深空通信,跟踪的根本问题,国际解决现状和我国对策

本文介绍了深空探测任务中通信、跟踪（Ｃ＆Ｔ）碰到的五个根本问题以及由此引发出来的五个关键技术。其次，介绍解决这些关键技术在当今国际上达到的水平，最后提出我国发展深空的三步走建议和应先期开展研究的八个专门课题。     

馈源制冷技术在深空测控系统中的应用分析

深空目标距离遥远,要接收其返回地球的微弱信号,需要接收系统具备尽可能高的系统品质因数(G/T)。接收设备工作在低温环境下,能够有效降低接收系统的噪声温度,提高系统G/T值。本文对采用馈源和接收机整体制冷的Ka频段接收系统性能进行了分析,并和采用常温馈源、制冷接收机方案的系统性能进行了比对。分析表明,采用前一种方案,系统G/T性能可以提升0.81dB,从而获得很高的效益。     

日本深空测控技术

本文对日本臼田深空测控站进行了详细的介绍,并结合日本深空测控技术发展的经验,对我国深空测控技术的发展提出了建议。     

表面处理对聚酰亚胺柔性复合材料粘结性能的影响

使用聚酰亚胺(PI)膜和PI纤维编织布制备深空探测用柔性织物复合材料,研究表面处理对PI膜和PI纤维编织布之间粘结性能的影响。采用自制表面处理剂分别对PI膜和PI纤维编织布的表面进行处理,再经硅橡胶胶黏剂粘结制备柔性复合材料。使用T剥离强度试验方法测试柔性织物复合材料的层间胶接性能,并分析复合材料剥离面的形貌状态。结果显示,PI膜和PI织物的表面处理可以显著提高柔性织物复合材料的T剥离强度。其中,PI膜和PI织物未经表面处理时,柔性织物复合材料的T剥离强度为8.9 N/cm。对PI膜进行表面处理,或者对PI膜和PI织物均进行表面处理的情况下,柔性织物复合材料的T剥离强度增加至11.7 N/cm和12.8 N/cm,分别提高了31.5%和43.8%。这表明对PI膜及PI织物进行合理的表面处理,可以显著提高柔性织物复合材料的胶接性能。     

深空极低温服役环境下材料力学/物理性能低成本快速评价方法研究进展

随着我国空间探测卫星、深空探测飞行器等国家战略装备的快速发展,宇航材料的服役环境越来越苛刻,常常面临极端低温的考验。然而低温下材料的力学/物理性能和常温相比有很大差异,极低温使役环境下材料力学/物理性能评价成为人们关注的重点问题。本文着重对基于力-热能量密度等效原理而发展的深空极低温服役环境下材料屈服强度、弹性模量、理想拉伸强度、硬度等力学性能的低成本快速评价方法研究进展进行了总结和回顾;同时,介绍了力-热能量密度等效原理在低温下半导体材料的带隙能、折射率、拉曼频移,金属材料磁晶各向异性常数等物理性能的低成本快速评价方面的推广应用情况。该评价方法为实现地面实时监测在轨航天器中关键材料的主要力学/物理性能提供了有效途径,为国家高端技术装备建设中关键材料的设计、可靠性评价和实时性能监测等提供重要的手段。     

NASA深空网（DSN）的现状及发展趋势

详细介绍了美国深空网的发展过程、目前的状况以及未来的主要发展计划。     

国内外深空探测器精密定轨软件研究综述及WUDOGS简介

深空探测器精密定轨软件系统的研制在深空探测活动中是一个非常重要的环节,一直受到各大航天机构的重视。针对国内外深空探测器精密定轨软件平台的研究现状,重点介绍了具有代表性的美国JPL(Jet Propulsion Laboratory,喷气推进实验室)的DPTRAJ/ODP(Double Precision TRAJectory program/Orbit Determination Program,双精度轨道程序/定轨程序)和MONTE(Mission analysis,Operations,and Navigation Toolkit Environment,任务分析、操作和导航工具箱环境),GSFC(Goddard Space Flight Center,戈达德航天飞行中心)的GEODYN-II以及法国CNES(Centre National dEtudes Spatiales,国家空间研究中心)的GINS(Géodésie par Intégrations Numériques Simultanées,同步数值积分大地测量)软件系统,对这些软件的结构与功能进行了总结。之后对武汉大学自主研制的深空探测器精密定轨软件系统WUDOGS(Wuhan University Deep space Orbit determination and Gravity recovery System,武汉大学深空探测器精密定轨与重力场解算软件系统)的主要模块与功能进行了介绍,通过与GEODYN-II的交叉对比验证,表明:对于探测器的轨道预报,WUDOGS与GEODYN-II的1个月位置差异小于0.3mm,2d位置差值小于5×10~(-3) mm;双程测距、双程测速的理论计算值和GEODYN-II的差值RMS(Root Mean Square,均方根)分别在0.06mm,0.002mm/s的水平;WUDOGS目前已初步具备了月球和火星探测器精密定轨能力。最后对WUDOGS的下一步发展方向进行了展望。     

自校准扩展Kalman滤波方法

提出一种自校准扩展Kalman滤波(SEKF)方法,针对3种含有未知输入(如未知系统误差、突风、故障等)的不同的非线性系统模型,分别给出了滤波递推算法.在导航、信号处理、故障诊断等领域的许多非线性工程中,传统的扩展Kalman滤波(EKF)方法无法消除未知输入的影响,在滤波过程中往往产生较大误差甚至发散.提出的SEKF方法能够对这种未知输入进行补偿和修正,从而提高滤波精度.数值仿真算例表明:SEKF的滤波误差均值和标准差分别减少到传统EKF的1/12和1/4,有效地改善了滤波精度.并且该方法计算简单,便于工程应用.      

