嫦娥四号任务中继通信链路地面测试验证及数据处理

中继通信链路是嫦娥四号任务的关键组成部分之一,为月球探测器与地球站可靠通信提供保证。文章针对嫦娥四号中继通信链路地面测试需求,制定了测试验证方案,包括测试流程、测试模式、地面测试系统、测试数据处理等,支持了嫦娥四号中继通信链路系统级地面验证。总结的技术和经验可为我国后续深空探测器研制和测试工作提供参考。     

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。     

中继终端:天基测控搭建太空“天路”

正神舟十一号飞船成功发射后,要确保与地面通信的实时畅通,就必须依靠中国航天科技集团公司五院西安分院研制的中继终端。通过与中继卫星天链一号实现"太空握手",中继终端成为天基测控的重要终端。中继终端的应用,使我国的天基测控通信得以成为现实,从而在太空中搭建了地面与卫星,卫星与飞船之间的"天路"。当神舟十一号飞船进入预定飞行轨道时,中继终端将计算出中继终端天线的指向数据。之后,中继终端中的转动设备将天线指向中继卫星天链一号,这样     

载人航天器测控与通信分系统安全工作模式设计

从载人航天器测控与通信分系统链路资源出发,提出了基于地面S频段测控及导航信号接收链路全向覆盖,宽波束中继链路自主组阵,窄波束中继天线自主跟踪的测控与通信分系统安全工作模式,确保任何情况下测控通信链路都能够稳定建立,特别是在载人航天器出现异常掉电又恢复后,测控与通信分系统能够自动恢复高、低速天地链路,确保载人航天器安全工作.该模式设计经过地面测试验证和在轨飞行验证,既能够满足正常飞行时链路余量大于3 dB的要求,又有效减少了紧急情况下载人航天器对地面的依赖,取得了良好的在轨应用效果.     

火星-地球中继通信链路预算分析

对火星-地球中继通信链路特性进行研究,针对火星着陆探测器到火星轨道器以及火星轨道器到地球地面站之间两段通信链路的不同特性进行分段分析,提出火星-地球中继通信链路预算分析方法,为火星-地球中继通信系统的规划提供参考。     

一种基于空空链路的双目标中继信息流设计方法

与近地轨道交会对接相比,无人月球轨道交会对接由于其月球空间环境和测控资源的限制,对系统的自主性、快速性和鲁棒性都有较高要求。文章从信息流设计角度出发,提出了一种以空空通信链路为基础,构建地面站、目标航天器、追踪航天器的双目标中继通信链路平台,设计了一种支持上下行通路双向自由传输的空空通信方案,通过目标航天器、追踪航天器中的任一航天器,均能实现两航天器上下行数据的自由传输,以提高月球轨道交会对接期间航天器与地面站上下行测控链路的灵活性和鲁棒性。     

航天技术二次应用范例(十)

无线红外通信系统 在空间失重状态下,航天飞机轨道器驾驶舱内的电缆会随意飘浮,很容易缠结在一起。为了解决这一问题,约翰逊空间中心(JSC)研制了一种无线红外(IR)音频通信系统。在该系统中,信号先被加到红外光束上,然后通过一系列的中继盒从一个宇航员传到另一个宇航员。该系统于1988年通过了航天飞机的飞行使用验证。在飞行控制和其它地面保障工作中还可以用这种技术进行多信道无线通信。     

主从式编队航天器连通性保持与碰撞规避

针对主从式航天器编队过程中存在的通信距离约束、航天器之间的碰撞以及空间干扰等问题,提出一种基于非线性干扰观测器和人工势函数的分布性协同控制方法。当初始通信网络连通时,通过在分布式协同控制器中引入吸引势函数,保证整个编队过程中通信网络始终是连通的。针对主航天器速度仅有部分从航天器直接可知的情况,为每一个从航天器设计分布式的速度观测器估计主航天器的速度,从而实现航天器之间的速度协同。此外,通过在控制器中引入非线性干扰观测器对外界干扰进行观测,显著增强了航天器编队的精度。仿真结果表明,本文提出的分布式协同控制方法不但能够实现对主航天器的速度跟踪以及航天器之间的队形保持,而且能够在编队过程中实现通信网络的连通性保持和航天器之间的碰撞规避。     

