轨道测量设备精度自鉴定技术及评估

本文介绍了航天测控网在跟踪测量航天器运行轨道时，应用自校准技术精确的比较标准，实现航天测控网精度自鉴定的技术途径。提供了几种自校准外测系统误差的处理方法，并对它们的应用进行了评估。重点介绍了轨道约束“EM－BET”自校准技术的原理，它不仅对于提高测控系统测量精度鉴定的技术水平，而且对于改进和提高航天器的定轨技术，精确地确定轨道和预防，都是具有重要意义的。     

天文光谱测速导航技术与应用思考

随着我国航天技术的发展,航天器对导航系统的精度、自主性、实时性等综合性能需求越来越高。天文光谱测速导航作为近年来提出的新型自主导航技术,具有直接获取航天器速度信息且实时性好、测速精度高等特点,具有广阔的应用前景。在梳理近年来天文光谱测速导航研究进展的基础上,结合天文光谱测速导航的特点,深入思考并提出了若干天文光谱测速导航技术应用组合。基于当前航天任务的需求和研究的难点,结合国内外技术趋势和我国实际工程需求,指出了天文光谱测速导航技术未来的重点研究方向及内容。天文光谱测速导航为我国航天探测工程任务导航提供了一条崭新的技术途径,对天文光谱测速导航技术的持续研究将有力促进我国航天领域导航技术的发展,提升天文导航理论研究能力和工程研制技术水平。     

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。     

中继卫星系统在我国航天测控中的应用

中继卫星系统高覆盖、数据传输能力强,是航天测控网的重要组成部分。随着我国中继卫星系统的建设和不断完善,其对优化我国航天测控网结构、提升中低轨道航天器测控能力的作用日益明显。本文结合中继卫星系统的特点,分析了我国航天测控任务对中继卫星系统的应用需求,提出了在运载火箭测控、航天器入轨段测控、载人航天测控、卫星在轨长期管理等方面开展中继卫星系统应用的思路,梳理了运载火箭测控、航天器入轨及早期轨道段测控、飞船返回段测控、多址链路测控等方面需要解决的关键技术。     

多测速系统测速差分计算及误差分析

多测速系统是航天测控网的重要组成部分,通过多站联测可实现外空间飞行目标的高精度测速.以四站联测距离和变化率为对象,建立了测速系统测量数据的两组差分算法和误差传播算子及精度计算公式.任务实测数据计算结果表明,该方法可有效消除跟踪测量过程距离和变化率数据的大部分误差,提高数据处理精度.     

北斗卫星导航( 区域) 系统星座对中国载人航天器的服务能力仿真分析

载人航天器可以利用北斗卫星导航系统实现自主导航定位和相对测量以支持轨道确定和交会对接任务。为了评估当前星座条件下北斗卫星导航(区域)系统对中国载人航天器的服务能力,建立了当前北斗卫星导航(区域)系统的星座仿真场景。利用载人航天器轨道参数,对其轨道处北斗区域星座的覆盖特性和服务能力进行了仿真,分析了可以用于载人航天器绝对定位和相对定位的时间长度、可见卫星情况、位置精度因子等特性。分析结果表明,在载人航天轨道的一些持续时间段内,航天器可以利用北斗(区域)系统完成绝对和相对定位功能。     

一种基于航天器控制语言的遥控作业操作模式设计

为了更好地满足各种条件下航天器的测控需求，提高中国航天器的测控能力和测控网资源的运行效率，本文提出了一种基于航天器控制语言的遥控作业操作模式。通过分析航天器对测控模式的需求，结合航天器控制语言和测控设备的特点，制定了遥控作业操作模式的设计要求和四个基本要素，给出了工程实现的设计方案。实际应用表明，该模式实现了测控网对航天器的闭环测控，满足了对航天器高效、规范、灵活、准确的测控要求。     

利用导航星全球定位系统鉴定下一代远程导弹

导航星(NAVSTAR)全球定位系统是一项三军联合计划,目前正在作方案验证。该计划由空军掌管,并有海军、陆军、海军陆战队和国防测绘局参加。当该系统全面投入工作后,它将为各种用户提供高精度定位和测速能力。美乐华(Mag-navox)公司先进产品部根据数个有偿合同,参与了几种用户设备的研制工作,并参与了其它部门应用全球定位系统的研究工作。本文介绍了为航天和导弹试验中心(SAMTEC)范登堡空军基地(西靶场)进行研究的结果,该项研究是要确定导航星全球定位系统用作下一代弹道导弹的外测和制导鉴定系统的可能性和能力。本文研究了利用全球导航系统跟踪导弹的三种主要方法,基于对导弹飞行方案、环境因素、系统要求和约束条件以及布局分析等方面的研究,提出了一些有关导弹外测的建议。     

