JPL深空通信和导航丛书

美国NASA所属深空网的科研管理单位——喷气推进实验室（JPL），总结其40多年的深空测通信技术研究经验，于2003年出版了深空通信和导航系列丛书，目前已出版5部了，该丛书由各领域有多年经验的科学家和工程师撰写，系统深空测控通信的基本原理.     

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。     

深空网通信技术的发展

深空网（ＤＳＮ）是由国家航空航天局（ＮＡＳＡ）空间操作办公室（ＯＳＯ）资助的，它为ＮＡＳＡ的深空任务，月球及远地轨道任务提供通信和导航支持。深空网的设施在不断发展，其设备也用于行星探则，无线电科学以及射电天文学，在过去的３０年中，深空网的通信和导航性能提高了许多人数量级，其接收灵敏度和无线电测量的数据精度接近目前可达到的最高水平，并可根据任务需要，技术发展以及资源用途进行改进，尽管一直在进行技术革     

我国深空测控设备的发展途径探索

深空测控通信是目前航天测控通信领域中难度最大、技术最尖端的部分,而深空探测将是下世纪继续升温的世界性的航天热点。本文讨论了我国深空探测的必要性,重点从深空测控设备的角度出发,讨论了月球探测中针对ＵＳＢ设备的改造方案以及从长远和发展的眼光出发、针对火星探测的深空测控设备方案和发展方向。     

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。     

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。     

NASA选定三项航天技术飞行演示验证提案

为加速实现空间通信、深空导航和空间推进能力变革，NASA近期选择了三项技术领域提案作为飞行演示验证项目，投入资金约1．75亿美元。这三项技术领域提案包括：（1）激光通信中继演示验证。该任务将飞行验证一种可靠的、高性能、高效费比的光学通信技术，数据传输速率将是当前通信系统的100倍。（2）深空原子钟演示验证。     

月地及月地以远测控通信与若干关键技术发展趋势

通过研究国内外主要测控通信技术现状与发展动态,梳理出了目前我国在月地及月地以远距离测控通信技术遇到的挑战:面临测量精度尚不能满足科学探测更高的要求,数据传输能力难以满足更高的数据传输速率需求,关键器件自主可控较为薄弱,激光通信高精度快速捕获手段单一,以及星载终端设计与关键技术在轨验证较少等。针对这些问题,提出了对天线组阵、激光测控通信技术、Ka波段及毫米波低温接收机、超导纳米线单光子探测器、深空光学跟瞄系统、窄线宽激光光源的产生技术、光通信调制技术和高功率低噪声放大器的迫切需求,并介绍了国外最新的用于深空测控通信的新概念与前沿技术,即一体化微波/光学混合通信系统与微波光子射频信号稳相传输技术。最后,结合我国现状,讨论了我国测控通信重点发展方向及其关键技术的建议,可供构建月地及月地以远测控通信系统参考。     

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。     

天线组阵技术研究及其在我国深空测控通信系统中的应用

研究深空通信系统中天线组阵技术实现方案,并通过数值仿真对几种基本的天线组阵方案和算法的性能进行比较分析。仿真结果表明,采用SUMPLE算法的全频谱合成技术能够获得很好的合成效率,是适合我国深空探测工程测控通信系统设计的有效方案,有望在我国后续的深空探测工程中得到应用。     

适合于深空通信的一种新的图像压缩方法

介绍了一种由喷气推进实验室（JPL）开发的新的图像压缩算法——ICER，并详细介绍了ICER算法的容错性能。通过ICER算法与现有的JPEG2000进行对比，重点讨论了其较强的容错性能和较低的算法复杂度在深空通信应用中的优越性。     

研究与开发天基深空通信跟踪（C＆T）网的倡议

文章简要回顾了当代以陆基为立足点的深空Ｃ＆Ｔ网的技术特点。随着下世纪深空探测活动的逐渐加强，文中指出了陆基深空Ｃ＆Ｔ网存在的主要缺点，提出了研究天基深空Ｃ＆Ｔ网的建议，即将现行的陆基深空Ｃ＆Ｔ网搬到地球静止轨道（ＧＥＯ）上，只需两颗地心角间距大于３４．６２４°的Ｃ＆Ｔ星即可连续覆盖考察太阳系行星的所有深空航天器。     

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。     

深空测控通信载波信号二维FFT捕获技术

针对深空测控通信系统中,地面站接收信号的信噪比低、频率动态大,载波信号捕获难度较大的问题,提出一种基于频率和频率变化率进行二维FFT(快速傅里叶变换)搜索的深空载波信号捕获技术,同时结合工程应用提出一种基于时分复用结构的实现方法,并进行仿真。仿真结果表明,该捕获技术在低信噪比和高动态适应能力方面具有优异的性能,能够在载噪比为16dBHz时,完成对频率变化率为800Hz/s的信号快速捕获,其技术成果可应用于我国深空测控通信系统。     

ARA LDPC码在深空测控通信系统中的应用

介绍了CCSDS推荐的应用于深空通信的低密度校验(LDPC)码,根据码字的原型图对这类累积重复累积(ARA)码的特性进行了讨论。ARA码不仅具有良好的性能,同时其编码复杂度低,译码器具备有效的并行实现结构,此外码字具有很好的系列性。结合我国"嫦娥一号"卫星测控通信系统的设计讨论了LDPC码的应用问题,采用LDPC码能够获得更大的编码增益,在我国深空测控通信系统中具有广阔的应用前景。     

短波通信设备建设的几点体会

短波通信主要靠电离层反射，但是电离层的特性随着昼夜交替、季节变化和太阳黑子的活动而产生干扰甚至导致通信中断，因而通信的连通性和可用性较差，尤其是多年来VHF通信的迅速发展，使短波通信失去了昨日的辉煌。ICAO规定只在越洋、边远陆地和远程航线飞行的飞机使     

桃仙机场通信路由策略分析

民航通信涉及不同形式和方式，但目前民航系统内部控制和指挥主要还是使用话音通信，话音通信的畅通具有重要的意义。本文结合工作经验对保障话音通信的路由策略做了总结，对未来通信路由设置具有参考作用。     

NASA局空地通信系统商业化的设想与机遇

１９９５年１１月美国航空航天局（ＮＡＳＡ）负责空间通信的副局长指示哥达德航天中心采办通信业务，该业务“等同”于当前由ＮＡＳＡ拥有的深空网２６米子网所提供的业务，并且在１９９７年９月３０日办完。作者领导一个小组利用以性能为基础的固定价格合同法完成了这一项任务。这种方法采取了一些新措施，以简化评估过程。这项工作以１９９６年３月向工业界发布求购草案而结束。此后不久，哥达德航天中心发布了一份为对地观测系统     

MSL测控特点以及自主火星探测测控关键技术

火星科学实验室任务测控通信与导航技术代表了目前该领域的最新方向。在结合火星科学实验室任务特点并对其对测控通信系统设计性能、导航性能进行分析的基础上,以未来的自主火星探测以及火星采样返回任务为潜在工程应用目标,结合我国月球和深空探测测控系统的现状,梳理了我国未来自主火星探测中火星中继网络、火星探测器精密定轨,以及火星大气进入、下降和着陆过程中的信号检测与估计等关键技术。该研究对后续的自主火星探测测控通信系统的设计具有一定的参考价值,对推进我国深空探测测控系统的发展具有重要意义。     

深空站站址纬度选择问题的分析

探讨了深空站站址纬度选择问题,从测控通信覆盖和深空站大口径天线的工作性能2方面,分析深空站纬度位置选择的原因并得出了最佳结论,对我国深空站的站址选择提出了建议。