载人航天测控通信系统

在原有卫星测控网的基础上规划设计的载人航天测控通信系统与国际标准接轨，通过国内外的地面测控站和遍布三大洋的四艘远洋测量船保证了地面与飞船的测量控制和通信，实现了多项关键技术突破。它不仅能满足载人航天任务的高可靠、高精度、高覆盖、高速率的需要，还能同时为30颗以上卫星提供测控通信支持，这标志着我国自主发展的航天测控通信技术达到了世界先进水平。     

俄罗斯的微波武器

美军事科学家最近在对俄罗斯科学院的考查中发现俄罗斯正在研制或业已部署了能摧毁几乎所有西方防御武器的微波武器。 这种微波武器靠强大的微波脉冲束摧毁雷达和C~3I系统的固态芯片,从而来达到使敌人警戒与指挥系统陷于瘫痪的目的。     

海湾靶场的空中遥测中继系统

海湾靶场测试系统的空中遥测中继系统(AP/TM)用于空对空导弹试验,并在地面设备视线服务区以外进行飞行训练。整个系统由遥测数据中继、海洋监测雷达和雷达数据信道、无人驾驶飞机(Drone)控制转发、超高频电台中继等分系统所组成。遥测数据中继分系统将接收来自五个独立源的遥测信号并将它们转发到地面接收站。该分系统装有75平方英尺的易于电控的五波束相控阵天线,并用极化分集技术减小极化失配损失和在出现多径传播时改善接收效果。该系统还具有转发四路话音通信信号、无人驾驶飞机跟踪数据信号,完成飞行任务的海洋区域监测的能力。雷达检测出的无人驾驶飞机坐标信号将通过高频数据线路转发给靶场控制中心。除空中设备外,本系统还包括飞行前、返航后检测和维护用的地面测试车。     

扩展频谱技术在航天系统中的应用

对扩展频谱技术的特点进行概括性的论述,主要以实例形式介绍扩展频谱技术在航天系统中的典型应用.这些系统涉及导弹武器发射阵地数传通信系统、联合战术信息分配系统、跟踪及数据中继卫星系统和全球定位系统.     

北京三号A/B卫星星地一体协同任务规划设计及实现

自主任务规划技术能够充分发挥卫星在轨使用效能,提高卫星紧急任务响应能力,大幅减少对地面测控的依赖,支持多星自主协同配合执行任务。北京三号A/B卫星具备完全星上自主规划能力,包括星上自主任务规划、地面规划及星地协同规划等多种任务模式,同时具备任务数据校验、保存、恢复、删除、插入应急任务等功能。地面规划系统根据需求进行任务筛选、核对和规划,确保任务满足要求;星上利用专用处理器实现规划运算、指令编排和任务保存与执行。星地一体协同任务规划设计实现了地面和星上规划的一致性,既保证了任务的准确性和灵活性,又减少了卫星对地面测控的需求。     

国外中继卫星对航天器交会对接的测控通信支持

中继卫星系统的天基测控通信是近代航天技术的重大突破,它能够有效地满足航天器交会对接的测控通信需要。文章分析了美国＂跟踪与数据中继卫星系统＂（TDRSS）和欧洲＂阿特米斯＂（ARTEMIS）中继卫星对＂自动转移飞行器＂（ATV）与＂国际空间站＂（ISS）交会对接任务的测控通信支持,总结了国外中继卫星系统支持航天器交会对接...     