基于惯性定位定向的高铁轨检仪分析研究

根据高铁轨道静态检测的测量需求,设计了一种利用定位定向技术的0级轨检仪,并详细阐述了其构成和工作原理,介绍了其特点。通过对比性分析论证,优选了一种测量精度高、操作方法简单且可大幅度提高测量效率的设计方案。理论仿真表明该系统测量精度能够达到优于1.3mm/km的水平。根据理论仿真结果搭建了原理简易验证设备,结合高铁测控网的测量基准,在一段高铁的弯道铁轨上进行了验证测试,测试结果表明采用定位定向技术的0级轨检仪具备实际工程化的潜力,以及提高测量效率和精度的能力。     

导航卫星载波相位模糊度自主解算方法

当有4颗以上导航卫星同步观测航天器(卫星、导弹)时,本文提出应用自主定位和自校准技术来自主解算导航卫星载波相位整周模糊度的方法,并以此获取航天器的高精度飞行轨道。     

印度研究导弹和航天器用吸气式推进装置

印度研究导弹和航天器用吸气式推进装置印度在导弹如航天器用吸气式推进装置的研制工作中，曾进行了远程面空导弹整体式固体火箭冲压发动机系统的研制。目前正在研制的整体式液体火箭发动机技术，具有大射程和数字燃调系统的调节能力。冲压发动机推动的炮射导弹也在积极研...     

USB系统测速数据电波折射简化修正方法

USB测量系统是我国航天测控网的主体设备，其距离变化率测元R由于目前条件限制，未能对电波折射误差进行修正，因而影响了它的测量精度。本文根据USB系统R的测量原理以及数据获取和处理的方法，在现有气象探测务件下，提供一种关于R的电波折射简化修正方法，这样可以修正电波折射的部分误差，从而改进R的测量精度，也为航天器的定轨精度提高提供条件。     

美国跟踪和数据中继卫星系统的成就

美国航空航天局的第一颗跟踪和数据中继卫星(TDRS-1)于1983年4月4日用航天飞机发射,经过对卫星本身及设在白沙的地面站进行全面测试后,于1984年底开始正式供用户部门使用。TDRS-2因挑战者号航天飞机失事而未能入轨,接着在1988年9月和1989年3月分别成功地将TDRS-3和TDRS-4发射入轨。于是,在1989年10月25日宣布由两颗工作星和一颗在轨备份星组成的基本TDRSS系统投入运转。1985年到1989年间,TDRSS已经为用户提供了150万分钟的通信,为航天飞机和陆地卫星等用户提供了高速率数据传输,为太阳散逸层探测器(SME)和地球辐射平衡观测卫星(ERBS)等用户提供了低速率数据传输。1985年以来,单单航天飞机和太空实验室的飞行已经采集了17万分钟的数据。 TDRSS系统的成功使NASA局能够按计划关闭许多全球布设的地面测控站,并从老的地面测控网逐步过渡到天基测控网,以保障近地轨道航天器的任务。已用TDRSS系统保障的航天任务演练了所有的基本测控业务,证实了系统方案的正确性,NASA局评价了TDRSS系统5年测控工作,并确定了两个参数以衡量系统传送用户遥控指令和遥测数据的能力。这两个参数是可用性和成功率。可用性是系统在每周7天,每天24小时内能满足任一个或所有用户航天器测控要求的准备程度。成功率是系统实际完成测控业务的能力,是实际提供的保障与预期安排的保障之比。     

连续波测速技术述评

速度是弹道和轨道的重要测量参数之一。过去和现在,在弹道的精密测量中,广泛地使用连续波雷达进行速度测量。在航天器轨道测量中,五十年代末期到六十年代初期,主要采用了单向无线电测速系统。到六十年代中后期,美国着手研制和使用连续波雷达进行双向测速。典型的有阿波罗统一S波段系统和哥达德距离和距离变化率测量系统等。各连续波系统在技术实施方案上各有不同,体制上也各有差别。这些体制各有利弊,下面试图对各种连续波测速技术及有关问题作一些粗浅的评述。具体而言,将从单向和双向测速系统;双向测速系统;终端和数据处理方法等几个方面进行叙述。     

