基于载波平滑伪码的高精度航天扩频体制测距技术

在航天扩频测控系统中，伪码测距技术可以有效避免相位模糊，但是码长也限制了其相位测量精度，而载波测距技术则具有更高的相位测量精度。针对扩频测控体制，提出了一种基于载波平滑伪码的高精度航天扩频体制测距技术，该技术利用锁相环获得的载波相位对伪码值进行平滑，在保留伪码测距无相位模糊特性的基础上进一步提升测量精度，从而减小测距接收机的随机误差。仿真结果和试验数据表明:该方法能有效提高星地测距精度，测量精度达到毫米量级，具有很强的实用价值。     

单音干扰下扩频测控信号伪码跟踪性能研究

扩频测控信号的伪码跟踪性能直接关系到测控系统的测距精度。以伪码跟踪环中鉴相曲线平衡点的过零偏移为研究对象,推导了音频干扰条件下扩频测控信号伪码跟踪的干扰最大误差;并针对干扰最大误差需考虑具体鉴相算法的特点,提出基于相关曲线主瓣的二阶中心矩扩展因子的性能评价方法。该方法利用伪码相关曲线主瓣在干扰前后的畸变情况,反映干扰对伪码跟踪性能的影响。仿真分析表明,干扰最大误差的理论及仿真结果和二阶中心矩扩展因子所得结论一致,从而验证了干扰最大误差理论的正确性以及所提性能指标的有效性。     

测控信号侦察干扰技术研究

针对航天测控通信系统的特点 ,对其采用的测量信号、遥控信号、话音信号进行了分析 ,给出了测控信号的频谱结构形式 ,并根据测控信号的频谱特性 ,介绍了可用于测控信号侦察、截获、分析处理的信号检测和参数估计技术和方法。最后通过对测量信号和遥控信号的脆弱性分析 ,给出了针对测速信号、测距信号、遥控信号的多种有效的干扰方法。文中给出的方法可应用于工程实践。     

一种基于奇偶判断WPT的多音干扰抑制方法

频移小波包变换可以有效抑制窄带干扰,以提高扩频测控系统的抗干扰能力,但是在多音干扰下,当信号左右节点都存在干扰时,由于不能通过子带能量大小来确定子节点是否继续分解,导致该方法不能抑制多音干扰.针对该问题,提出了一种基于奇偶判断WPT的多音干扰抑制方法,通过采用子带能量差平稳度函数来判断干扰最佳频移量,然后对频移后的干扰子带进行编号,并通过门限判断进行干扰子带定位,确定干扰子带的编号,再通过对干扰子带的编号进行奇偶判断,可以得到小波包的自适应分解树,实现信号的自适应分解,分解到最底层后将干扰子带置零,最后根据分解树反向进行信号重构,完成干扰抑制.通过对误码率、测速精度和测距精度的仿真,结果表明该方法能够有效抑制多音干扰.     

一种基于奇偶判断WPT的多音干扰抑制方法

频移小波包变换可以有效抑制窄带干扰,以提高扩频测控系统的抗干扰能力,但是在多音干扰下,当信号左右节点都存在干扰时,由于不能通过子带能量大小来确定子节点是否继续分解,导致该方法不能抑制多音干扰.针对该问题,提出了一种基于奇偶判断WPT的多音干扰抑制方法,通过采用子带能量差平稳度函数来判断干扰最佳频移量,然后对频移后的干扰子带进行编号,并通过门限判断进行干扰子带定位,确定干扰子带的编号,再通过对干扰子带的编号进行奇偶判断,可以得到小波包的自适应分解树,实现信号的自适应分解,分解到最底层后将干扰子带置零,最后根据分解树反向进行信号重构,完成干扰抑制.通过对误码率、测速精度和测距精度的仿真,结果表明该方法能够有效抑制多音干扰.     

