Ka频段车载天线跟踪低轨卫星方式影响因素分析

针对Ka频段车载天线捕获、跟踪和接收低轨卫星高速数传数据中存在的捕获慢、跟踪和接收数据不稳定的问题,研究了其产生机理,并提出修正方法。对Ka频段卫星校相流程、校相值可用时长、以及与温度的关系进行了分析,提出了优化校相策略并进行应用。应用结果表明,捕获策略和跟踪方案能够实现快速捕获、稳定跟踪,并能保证数据可靠传输。     

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。     

关于靶场遥测频段问题

本文首先介绍六种频段的划分方法、无线电频段的有关使用标准和使用规定,然后介绍国外靶场遥测频段使用情况和国内靶场遥测频段使用情况。接着,定性分析了无线电传播特性与频率的关系以及信道容量、目标捕获、跟踪性能、天线低仰角工作性能、弹(星)上天线尺寸与频率的关系。在此基础上,对 C、S、P 频段从各个不同角度进行比较,指出它们的长处和短处。在综合对比以后,作者提出我国靶场遥测频段选择的初步意见、即常规武器靶场主要使用 S 频段;卫星遥测除继续使用 C 频段外,应开辟 S 频段;再入遥测宜采用 S 频段,主动段遥测除继续使用 P 频段外,应立即开辟 S 频段。     

多波束馈源在高动态目标捕获跟踪过程中的应用研究

为了展宽高频段测控设备中天线的工作波束范围,增强设备捕获跟踪高动态目标的能力,提出一种多波束馈源阵列方案,并对其波束范围进行仿真计算。结果表明,多波束馈源阵列能有效展宽天线波束范围。针对多波束馈源阵列的物理模型,从软硬件上设计实现了其在高频段测控设备上的应用,对捕获跟踪高动态目标具有一定的实用价值。     

一种基于RTK的遥测设备方位零位标定方法*

针对现有遥测设备方位零位标定方法不满足机动测控需求的问题，提出一种基于旋翼无人机及实时动态 RTK 载波相位差分技术的遥测设备方位零位标定方法，推导测向关键算法，完成方位零位标定系统设计。通过采用数据同步匹配、异常值剔除及随机误差平滑等算法提高标定精度。测试及分析结果表明，采用该方法的方位零位标定精度可满足当前 S 频段和 Ka 频段遥测设备要求。     

星间天线捕获与跟踪策略

针对中继卫星星间Ka频段和S频段单址链路（KSA/SSA）天线和卫星运行轨道的特点,分析给出了KSA/SSA星间天线的跟踪模式和使用准则。详细分析和比较了方形、六边形、同心圆和阿基米德螺旋线扫描等几种天线扫描捕获方式,给出了适合星间天线使用的天线扫描捕获方式。并对影响链路捕获时间、捕获概率的关键参数给出了选择原则、计算公式和仿真结果。
     

一种Ka频段双通道遥测设备的无杆标校方法研究

Ka频段双通道遥测设备的和、差通道存在相位差,并且随环境变化而变化,需要在基带终端通过校相才能实现相位差的校正,最终完成对目标的自主跟踪。在靶场中,以往都是通过架设标校杆进行基带校相,这种方法可以实现相位标校的目的,但是随着遥测设备作战领域已经向深海、高原等区域拓展,受到这些特殊位置环境等对架设标校杆的种种限制。本文重点研究了在高原环境下,不架设标杆校,通过偏馈天线发射信号,实现和、差通道相位零值标定的目的。本文给出了基于偏馈天线的无杆标校原理和方法,并通过实验验证了本文方法的有效性。     

适合临近空间通信的Ka/V双频口径耦合天线设计

为了减缓飞行器在临近空间高速飞行时产生的等离子体鞘套“黑障”对其通信影响,根据ITU分配的临近空间3区业务频段,设计了一种在Ka/V双频段工作的口径耦合微带天线。该天线在中间缝隙开一圆孔,通过改变圆孔大小实现双频工作,并组成1×4的天线阵列,实现了在Ka和V两个频段的通信。设计结果表明：在Ka频段的-10dB带宽达到11.33%,V频段带宽达到2.52%,满足其在临近空间3区业务的通信频段。该天线易于实现,结构简单,可为临近空间通信飞行器天线设计提供参考。     

