海基S频段航天测控半实物仿真系统设计

陆、海基统一S频段测控网是我国为适应载人航天任务特殊要求而建立的航天测控骨干网,基于遍布三大洋的远洋航天测量船队实现的海基测控大大提高了对飞船的测控覆盖率.本文仿真系统是根据海基航天测控演练、联调的需要而提出的,明确了仿真系统的构建原则、组成和功能.给出了海基测控目标轨迹仿真的方法和模型,对目标动态模拟设备的设计与实现进行了具体描述.该仿真系统已应用于新一代远洋航天测量船,在神舟七号载人飞船测控任务准备中发挥了重要作用.     

一种基于北斗RDSS短报文的天基测控方法

主要针对未来商业卫星大规模发展需求,基于天地一体化测控网络体系,探索研究了北斗短报文测控的可行性。以北斗导航星座作为天基测控平台,以低轨卫星作为测控服务对象,研究了基于北斗短报文的新型天基测控方法,进行了该天基测控系统总体方案设计和测控数据流程设计。提出在低轨航天器上搭载北斗短报文终端作为测控载荷,利用北斗卫星无线电测定业务(RDSS)短报文基本通信通道,充分考虑RDSS数据协议约束,采用兼容当前测控协议帧结构的方式,对帧结构进行适应性移植,证明RDSS短报文测控体制可以满足一般民商用小卫星、立方星等航天器测控通信需求。最后根据系统设计及体制论证结论,对基于北斗RDSS短报文的测控服务能力进行了综合分析,证明该测控应用模式可满足卫星日均在轨测控通信数据量需求。     

满足网络测控的小卫星星座组网与路由方法研究

给出一种不依赖于中高轨道卫星作中继而只依赖星座自身星际链路实现卫星组网的方法,以满足通过星座自身完成网络测控;使用STK进行了星座设计,使用OPNET进行了星座与地面测控站的仿真建模;给出满足网络测控路由算法;并通过仿真实验验证了组网方法和路由算法,能够满足小卫星星座网络测控功能.     

大型星座混合模拟退火遗传算法测控任务规划

提出了一种基于拥挤度的混合模拟退火多层编码遗传算法,用于解决大型星座的测控任务规划问题。首先,建立了大型星座测控问题的约束满足模型,对任务规划过程中的各种约束条件和优化目标进行了形式化描述。第二,采用多层编码的方法建立测控方案与解空间的对应关系,并采用遗传算法的启发式方法进行全局搜索。第三,为了增加种群的多样性并加快收敛速度,在每代进化结束后对种群中最优的部分个体进行基于拥挤度的模拟退火。超180颗卫星,32个地面测控天线的真实大型星座测控任务规划试验表明,基于拥挤度的混合模拟退火遗传算法的任务完成率高达99%,归一化综合收益大于0.9,算法运行时间小于15 min,验证了该方法具备工程实用价值。     

面向大规模星座的多波束测控天线及应用

大规模卫星星座的出现给传统测控模式带来了巨大挑战.利用机械扫描式的测控天线对卫星进行的一对一测控已不能很好满足大规模卫星星座的测控需求,具备快速指向能力的多波束测控天线是解决大规模星座测控的有效手段.通过对国内外多波束测控天线的调研,介绍了多波束测控天线的发展概况,对其技术特点进行了分析和研究,指出了多波束测控天线在星座测控中的优势,并提出基于多波束测控天线的星座测控建议.     

Ka频段大口径测控天线无人机校相方法设计与验证

面向Ka频段航天测控设备天线标校工程应用需求,分析了大口径测控天线相位校准方法原理,论证设计了轻量化、模块化的组合式测控应答机无人机装载模式,提出了基于无人机的S频段天线自跟踪叠加偏置进行Ka频段天线快速校相的方法,并进行了跟踪精度分析。计算了在不同地面测控天线口径下进行相位标校的链路余量,规划了无人机飞行航路和试验步骤,并进行了Ka频段天线快速校相、电轴一致性测试试验,每次相位标校得出的交叉耦合和灵敏度系数指标均满足天线对无人机信标的闭环自跟踪要求。结果表明,基于无人机平台的大口径测控天线相位校准方法能够为Ka频段测控设备标校提供一种新的手段,具有良好的工程应用前景。     