频域重叠加窗抗干扰对中频信号测距精度的影响

针对扩频测距接收机所处的环境中存在很多噪声和干扰,而它们会对测距产生不利的影响,所以,一般要在接收机中采取抗干扰措施来提高测距精度。文章主要分析了在扩频测距接收机中采取频域重叠加窗抗干扰措施后对中频信号测距精度产生的影响。根据测距误差的来源,分析了采取上述抗干扰算法后是否会在测距值中引入系统误差。具体从外界环境中存在干扰和不存在干扰这两种情况来分析它是否会在测距值中引入系统误差。理论分析和仿真结果表明,当外界环境中不存在干扰时,此算法不会对中频信号的测距引入系统误差;而当外界环境中存在干扰时,此算法会引入系统误差。     

扩频测控系统干扰容限的再分析

结合扩频测控系统天地对接抗干扰试验的工程实际,在归纳直接序列扩频系统处理增益的基础上,对扩频测控系统的干扰容限上界进行再推导和完善,得出更切合实际的干扰容限上界闭式表达,并分析干扰容限与输入信号干扰功率比的关系。分析结果可为扩频测控系统抗干扰试验提供参考。     

基于多用户检测的扩频测控多址干扰抑制方法

随着我国航天器种类和数量的快速增长,当前的扩频测控系统亟需具备支持多目标同时测控的能力。然而,由于码分多址的原生缺陷,多址干扰(MAI)将严重限制多目标测控系统的误码性能。针对多目标测控时多址干扰对扩频测控系统的影响,从多用户检测的角度研究测控链路多址干扰抑制技术。通过仿真与分析,比较了多种线性与非线性多用户检测算法的干扰抑制性能与工程可实现性,提出适合工程应用的快速并行干扰消除多址干扰抑制方案,为我国天地一体化多目标测控系统的建设提供重要的理论支持和工程参考。     

群时延对测距误差的影响

基于直接序列扩频体制的伪距测量在卫星导航、雷达、航天测控、深空探测等领域获得了广泛的应用。射频链路,滤波器等引入的系统群时延会对扩频信号的传输时延产生影响,进而影响延迟锁定环(DLL)的伪距测量结果。文章首先介绍了群时延的概念和表达式,然后设计了满足仿真要求的群时延滤波器,建立了扩频信号的捕获、跟踪、测距模块,将群时延对接收机的影响量化到相关峰以及跟踪测距阶段的测距误差上。仿真结果表明,线性群时延(1阶)和抛物线群时延(2阶)对伪距测量的影响最大。     

任意周期信号非相干测距技术研究

飞行器测控系统上、下行链路信号关联性越小,则信号体制的可选择性越大,有利于在飞行器测控系统中引进先进信号传输处理技术并提高上下行信号设计的灵活性。分析了传统相干与非相干测距技术的不足;在比相测距法原理基础上,推导出利用任意周期信号实现飞行器非相干测距的方法;对影响测距指标的距离模糊问题、测距精度问题进行了研究分析;对所研究的方法进行了数值仿真。结果表明采用此方法不仅可使测控系统上下行信号设计达到独立设计的目标,而且在保证同等精度要求的条件下,上下行链路信号体制可通过不同形式进行组合使用,在现有传输体制基础上可进一步降低测控信号设计的复杂度,适用于空天、临近空间及航空等不同环境下的飞行器测控与信息传输应用。     

一种网络化卫星测控系统多址接入算法研究

大规模低轨卫星星座的出现,对地面测控系统提出了更高的要求,这使得网络化测控技术成为了各国研究的重点技术。本文针对低轨卫星网络化测控系统的接入问题进行了研究。首先,概述了传统低轨卫星星座发展历程及多址接入技术需求背景;然后,在分析传统CSMA(Carrier Sense Multiple Access,载波侦听多路访问)与TDMA(Time Division Multiple Access,时分多址)接入技术性能的基础上,提出了一种自适应接入方案,使得网络化测控系统在负载量较高或较低时都具有良好的网络性能。本文通过仿真验证了自适应接入技术在系统时延、吞吐量以及信道利用率上的优越性。     