北斗全球系统自主导航地面模拟测试系统设计与实现

针对北斗高精度自主导航性能指标的测试验证,设计了支持北斗全球系统星座的自主导航地面模拟测试系统。利用标准航天器链路通信终端接入星载自主导航计算机,实现以远程仿真测试服务器为核心的模拟测试系统架构,从通信机制、时间同步策略、结果评估方法等方面阐述系统设计原理。工程实践结果表明:文章设计的自主导航地面模拟测试系统,支持在模拟建链场景及误差源的条件下对卫星自主导航进行"跑合"验证,可应用于北斗全球组网卫星设计、测试及在轨运行阶段。其设计方法对其它卫星自主智能任务的测试系统构建亦具有借鉴意义。     

数据通信与平面数据通信网

数据通信传送的是数据,一般指的是计算机与计算机之间或计算机与其他数据终端之间的通信,它是通过通信网来实现的。通信网是一个复杂的网络结构,它的基本功能是信息传递,但它又是一个同时为众多用户服务的复杂的大系统。因此,通信网有着点对点通信系统中没有的网络层面的技术及工作方式。根据通信网络覆盖面,民航航空通信可以分为平面通信网和地空通信网。平面通信网目前是基于X.25公众网、帧中继FR、异步传输模式ATM等的数据通信网络,它可以实现包括有线电话通信、地面业务通信、航务管理通信、机要通信和自动转报业务等多种业务。地空…     

无人机中继通信系统各态历经性容量比较分析

为解决无人机中继通信系统采用何种通信协议可取得最大系统容量问题，该文对无人机透明转发和译码转发中继通信系统进行了各态历经性容量比较分析。首先，通过理论推导分别得到了Rayleigh信道条件下无人机透明转发和译码转发系统容量闭式解；然后，假定无人机位于三种典型位置,分别为源节点附近、目的节点附近或中间区域，对透明转发和译码转发协议容量闭式解进行了比较分析。理论结果表明，当无人机位于源节点与目的节点中间区域时，译码转发系统容量大于透明转发系统容量；当无人机位于源节点或目的节点附近时，译码转发系统容量等于透明转发系统容量。Monte Carlo法仿真结果证明了理论分析。文章所得结论可为实际无人机中继通信系统采用何种通信协议及无人机部署位置提供有价值的参考。     

应用无线传感器网络的月表环境长期无人监测系统构想

针对月表昼夜温差大、月壤结构松散、空间辐射强的特点,提出一种应用无线传感器网络的月表环境监测系统构想,实现对月表环境的长期无人监测。该系统分别由月表无线传感器网络、月球中继卫星、地球中继卫星和地球地面站组成。通过月表无线传感器网络节点上的太阳能电池设计,实现节点的可持续工作。通过节点外形设计和采用电帘除尘技术,可防止节点被月尘掩埋。节点采用热控包覆和主动热控措施,能适应月球高低温环境。为提高无线传感器网络的生命周期,提出一种基于能量均衡的路由技术。针对月表环境监测系统,设计了月表-月球中继-地球中继-地球地面站的通信协议栈,地月中继通信技术能保证月表环境参数实时传回地面。与微波探测、月球车探测等传统月表环境探测技术相比,文章提出的系统具有能抵近探测、探测对象多、探测范围广、探测时间长、系统可靠性高和成本低的优势。     

Q/V频段电磁波在等离子体鞘套下的传输特性

高超声速飞行器再入地面时,由于飞行器表面等离子体电子密度分布不均匀,因此从背风面向天基中继卫星传输,可避开迎风面的高电子密度,并以Q/V频段为测控频段,经中继卫星转发至地面测控站。本文以波阻抗方法为基础,分析了Q/V频段在不同等离子体参数下的传输特性,并仿真了等离子体对Q/V频段天线波束指向的影响。结果表明：Q/V频段在等离子体中穿透性更好,可在更高的等离子体电子密度和碰撞频率下保持较低的衰减值。但Q/V频段下的天线波束指向偏差较大,随着频段的提高和入射角度的减小,偏差值逐渐减小。因此,应用Q/V频段,通过中继卫星转发实现实时通信,有利于缓解再入飞行器“黑障”现象。     

我国数据中继卫星系统发展建议

天链一号数据中继卫星在轨成功运行,标志着我国在天基信息传输领域的重大突破,今后发展方向是建设中继卫星组网系统,以满足数据中继不断增长的需求.分析表明:经度间距约为180°的地球静止轨道(GEO)双星组网系统,只需在我国本土设立控管站,利用地面高速光纤干线,双星就能对离地高度大于95km的航天器实现100%轨道覆盖的中继...