深空激光通信进展及应用研究

深空激光通信是实现深空高速通信的主要手段之一。对国外深空激光通信的发展现状进行了综述,总结了深空激光通信技术发展的若干启示,给出了深空激光通信的典型应用,分析了深空激光通信涉及的主要关键技术,以期为我国深空激光通信的发展提供一定的参考和借鉴。     

萤火一号深空测控设备

深空测控通信是实施深空探测的关键技术, 萤火一号探测器是中国第一个深空探测器. 本文介绍了深空测控通信的特点、存在的技术困难及需要攻克的关键技术, 描述了萤火一号火星探测器的测控通信技术方案及星载测控设备的功能分配, 给出了星载测控设备的基本配置情况及主要技术指标. 萤火一号探测器的测控和数传采用一体化设计方案, 在10 kg重量约束条件下, 实现了上行遥控通道及下行遥测通道, 具备科学数据传输通道及测定轨信号发送的功能, 而且每个通道均具有冗余备份设备.      

频域波束合成的深空宽带阵列信号处理

深空通信已进入了高速率传输的时代. 借助于射电天文中的小口径天线组阵思想,深空阵列网络因其优越的性价比, 已成为深空网络高速数据传输的最终解决途径.基于FX型相关器, 提出了一种集阵列信号合成、相关处理为一体的频域波束合成器架构和方法. 该架构和方法具有很强的鲁棒性和灵活性, 并可支持多任务探测. 同时,介绍了分析-综合滤波、阵列信号相干合成和自适应可变分数时延等信号处理关键技术.      

萤火一号探测器的关键技术与设计特点

对中国第一颗火星探测器的功能与组成以及超远距离通信技术, 深空探测自主姿态确定与控制技术, 火星探测器热控制技术, 火星探测器超低温适应等关键技术进行了分析, 并提出了关键技术的解决途径, 结合工程阶段的技术状态, 论述了中国火星探测器的设计特点, 对该探测器的研制以及后续相关型号任务的研制和生产具有良好的参考价值.      

深空测控新技术研究进展

测控系统是航天工程不可或缺的重要组成部分,其导航通信能力在深空探测任务中尤为重要。深空探测任务远距离、长延迟、弱信号、易中断条件下高精度导航测量和高速可靠数据传输始终是深空测控技术需要重点解决的问题。围绕这些问题重点介绍了在天线组阵、再生伪码测距、连接端站干涉测量、相位参考干涉测量和容延迟网络等一系列新技术方面开展的研究工作和部分成果,可以看到,这些成果的应用将丰富深空测控技术手段,在未来更复杂、更遥远的深空探测任务中将会发挥重要作用。     

天基通信与太空射电望远镜功能一体系统

摘要： 针对现有地基深空通信系统存在深空通信距离不够远、数传速率不够高等缺点,提出一种基于分布式协同控制的天基主动深空通信与太空射电望远镜功能一体系统.该系统部署在地球静止轨道上,由1颗馈源星、1颗中心星和4294颗小卫星（单元星）通过精密编队和在轨自主组装的方式构成,一体化集成天基主动深空通信功能和射电天文望远镜功能.该系统可以为深空探测器提供一个星地高速中转站,由于其部署在地球静止轨道,几乎不受大气云层影响,可以大幅度提升深空探测通信支持距离和数传速率,且能使射电天文望远镜的分辨率和灵敏度提升1~2个数量级.     

深空探测与行星际互联网

深空探测是指对太阳系内除地球之外的行星及其卫星、小行星和彗星等的探测,以及太阳系以外的银河系乃至整个宇宙的探测。行星际互联网(IPN)作为一种通用的空间信息网络架构,旨在为深空探测任务提供科学数据传递的通信服务及探测器和深空轨道器的导航服务。首先给出了深空探测和行星际互联网的概念,介绍了深空探测的发展现状,然后对行星际互联网体系架构进行了详细介绍,最后给出了行星际互联网的关键技术。     

嫦娥二号卫星揭秘

高灵敏度X波段深空应答机技术 探月二期工程将采用×波段测控体制,嫦娥二号卫星对此体制将进行先期验证.目前,国内型号中尚无星地×波段测控体制应用的实践,×波段深空应答机的研制涉及设计、器件和工艺等一系列难点,将重点解决低信噪比的载波捕获与跟踪以及在解调损耗紧张、低信噪比条件下保持较高的灵敏度等关键技术.     

深空探测中的自主无线电关键技术

深空探测中的自主无线电主要作用是实现多个深空探测器间的通信,优点是能在未知无线电环境下不需要地面干预,自动实现无线电参数的识别和配置.阐述了自主无线电技术对深空探测的必要性.在与常规无线电技术、软件无线电技术比较的基础上,论述了深空探测中的自主无线电技术,分析了其必须解决未知无线电环境下参数估计这一关键问题.针对无线电参数估计目前存在的因果循环问题,提出了一种自主无线电技术参数估计迭代层次结构模型,分析了各层间的消息类型和迭代过程.     