基于X频段深空应答机的石英晶体性能需求

根据X频段深空应答机载波锁相环路的实际应用,分析了应用于压控晶体振荡电路的石英晶体性能需求,给出了石英晶体存在频率跳变的原因和对X频段深空应答机的影响,并提出了对石英晶体的筛选方法和判据：对石英晶体进行激励功率依赖性扫描,在激励功率10～300 μW内,频率跳点小于0.2脉冲/min,曲线重复性小于0.4脉冲/min,且石英晶体电老练试验前后的激励功率依赖性曲线相似.将该筛选方法和判据应用于嫦娥三号X频段深空应答机研制中,结果表明该措施可行、有效.     

深空探测器测轨数据用于历表研制的分析

针对深空探测任务导航系统对太阳系天体历表的需求,通过分析目前国际上已有数值历表所采用的测量数据类型、数量和精度等方面的变化和规律,明确了深空探测器测轨数据对研制太阳系天体数值历表具有重要作用。根据我国深空测控网的布局、测量数据类型和精度,结合我国未来深空探测任务的需求,提出将我国深空探测器跟踪测量数据用于自主研制数值历表的思路,总结了自主研制天体历表需要解决的关键技术问题,为我国太阳系天体数值历表的自主研制提供技术参考。     

欧空局深空网的现状和发展趋势

随着深空任务的发展 ,欧空局 (ESA)正在建设自己的全球深空网。该网主要由欧洲航天操作中心和三个深空地面站组成 ,其中位于澳大利亚珀斯附近的新诺舍 35m深空站已投入使用 ,位于西班牙马德里附近的塞布里洛斯深空站将于 2 0 0 5年初建成。欧空局正为在经度相隔 12 0°左右的地方建设第三个深空地面站选点。三个站的性能指标基本相同。本文介绍了欧洲航天操作中心和新诺舍 35m深空站的组成、功能及技术指标     

月球与深空探测频率规划研究

介绍国际电（ITU）和空间频率协调组（SFGC）关于月球与深空探测频率使用的一些规定和建议,研究国外月球与深空探测频率使用规划和发展趋势,探讨我国月球与深空探测频率使用需求,提出我国月球与深空探测频率建议和发展方向。     

航天器深空飞行中的遥控问题

分析了航天器深空飞行中与遥控工作密切相关的信息传输时延，分析了遥控工作面对的控制实时性、控制精度、控制验证等方面的问题；从遥控工作的控制方式、发令工作模式、遥控工作机制、发令时间补偿等方面提出了解决思路。     

深空通信信道编译码技术研究

初步分析了深空通信的信道特点,参考国外深空通信系统信道编译码方案。结合我国的现状,提出了我国未来深空通信系统应采用的编译码方案,并分析了实现的难点及关键技术。同时,根据信道特点和数据传输速率的要求给出了深空通信的调制方式。     

CCSDS建议在深空通信导航中的应用研究

结合深空通信导航技术的发展趋势,通过分析CCSDS(空间数据系统咨询委员会)的研究领域、应用CCS-DS建议的空间任务,梳理出与深空通信导航相关的CCSDS建议。详细论述了深空任务中射频与调制、带宽频率调制、再生伪码测距以及相对差分单向测距等技术体制的CCSDS建议内容。并重点分析了CCSDS建议对我国深空测控网建设的影响,提出了我国深空测控设备符合CCSDS标准的技术要求。     

深空测控通信技术发展趋势分析

为满足21世纪我国深空探测任务的需要，参考国外深空测控通信系统的先进技术，归纳和总结了未来相关技术发展的7个趋势，为我国深空测控通信技术的发展提供一些参考。     

深空通信中的网络技术

介绍了深空通信的特点、目前空间链路所使用的数据传输协议对深空探测环境的适用性、新制订容延迟网络体系结构的设计思想和实现要点,以及有待进一步研究的内容。     

提高深空异步激光测距精度方法研究

异步激光测距的作用距离远,有望实现对地球同步轨道以及深空航天器的精确测量。在对相关文献深入研究的基础上,全面分析了异步激光测距基本原理,对其钟差和测距公式进行了重新推导,提出了一种适用于深空异步激光测距的精确公式,并给出了迭代求解方法。通过理论仿真分析,在脉冲时间测量误差5ns时,对匀速飞行目标,该方法距离测量精度可达到5～6m,比其他方法高出2～3个数量级。     

美国深空网的无线电跟踪测量新技术

本文介绍了美国航空航天局所属深空网(DSN)在无线电跟踪测量方面已采用的新技术的应用情况,探讨了这些技术对于我国发展深空导航技术的实际意义。