航天测控与数传接收综合信道构想

提出 S/ X航天测控与数传接收综合信道的概念 ,对综合信道进行了设计 ,重点说明综合信道中伪码测距的实现方法。讨论设计测控系统和应用系统综合信道的三种方案 ,并进行了比较分析。     

一种航天测控冗余跟踪弧段处理方法

随着在轨航天器的日益增多,测控资源的需求量也日益增大,因此,其使用效率也倍受关注。当航天器重要测控弧段安排多个测控设备进行全力跟踪时,很容易出现测控弧段搭接或完全被覆盖的情况。为有效利用现有测控资源,针对弧段搭接的情况,提出了一种基于冗余度评价函数的跟踪弧段处理方法,该方法在不降低跟踪总时长情况下,通过合理有效地配置测控资源,剔除了冗余跟踪弧段,提高了现有测控资源的使用效率。     

飞行器高码率网络化无盲区测控需求与技术

无线测控系统是飞行器与地面站交互信息的唯一通道,在飞行器研制和试验中占有重要地位。高密度飞行试验任务日趋常态化以及无线通信技术的快速发展,对测控系统提出了新的要求。为顺应发展趋势,对飞行器高码率网络化无盲区测控需求和技术进行客观分析,指出测控系统在高频谱效率调制方式、频谱资源、高增益信道编码、无盲区测控、网络化测控方面需关注的具体问题,明确了SOQPSK和Multi-h CPM调制、LDPC码、Alamouti空时码、C频段测控、网络化、人工智能将是未来飞行器测控发展和攻克的核心技术。     

任意周期信号非相干测距技术研究

飞行器测控系统上、下行链路信号关联性越小,则信号体制的可选择性越大,有利于在飞行器测控系统中引进先进信号传输处理技术并提高上下行信号设计的灵活性。分析了传统相干与非相干测距技术的不足;在比相测距法原理基础上,推导出利用任意周期信号实现飞行器非相干测距的方法;对影响测距指标的距离模糊问题、测距精度问题进行了研究分析;对所研究的方法进行了数值仿真。结果表明采用此方法不仅可使测控系统上下行信号设计达到独立设计的目标,而且在保证同等精度要求的条件下,上下行链路信号体制可通过不同形式进行组合使用,在现有传输体制基础上可进一步降低测控信号设计的复杂度,适用于空天、临近空间及航空等不同环境下的飞行器测控与信息传输应用。     

一种用于高动态侦收的测控信号谱相关预分类方法

针对高动态侦收环境下测控信号的预分类问题,提出了一种对高动态环境不敏感的谱相关预分类方法。该方法对搜索波束输出数据进行频谱估计、谱相关检测和参数估计,可截获远距离、低信噪比的测控信号。对于近距离、高信噪比的测控信号,直接进行频域恒虚警检测、信号参数估计和谱相关比较处理。同时根据设定的过滤准则,剔除干扰信号,保留感兴趣的测控信号,并对其进行实时跟踪。仿真表明该方法在高动态条件下能够高概率地对测控信号进行预分类。     

嫦娥四号着陆器测控通信系统设计与验证

嫦娥四号着陆器测控通信系统负责搭建着陆器与地面站、中继卫星之间的测控通信链路,是任务工程目标实现的关键组成部分之一。针对嫦娥四号着陆器任务对测控通信系统任务需求,提出系统方案,给出测控通信系统关键环节的设计方法、实现技术路径、地面验证和在轨工作结果,可为未来的深空探测任务测控通信系统的设计与验证提供参考。     

测控信号侦察干扰技术研究

针对航天测控通信系统的特点 ,对其采用的测量信号、遥控信号、话音信号进行了分析 ,给出了测控信号的频谱结构形式 ,并根据测控信号的频谱特性 ,介绍了可用于测控信号侦察、截获、分析处理的信号检测和参数估计技术和方法。最后通过对测量信号和遥控信号的脆弱性分析 ,给出了针对测速信号、测距信号、遥控信号的多种有效的干扰方法。文中给出的方法可应用于工程实践。     