基于惯性定位定向的高铁轨检仪研究

根据高铁轨道静态检测的测量需求,设计了一种利用定位定向技术的0级轨检仪,详细阐述了其构成和工作原理,介绍了其特点。通过对比性分析论证,优选了一种测量精度高、操作方法简单且可大幅度提高测量效率的设计方案。理论仿真表明,本系统测量精度能够达到优于13mm/km水平。根据理论仿真结果搭建了原理简易验证设备,结合高铁测控网的测量基准,在一段高铁的弯道铁轨上进行了验证测试。从测试结果看,样机测量精度的重复性可以到达1mm/500m（1σ）的水平,10次测量效率优于500m/2h,表明采用定位定向技术的0级轨检仪具备实际工程化的潜力,以及提高测量效率和精度的能力。     

基于GPS测速信息的不匹配误差诊断

利用多普勒频移观测量,采用双差技术可以确定高精度的测速信息,提出了利用测速信息对定位结果进行误差诊断的方法。应用此方法可以进行数据有效性检验、异常点与跳变系统误差的识别,提高定轨精度;还可以在定位数据有少量超差时对其进行重构。仿真与实测数据处理结果表明,该方法计算简单、精度较高、实用性好。     

用于精密定位的利用GPS的卫星跟踪系统

NASA正在研究一种以全球定位系统(GPS)为基础的测量系统,用以精密测量地球卫星轨道、测地基线、电离层电子含量和全球范围内跟踪站之间的时钟偏差。该系统将采用多种差分GPS观测技术,并将使用由九个固定地面终端所组成的网。GPS用于卫星跟踪时,卫星上或者配备GPS飞行接收机,或者配备星载GPS信标。整个系统将于1988年投入使用(卫星跟踪除外)。第一项大型卫星应用将是一项验证性应用,即在90年代初期确定TOPEX卫星的高度,使其精度达分米级。到那时,预计该系统对长基线测量的精度可达几厘米,而瞬时时间同步精度可达1毫微秒。     

TDRS星运行后的GSFC测控网操作

自第一个航天器飞入空间以来,哥达德航天中心(GSFC)一直在为其数据采集网的用户提供各种程度的支持。作为测控网发展计划的—部分,开发了 TDRSS 网(TN)以继续满足近地轨道先进航天器不断增长的通信和定软要求。网中各组成部分作了大范围的变更,这些变更的实施、纽装和测试阶段正接近完成,为1983年初开始发射 TDRS 系列星作好了准备。在宣布 TDRSS 可以全面支持所有用户之前,组装的最后阶段一定要在 TDRS 星入轨后,与 TDRSS 网的各实用组成部分一起进行全面的试验。TDRSS 网同以往测控网设计方案完全不同,它把网的商用部分和政府部分(即NASA 部分)组合起来成为一个高度自动化的端到端的系统。打算利用商用部分(即由一个中心地面终端监控的地球静止轨道的一系列卫星)来取代 NASA 现有的全球分布的地面站。NASA 部分(即政府部分)包括一系列的测控网设备,按照飞行任务支持型合同,为监控整个网提供特殊的勤务和服务。本文介绍了这种可以满足80年代和90年代初科学用户星要求的新型测控网。     

卫星导航在大过载情况下的精度考核

目前GPS 系统广泛应用于定位、测速中,尽管其在低速、低过载的相关领域 中没有限制,但在一些特殊环境,例如火箭橇试验的大过载环境中,可能因国外技术限制 无法正常工作。而北斗导航系统作为我国自主开发的系统则不会受到此类制约。首先介绍 了卫星导航定位理论,从理论上分析了卫星导航系统工作不受到载体速度和加速度限制。 之后,通过两次试验,发现了GPS 系统受到限制的情况。最后,通过比较GPS 系统和北斗 导航系统的定位、测速精度,得到了可以使用北斗导航系统替代GPS 系统的结论。     

测控网遥控指令处理系统概述

本测控网遥控指令处理系统(NCPS)是一个使用多总线/68030微处理器的航天器遥控系统,由Bendix现场工程公司为美国航空航天局(NASA)地面测控站研制的。该系统将安装在全球地面站上,为航天计划操作控制中心(POCC)提供对航天器(如LANDSAT,跟踪与数据中继卫星和雨云-7卫星)操作的遥控能力。该NCPS要与POCC及本地操作员相互协作,共同处理配置请求,产生调制的上行序列,并向用户报告地面遥控线路的状态。本文分两部分介绍NCPS,第一部分叙述系统功能和硬件,第二部分叙述若干软件设计问题,包括:灵活的、可扩展的用户界面的实施,最大限度采用可复用软件模块以及Bendix现场工程公司设计的开发工具的验证。