杂。本文说明了这些特点,并分阶段介绍了航天飞机任务对通信测控的要求,以及实现这些要求所采用的各种通信、测控和导航手段。最后简要地介绍了参与航天飞机通信测控的现有和未来的各系统以及有关的各航天中心。     

新形势下航天测控系统建设转型思考

针对航天测控系统建设目前所面临的角色定位转换、功能体制转型,以及任务要求不断提高、测控技术快速发展等新形势和新要求,分析了航天测控系统的建设管理和功能体制现状,提出了坚持一体规划、推动系统建设,坚持与时俱进、提升建设标准,坚持信息主导、突出建设重点的系统建设转型思路.并在此建设思路的基础上,提出了装备研制向型谱化、标准化转型,维修保障向全寿命、体制化转型,软件开发向产品化、装备化转型,以及推进一体化网络化、强化综合能力、重视安全性可靠性等建设举措.     

航天测控虚拟现实系统的设计实现

利用虚拟现实系统进行航天测控监视，能够直观表现航天器的空间位置、轨道、姿态、外部件工作状况、以及日地星相对运动规律、设备跟踪情况，为指挥和技术人员分析掌握航天器的运行情况提供监控手段，同时能够对各种岗位人员进行任务培训。本文介绍了虚拟现实（VR）的一般概念，分析了航天测控系统的需求，详细论述了航天测控虚拟现实系统的设计实现方法以及主要的技术问题。     

实现多任务低费用测控服务的探讨

降低航天任务费用，提高航天任务的效费比是多年来各航天大国研究的重点，低费用空间操作是其中的一个重要部分。NASA提出的“更小、更快、更廉、更好”，成为各国实施低费用航天计划的指导方针。在提高卫星操作的交通方面也出现了许多新的概念和思路，如“功能最小化原则”。在技术上，低费用小型化地面站更受到市场欢迎；大力提高星上自主能力已成为小卫星的重要发展方向；地面站的联网与互操作成为实施空间操作服务的必然结果；标准化的推进，面向用户的商业化运作模式和现代管理思想等所有这些措施都体现了以更低的费用提供高质量卫星操作服务的宗旨。本文较为全面地分析了可有效降低测控操作费用的技术途径，在此基础上结合我国的具体情况，提出了一些改进、提高我国测控系统多任务低费用测控服务能力的总体思路，为我国测控系统的长远发展规划提供一些参考意见。     

星座通信系统测控模式探讨

立足星座通信系统的测控观点,基于卫星自主管理和采用新的伪码扩频测控体制,探讨简化地面测控管理所必需完成的大量复杂跟踪测量与控制任务的可行性,研究星座通信系统测控管理的操作设想。     

船载多目标模拟器的构建与应用

船载统一S频段（USB）测控系统是我国航天测控网的重要组成部分,承担着一箭单星或一箭多星的海上测控任务。从航天测量船执行多目标测控任务的特点出发,分析了测量船船载飞行目标模拟器的现状以及对多目标模拟器的需求。提出了在船载USB联试应答机的基础上,通过改造应答机的部分模块,构成多目标模拟器的方法,并成功地在某次实战任务中得到了应用。     

我国航天测控通信网的展望

一、前言航天测控通信网由通信传输手段、时统系统、数据传输系统和调度指挥系统四部分组成,是一个相对独立的测控勤务保障系统。该网的特点是专业面广、涉及台站多、通信基线长以及可靠性高等。随着我国对外开放、航天事业进入国际市场,对本网提出了更高的要求。我国航天测控通信网的任务是:为各发射场区、各跟踪测控台站、海上测量船的测控设备提供标准时间、标准频率信号,并使它们保持同步;完成测控网内各种数据的实时可靠传输;保障任务过程中的统一调度指挥和测控业务协调通信。     

航天飞机S波段通信技术方案

航天飞机S波段通信系统为航天飞机提供了经由地面航天跟踪和数据网(GSTDN)的直接对地通信或经由跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS,经同步卫星转发轨道器的信息)的对地通信能力。S波段通信是航天飞机任务从发射到再入/着陆各阶段直接对地和经由TDRSS的主要通信线路。在轨道段,当TDRSS的Ku波段通信不能使用,轨道器姿态不利于Ku波段通信,或载荷舱门关闭时,轨道器都得使用S波段线路。本文介绍航天飞机S波段通信功能要求、轨道器上通信设备结构和NA-SA的S波段通信网。阐述了需要在S波段设备研制中采用专门新技术的要求和实施方案。其中包括(1)数字式话音△调制,(2)卷积编码/Viterbi解码,(3)使用Cost-as环路接收机的临界相位调制指数,(4)连续波调频的最佳数字数据调制参量,(5)副载波测距和时分复用数据信道的交调效应,(6)射频覆盖,(7)低信噪比下的解扩技术。本文评述了这些独特新型通信信道的性能,给出了性能分析和实验结果。     