CDAS中频跟踪遥测接收机的研制

介绍了FY—2号CDAS中频跟踪遥测接收机的设计原理及实现方法。研制成的中频跟踪遥测接收机具有捕获时间短、动态范围大、跟踪范围较宽、零点漂移小的特点。通过切换控制可实现对日本GMS卫星的自动跟踪。设备的测试指标满足并优于任务书的要求。     

基于弹道仿真Ka和W频段毫米波主动导引头抗主瓣杂波研究

针对典型毫米波频段Ka和W频段下,毫米波主动导引头的抗主瓣杂波性能进行对比研究,建立了主瓣杂波功率、信杂比和信杂噪比弹道仿真模型,利用该模型对Ka和W频段的信杂比和信杂噪比进行了不同弹道条件下的仿真分析。结果表明,在相同天线口面下,W频段利用天线波束窄、角分辨率高,从而减小杂波分辨单元(条带)的优点,获得比Ka频段小的主瓣杂波能量。由于W频段受到接收机噪声较大的限制,W频段的抗主瓣杂波性能相比Ka频段的性能优势随目标高度的增高而逐渐减弱,在攻击低空目标时,W频段的抗主瓣杂波性能比Ka频段强;在攻击高空目标时,Ka频段抗主瓣杂波性能比W频段更强。     

Ka-band high-rate telemetry system upgrade for the NASA deep space network

The NASA Deep Space Network (DSN) has a new requirement to support high-data-rate Category A (Cat A) missions (within 2 million kilometers of the Earth) with simultaneous S-band uplink, S-band downlink and Ka-band downlink. The S-band links are required for traditional telemetry, tracking & command (TT&C) support to the spacecraft, while the Ka-band link is intended for high-data-rate science returns. The new Ka-band system combines the use of proven DSN cryogenic designs, for low system temperature, and high-data-rate capability using commercial telemetry receivers. The initial Cat A support is required for the James Webb Space Telescope (JWST) in 2014 and possibly other missions. The upgrade has been implemented into 3 different 34-meter Beam Waveguide (BWG) antennas in the DSN, one at each of the complexes in Canberra (Australia), Goldstone (California) and Madrid (Spain). System test data are presented to show that the requirements were met and the DSN is ready for Cat A Ka-band operational support.     

神舟号载人飞船船载测控通信分系统

介绍了神舟号载人飞船船载测控通信分系统中统-S波段（USB）、C波段、遥测、遥控、图像、话音、超短波（VHF）、短波（HF）和天线等子系统的组成、主要功能与特点，以及跟踪测轨、话音通信、遥控、遥测和天线等的可靠性设计。地面试验和飞行试验结果表明，该测控通信分系统都完成了测量任务，完全能满足载人航天工程的高要求。     

具有跳变控制输入的航天器反追踪控制方法

针对航天器沿着其固定的椭圆弹道飞行而容易被追踪和拦截的问题,提出了一种基于跳变控制输入的航天器反追踪模型参考跟踪控制器的设计方法。结合随机稳定和模型参考跟踪的定义,给出了航天器反追踪模型参考跟踪控制问题的数学描述。基于跳变系统的随机稳定性理论和模型参考跟踪控制方法,设计了具有随机稳定性的反馈镇定控制器和具有自由参数优化的前馈控制器。以航天器反追踪为例进行了数值仿真,仿真结果说明了所提出的控制方法的有效性。     

遥测装备智能运维系统的研究与工程化实现

随着航天发射和在轨航天器管理任务的不断增加，为支撑各类测控需求，遥测站数量越来越多，测控系统越来越复杂。为了从整体降低对遥测任务及遥测装备的运维管理成本，提升运维信息的应用能力，为各类角色用户提供有效全面的信息支撑，需要建立体系化的遥测装备智能运维系统。构建多级智能化运维体系，通过现代化信息感知和传输技术实现装备信息的多维度快速获取、感知和汇聚，全局性掌控战斗资源，建设运维中心及信息处理平台完成数据的智能融合处理，通过对各装备、各时段数据的比较，关联挖掘信息，深层次利用运维数据，实现资源全景展示、装备状态监视与智能维护、运行效能评估、态势分析与预测等能力，为遥测资源和战斗力部署调度提供直接全面的决策支撑。     