基于LabVIEW的Web Server服务开发网络化分布式试验仿真系统

测控系统的网络化代表了测控系统发展的新方向,为实际测控应用解决了以前许多无法克服的困难.本文给出基于现行局域网构架之上,利用LabVIEW提供的Web Server服务功能,实现网络化测控与仿真系统的一种方法.可以实现网络化测控系统的低成本、短周期、可靠运行.阐述了该系统的软硬件构成、主要功能和运行过程,给出服务器端和客户端的功能搭配和软件设计方法.     

基于历史数据的测控系统指标预测方法探索

目前对航天测控系统进行故障预测与健康管理成为提高系统安全和可靠性的新发展方向。但已有的方式,如监控系统、自动化测试等,只能对系统进行实时监测或者事后分析。如何让测控系统在实时监测自身状态的基础上,能提前预估系统未来指标状态,从而更好地预防系统可能发生的故障,成为一条新的测控系统发展思路。在经典测控系统的故障识别和预测技术基础之上,针对测控系统关键指标预测的问题,探索基于历史数据的指标预测方法,具体分析基于SVR的单步和多步指标预测方法,并使用实测数据进行试验和分析。与Ridge、Lasso等传统线性回归方法相比,使用SVR进行指标预测更为准确。     

一种航天测控设备技术状态快速自动建立方法

根据传统测控设备技术状态的建立方法,每个参数宏对应唯一一种技术状态,一个测控任务可能需要装订上百个甚至上千个参数宏,当航天器技术状态发生变化时,还需要人工操作更换参数宏,这为测控设备技术状态的建立、设备操作、应急处理和技术状态管理带来了很大困难。提出了一种测控设备技术状态快速自动建立方法,设计了支持多测控体制、多工作频段、多目标的参数宏结构以及与之匹配的设备工作计划,实现了测控设备技术状态的快速自动建立。     

提高GEO卫星测控覆盖区域的技术途径研究

星载测控天线是地球静止轨道卫星测控分系统的重要组成部分,对于星地测控链路通畅至关重要。根据地球静止轨道卫星测控任务的特点,简要介绍了测控天线的设计原则;基于单副天线的覆盖区分析,提出了采用两副天线组阵工作以提高测控信号覆盖区的建议,并分析了两副单元天线异频组阵与同频组阵工作模式,提高测控天线覆盖区的技术方案及对测控天线...     

一种满足静止气象卫星测控要求的天线设计方案

提出了满足新一代静止气象卫星测控要求的测控天线设计方案,采用测控天线斜装实现卫星变轨时天线波束覆盖。在FEKO电磁仿真软件中进行了仿真,讨论了单天线的性能及整星状态星上布局条件对测控天线的影响,并对方案进行了优化。结果表明:所选测控天线设计方案可行,满足卫星测控需要。     

无人机测控链路信道传播损耗模型研究

无人机测控链路的稳定可靠是确保无人机充分发挥军事和民用效能的重要保证之一。针对无人机测控链路系统设计中的空间传播损耗精确计算问题,参考ITU-R（国际电信联盟无线电通信组）P.528传播损耗模型,从自由空间损耗、大气吸收损耗和可变损耗三个方面进行了仿真研究,获得了视距条件下三种损耗衰减值与传播频率、通信距离、通信终端高度等参数的一般关系。根据提出的传播损耗精确计算方法,对某无人机典型应用场景下的传播损耗进行了分析计算。与传统损耗模型的计算结果相比,采用的方法可以获得更加精确的计算结果,对无人机测控装备的设计研制具有重要的借鉴意义。     

统一S波段卫星测控系统的仿真实现

通过分析统一S波段(USB)卫星测控系统工作原理,设计了USB测控系统的仿真结构,对USB测控系统的接收与发射进行了仿真实现,并对仿真信号、采样率、组合干扰、锁相环、滤波器等几个关键问题进行了分析.该仿真设计为卫星测控系统的研制提供了仿真论证基础.