适用于CEI的GEO卫星相时延解算方法及试验

为解决在实际航天任务中利用连线干涉测量(CEI)技术进行高精度GEO卫星定轨以及共位GEO卫星相对定位时面临的载波相位整周模糊度难题,提出了一种基于卫星下行信号的多弧段融合相位模糊度解算方法,它通过相邻多弧段载波相位值和窄带信号群时延值的融合处理可精确获得无模糊载波相时延观测量。对提出的方法进行了性能仿真和实际外场试验验证,结果表明：在20 km基线上,利用北斗GEO卫星的伪码测距信号和天链卫星的测控信号均成功实现了S频段解载波整周相位模糊,相时延测量精度优于0.1ns,对应GEO卫星定轨精度优于54 m。该方法在国内首次实现了在几十km基线量级上利用几百kHz窄带测控信号获得无模糊载波相时延,具有较好的工程应用前景。     

Study on TT&C resources scheduling technique based on inter-satellite link

The navigation constellation will have the capability of supporting Tracking Telemetry and Command (TT&C) operations by inter-satellite link (ISL). The ISL will become an important solution to reduce the shortage of ground TT&C resources. The problems need to be studied urgently in the field of space TT&C network resources scheduling management are how to determine the availability of ISL and how to allocate TT&C resources of ISL. The performance and scheduling constraints of navigation constellation?s ISL are analyzed, and three utilization strategies of ISL to perform TT&C operations are proposed. The allocation of TT&C resources based on ISL falls into two successive phases. Firstly, master satellite determination equation is established by using 0–1 Programming model based on the availability matrix. Mathematical method is used to solve the equation to determine the master satellite and the topology of ISL. Secondly, Constraint Programming (CP) model is used to describe the ground TT&C resources scheduling problem with special requirements of TT&C operations based on master satellite, and a heuristic algorithm is designed to solve the CP model. The equations and algorithm are verified by simulation examples. The algorithm of TT&C resources scheduling based on ISL has realized the synthesized usage of both the ISL and ground resources on TT&C field. This algorithm can improve TT&C supports of territorial ground TT&C network for global navigation constellation, and provides technical reference for the TT&C mission planning of global constellation by using ISL.     

智能天地一体化网络的卫星跟踪测控技术综述

随着卫星互联网和我国航天测控技术的不断进步,航天测控网络朝着智能化、一体化的方向发展,在自主测控、资源分配等方面进展良好。因此,建立智能天地一体化的航天测控网是我国航天未来发展的重要目标。针对智能航天测控网中的跟踪测轨、遥测和遥控三个方面,分别介绍了相关原理与技术。同时,结合CCSDS提出的空间数据链路标准协议详细介绍了TM、TC、AOS、Proximity-1以及USLP标准,分析了不同标准所使用的技术与实际应用。本文从数据链路层和物理层的角度介绍了智能航天测控系统的工作原理及技术要求,为我国智能天地一体化卫星测控通信网的研究提供参考并予以展望。     

FY-2C星地面应用分系统指令与数据获取站

介绍了风云二号(FY-2)C星地面应用分系统数据与指令接收站(CDAS)的主要技术指标、工作流程,以及与C星的星地接口与地面应用分系统其他部分的接口.说明了CDAS的天伺馈、信道、图像获取(IAS)、三点测距(TRRR)、数据收集(DCP)、遥测遥控(TT&C)、卫星模拟器、标校、时间统-、低速信息传输(LRIT)信息编码与发送等子系统的组成与功能.阐述了C星CDAS的设计原则,以及用群调技术实现DCP的数据解调、用扩频伪码进行TRRR定位、图像处理、TT&C增加图形化界面控制、正交相移键控(QPSK)解调器抗长连"1"功能等关键技术.在轨测试和试运行期间,C星的CDAS不仅解决暴露的问题,而且进行适应性调整.验收前测试结果表明,其功能及技术指标满足业务运行要求,设备工作正常、性能稳定.     