柔性张拉薄膜可展开空间天线研究现状与发展趋势

柔性张拉薄膜可展开天线是将柔性电子、柔性薄膜材料、柔性结构和柔性展开技术融合创新的一种具有广泛应用前景的大型可展开空间天线，具有轻质、高展收比、高增益和波束灵活的特点，可有效满足遥感、通信、深空探测卫星的特殊需求。阐述了柔性张拉薄膜可展开天线的特点与研究现状；对空间薄膜天线研制的基础理论及综合测试方法进行了总结；结合具体工程问题，论述了大型可展开空间薄膜天线研制所需要解决的关键技术难题，并进一步分析了薄膜天线的技术发展趋势。     

复杂深空通信网络的LTP传递时延建模及验证

针对简化场景下建立的LTP（Licklider Transmission Protocol）传递时延模型无法直接应用于复杂场景的问题，提出了一种复杂深空通信网络的LTP传递时延理论模型。已有研究多关注于一到两跳的简化场景或 bundle 保管开启状态下多跳场景数据传输模型的建立，然而其结果在复杂深空通信网络中，对于在 bundle 保管关闭状态下的深空通信并不适用。本文对LTP在复杂深空通信网络中的传输机制进行了分析，基于此分析对LTP在复杂深空通信网络中的传递时延进行了理论建模，搭建了仿真验证平台，仿真分析了模型的正确性及优势。结果表明，该模型计算结果与实验结果较为吻合，相比基于简化场景建立的理论模型，本文所提出的模型更加适用于复杂深空通信网络。      

一种低信噪比条件下的深空探测载波捕获算法

针对深空测控通信系统中,接收端收到的载波信号信噪比极低的特点,提出了一种时分复用的二维FFT载波捕获方法。该方法在降低资源消耗的情况下,能够有效实现低信噪比条件下的载波捕获。仿真实验表明,使用此种方法,能够在载噪比为17 dBHz的条件下,完成对载波频偏最大为100 kHz、载波频率变化率最大为100 Hz/s的载波信号的快速捕获,是一种兼顾性能和工程应用的捕获方法。     

深空天文自主导航技术发展综述

航天器地面无线电导航在深空中面临着信息传输时延长、数据传输率低、天体遮挡等问题，难以满足未来深空探测的导航需求。天文自主导航技术利用天文信息为航天器提供导航支持，可有效提高其在深空中的生存能力及任务执行能力，已成为深空导航领域的研究热点。结合国内外深空探测任务及其实际工程需求，首先概述了深空天文自主导航技术发展的现状和特点，进而总结了深空天文自主导航的发展趋势和重点研究内容，最后对深空天文自主导航技术的发展提出了若干建议。     

Turbo编码的并行设计与优化

提出了一种基于3GPP TS 25.212协议的单RAM的turbo并行编码技术,并详细介绍了所设计tur-bo并行编码器硬件结构框架的具体实现方法及优化方式,解决了传统编码技术中的低速和芯片面积过大的问题,使其适应当今通信系统。该编码技术计算S序列时,并不直接计算基序列,而使用中间序列的计算来代替,极大的减少了计算的周期,减少了芯片的使用面积。Matlab的仿真结果表明,该设计在码片速率为61.44 MHz时,编码速率达到了0.35 ms,满足通信系统的高速传输要求。     

异步双卫星MIMO系统中的空时编码方案

双卫星多输入多输出（MIMO,Multiple-Input Multiple-Output）系统中不同路径间传播时延的差异会造成接收信号不同步。针对该系统中接收信号不同步问题,提出一种时间反转全码率全分集空时编码方案。该方案中对发送的符号序列进行空时编码后,利用交织改变符号向量发送的时间顺序并对发送数据进行分组。将其中一组数据进行时间反转并插入保护间隔,使接收机在信号不同步的情况下仍然能够获得全码率和全分集增益,同时保留低复杂度最优译码算法的适用性。仿真结果表明,与传统方案相比,提出的空时编码方案能够获得最优的性能。另外,系统采用高阶调制方式或信道条件较差时,该方案的性能增益更大。     

A novel signal processing approach for LEO space debris based on a fence-type space surveillance radar system

The increase in space debris can seriously threaten regular activities in the Low Earth Orbit (LEO) environment. Therefore, it is necessary to develop robust, efficient and reliable techniques to understand the potential motions of the LEO debris. In this paper, we propose a novel signal processing approach to detect and estimate the motions of LEO space debris that is based on a fence-type space surveillance radar system. Because of the sparse distribution of the orbiting debris through the fence in our observations, we formulate the signal detection and the motion parameter estimation as a sparse signal reconstruction problem with respect to an over-complete dictionary. Moreover, we propose a new scheme to reduce the size of the original over-complete dictionary without the loss of the important information. This new scheme is based on a careful analysis of the relations between the acceleration and the directions of arrival for the corresponding LEO space debris. Our simulation results show that the proposed approach can achieve extremely good performance in terms of the accuracy for detection and estimation. Furthermore, our simulation results demonstrate the robustness of the approach in scenarios with a low Signal-to-Noise Ratio (SNR) and the super-resolution properties. We hope our signal processing approach can stimulate further work on monitoring LEO space debris.     

深空月地激光高速信息传输技术

深空月地激光高速信息传输技术利用光波进行深空信息传输,相比于传统微波波段的信息传输技术而言,在同样传输数据率情况下,具有通信终端体积小、重量轻、功耗低等优点,数据传输过程中接收灵敏度更高。此外,由于激光光束较窄,能量更为集中,可达到更远的传输距离。针对深空月地激光高速信息传输技术,介绍了深空月地激光信息传输技术发展的必要性和迫切性,阐述了国内外深空月地激光高速信息传输技术的研究发展现状;论述了深空月地激光技术上的挑战和技术可实现性,可为我国深空激光通信的发展及其工程化应用提供参考。     

深空星间链路信道建模及硬件模拟器研制

针对深空通信信道距离长、信噪比低、链路损耗巨大等特点，提出了太阳闪烁与多径效应影响下的深空星间链路信道理论模型。在此基础上，构建了一个基于硬件现场可编程门阵列和控制计算机的深空星间链路信道模拟器，有效模拟了深空星间通信的多径衰落、传播路径损耗和信道延迟，规避了投入高、风险高、耗时长的实地通信实验。实测结果表明，该深空星间链路模拟器输出的载噪比及误比特率波形与理论结果吻合，可用于实验室条件下对深空星间链路的实时模拟复现。