航天器自主及其对传统测控网的影响

三十多年来,随着实用航天技术的发展,航天器的数目、种类以及复杂性不断增加。完全依赖地面的传统测控模式将无法负担由于航天任务的迅速增加而带来的巨大工作量。单从改造地面测控网入手还远不能彻底解决问题,只有发展航天器的自主能力才是根本出路。本文首先介绍了航天器自主的概念以及自主航天器的系统结构。对人们在导航、姿态、定点保持以及电源系统等领域所作的自主尝试进行了分析和总结。然后分析了航天器自主对传统测控模式可能产生的影响。初步得出测控网的中心任务将由测控保障转为以监视为主这一结论。同时指出,无论自主发展到怎样的高度,测控网仍是航天工程的一个必不可少的组成部分,仍然承担着大量的工作。     

用于靶场安全的GPS转发跟踪系统性能的实时评价

GPS转发跟踪系统用作靶场安全的主跟踪系统越来越普遍。这种系统的费用低于C波段雷达系统,并且试验场地的选择更加灵活。用于靶场安全,在飞行器上接收GPS信号,变换到S频段,转发到地面站。地面站处理该信号,估计出飞行器的位置和速度。利用该信息评价飞行器是否在靶场上空安全飞行。在靶场安全判决过程中必须知道所估计飞行弹道的精度。本文介绍了一种软件包一性能实时评价(PAR),它能计算出GPS转发跟踪系统状态矢量(位置和速度)估计精度的实时边界。该PAR已安装到一台GPS转发跟踪系统内,现已投入运行。本文介绍了几次靶场安全跟踪的结果。     

靶场实时测控软件系统现状与发展趋势

实时测控软件系统是航天测控系统的信息处理中心,在航天任务中担负着实时信息处理、设备数字引导、指挥显示和安全控制等任务。随着计算机与通信技术的飞速发展,实时测控软件系统向信息融合、分布处理、高可靠性和逼真的多媒体显示等方向发展。本文介绍了实时测控软件在航天任务中的地位厦作用,详细阐明了实时测控软件系统的发展历程、系统组成、功能特点和未来的发展趋势。     

航天遥测技术的新进展

简要阐述了近年来航天遥测技术发展的新需求和新趋势，分析了遥测与测控体制的研究现状与发展，介绍了当前一些新技术、新方法以及新研设备在遥测与测控系统中的应用，最后对航天遥测技术未来的发展提出了一些初步设想。     

中继卫星应用于航天发射的跟踪控制技术研究

围绕中继卫星应用于航天发射测控的跟踪控制技术,重点研究了对运载火箭的高精度指向控制计算方法,并通过对仿真发射弹道的模拟跟踪,完成了中继卫星星间天线对运载火箭高精度的跟踪指向控制计算。研究表明采用中继卫星系统可以完成对运载火箭的高精度指向跟踪任务,满足航天发射测控任务需求。     

SLE服务在测控设备中的应用研究

针对CCSDS(空间数据系统咨询委员会)建议的SLE(空间链路扩展)服务并不完全适应现有测控设备运行管理体系和数据交互体系的问题,在介绍SLE服务体系和我国航天测控设备运行管理体系的基础上,对测控设备接口关系、SLE业务对现有测控设备的要求以及SLE服务在测控通信领域的发展等方面进行了重点研究,提出了应用SLE服务的测控设备接口方案和相关设备设计要求,并建议逐步在深空站等具备条件的地面站配置和使用自主开发的SLE服务。     

基于CCSDS标准的航天器上行遥控链路 协议体系与可靠性技术

针对航天测控领域中上行遥控业务的协议体系选择与可靠性设计问题,在对我国现行国军标技术指标要求与现有航天测控系统天地基遥控技术特点进行归纳梳理的基础上,基于空间段信息传输无线链路特点与CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems,空间数据系统咨询委员会)标准规范,研究给出了适用于我国航天测控任务的空间段遥控协议体系与可靠性措施,利用梳理统计方法对上行遥控体制进行了数学建模分析,并与CCSDS给出的应用算例进行了对比分析.分析结果表明,所涉及的上行遥控体制与CCSDS标准规范的工作效能基本相当,能够满足我国航天任务上行遥控任务使用需求.     

基于RBF网络的跟踪特性角对接收信号影响模型研究

在航天发射任务中,地面遥外测设备跟踪特性角（α角、β角）对接收信号质量的影响非常大,由于α角、β角影响接收信号的机理非常复杂,一直以来只进行定性分析.在研究RBF（Rradial Basis Function,径向基函数）网络的基础上,利用RBF网络建立跟踪α角、β角对接收信号的影响模型,并用已知样本数据对模型进行训练和验证,详细论证模型参数的选取方法,给出跟踪特性角对接收电平影响的量化分析和预测的一种方法.利用模型对某次发射任务设备的接收电平进行了预测,预测结果与实测结果基本相符,满足应用要求,对提高航天发射任务地面测控系统风险评估能力有重要意义.     

地面资源保障航天测运控任务质量评价指标体系构建

针对目前航天测运控任务完成质量评价主要集中在设备运行质量、资源调度能力评估等方面,缺乏从用户申请提交到执行效果反馈的全过程闭环评价问题,区分地面资源完成测控、数传两类任务质量情况,从设备跟踪任务质量情况、资源调度系统保障用户资源使用需求情况、用户对执行效果反馈及自身行为评价3个环节构建分类分层的评价指标体系。采用1-9标度法确立指标权重,研究对不同类型任务完成质量的综合评价,并利用实例验证所构建指标体系的可行性。为标准化、精细化评价地面资源保障航天测运控任务质量提供理论依据,并给出质量改进相关参考建议。