基于容器云的地面测控资源池日志管理系统的研究

新型航天地面测控装备基于商用服务器集群，采用虚拟资源池架构和容器云技术，按需进行测控资源调度和测控业务能力生成。和众多服务设备一样，日志是系统故障诊断的主要途径，由于海量日志可能分散在资源池系统中的不同位置，传统的流式日志采集和分析模式难以大批量管理信息，经常导致系统异常发现不及时、排查效率低、定位难度大等问题，日志的检索和统计缺乏行之有效的手段，弊端明显。针对这种地面测控资源池系统的运维管理需求，本文设计了一种基于容器云的日志管理系统，将平台日志和应用日志聚合管理，根据用户需求和运维目的分类检索并定制可视化日志显示，为使用者精准分析系统异常、快速进行系统维护提供有效支撑。     

Integrated RF-optical TT&C for interplanetary telecomms

Science return and high bandwidth communications are one of the key issues to support the foreseen endeavours on next generation missions [J.L. Gerner, Telemetry, tracking and command of satellites—a perspective, TT&C 2004 Workshop, 7–9 September 2004]. Interplanetary telecommunication systems are required that support the foreseen endeavours. Given the same constraints in terms of mass, power and volume a laser communications terminal can offer an increase in telemetry bandwidth over classical RF technology allowing for a variety of new options, specifically to missions that require large distances, such as to the Moon, to liberation points L1 and L2, ultimately aiming at deep space missions. An increase in telemetry data rate allows the mission to consider the processing of raw scientific data to take place on ground, making use of latest technology further developed during the cruise phase of the probe, rather than applying data pre-processing on-board the satellite. Enhanced sensing techniques that generate more science data return could be used and access to data during flight could be faster. Results of on-going activities will be presented, comprising PPM laser communications and advanced tracking concepts. An overview will be given of the system concept for an integrated RF-optical TT&C transponder. Results will be shown from hardware tests on communications performance in inter-island test campaigns.     

基于TmNS的运载火箭天地一体化测控网络研究

为满足运载火箭日益增长的测控需求,网络化测控成为未来运载火箭测控的必然趋势。通过研究IRIG 106-20国际遥测标准中TmNS标准特性、协议栈以及系统架构,提出了基于TmNS的运载火箭天地一体化测控网络的新概念,给出了测控网络系统架构、各部分组成及功能,并对其中涉及的TmNS数据消息传输协议、RF网络接入层协议、TMoIP协议、数据包遥测技术等关键技术进行研究,提出了可行的实现方案,为今后我国新一代运载火箭天地一体化测控通信奠定技术基础。     

应用虚拟基准站(VRS)技术提高测控系统精度

虚拟基准站 VRS( Virtual Reference Stations)技术是国外近年发展起来的一项新的 GPS差分技术 ,它综合利用多个基准站的测量信息 ,经过精确的误差修正 ,产生一随用户运动的基准站。始终与用户构成短基线差分 ,该技术有效提高了 GPS差分定位的精度 ,并具有获得高精度解的可靠性。文中分析虚拟基准站的原理与关键技术 ,提供部分试验结果 ,对测控系统利用 VRS技术的可行性进行了探讨     

一种天基信息支援测控保障能力快速评估方法

天基信息支援的高实效性对测控保障能力提出了严格要求,针对测控保障能力的快速评估问题,提出了一种基于层次分析法的快速评估方法。首先,依据时序和事件逻辑匹配一致性原则,将整个评估流程拆解为天基信息支援对测控需求确定、评估数据收集、制定评估指标和标准、分析评估数据、提供评估反馈和建议5个步骤,并基于拆解步骤项,确定了评估实施流程,设计了评估层级结构模型,提出了评估方法。然后,依据独立性原则确定了评估指标和标准,采用综合赋值法确定了指标权值,得到归一化评估结果,并确定不同标准对应的决策建议。最后,通过实例验证表明,方法能够快速完成测控保障能力评估,并提供对应的合理处置决策建议,可为天基信息支援的辅助决策快速提供有效依据。