对我国遥测技术发展的思考

近半个世纪 ,我国遥测技术的发展令人骄傲 ,它为我国“两弹一星”等重大试验的成功立下了不朽功勋 ;进入上世纪 90年代以来 ,它在规模、体制、频段等诸多方面又上了一个新台阶。进入新世纪以后 ,面临世界遥测技术发展的挑战和我国航天、导弹及常规兵器新型号试验的新需求 ,我国遥测技术应着重深入研究和重点发展空间数据系统、综合基带设备、低仰角跟踪技术、外弹道测量、多目标综合测量、机载遥测系统、遥外测综合跟踪技术和数字化检前记录等设备和技术。     

模块化弹载测控设备内总线交互技术研究与应用

长期以来,模块化设计一直是弹载测控设备主流的实现方法。然而,模块间的信息交互方式没有统一的标准,研制单位根据自身的技术特点、信号特征进行定义,其定义的方式直接影响或决定了弹载测控设备实现的难易程度。为研发一种高效的弹载测控设备内部互联技术,使得在弹载测控设备性能要求越来越复杂的当下,让模块的连接更简单更高效,通用化程度更高,本文从功能上及硬件上对弹载测控设备进行精细化架构划分,分成三大核心模块及功能扩展模块,并定义一种高效的模块级内总线接口形式及协议。总线包含一次供电、二次供电及内部交联信号的输入输出,信号的交互采用半双工总线形式,各模块均可在线访问总线,在线编辑总线。经设计与实验验证,采用该总线的设计方法使得弹载测控设备对外接口交互简单,在线生成遥测PCM (Pulse Code Modulation,脉冲编码调制)码流便捷高效,功能扩展模块可自由地叠加或减少,不增加总线接口的硬件负担,使得弹载测控设备通用化程度很高。     

防空导弹直接力／气动力复合控制系统设计

直接力和气动力复合控制技术是先进防空导弹对付高速机动目标、兼有反导能力以 及发 展成为动能拦截弹最现实有效的技术途径。针对力矩式复合控制方法,为减小由于弹体滚动 所引起的耦合影响,建立了俯仰－偏航通道短周期运动模型;在弹体慢旋条件下给出了参考 信号状态空间模型,利用线性二次型最优跟踪控制方法设计了复合控制姿态稳定系统,并基 于分离原理设计了参考信号状态观测器。仿真结果表明系统对制导指令的响应时间小于0.1 秒,对螺旋机动弹道目标的拦截脱靶量为0.34米,说明该复合控制方法具备直接碰撞目标的 能力。〖JP〗     

一种宽范围非合作目标中频角跟踪接收机的设计与实现

为实现对非合作星间目标信号的捕获跟踪,提出了一种基于单通道单脉冲跟踪技术的非合作目标中频角跟踪接收机软硬件设计方案。硬件平台设计方案结合了FPGA与DSP在算法处理上的优势,涵盖高速ADC设计、系统时钟设计等。针对非合作星间目标信号的特征,提出了不同调制体制、不同码速率的非合作宽带数据传输信号的检测识别、角误差信号提取与分离方案,涵盖数字预处理、数字信道化、信道判决、信号检测估计、角误差信号提取等处理环节。系统捕获跟踪试验结果表明该非合作目标角跟踪接收机可以完成对多种调制体制(BPSK、QPSK、SQPSK等载波相位调制)、不同码速率(1kbps～300Mbps)的非合作宽带数据传输信号的角误差信号提取与分离,载频估计精度优于100kHz,码速率估计精度优于100kbps。本系统可实现对非合作目标信号的有效跟踪,为开展非合作目标角跟踪接收机的工程化研究奠定了扎实基础。