深空探测多天线组阵的增益损失研究

为定量分析上行天线组阵增益损失的影响因素,提出一种通过建立数学模型分析合成损耗的估计方法.首先基于天线原理和电磁波传输理论建立了天线组阵上行链路信号的数学模型,以统计学理论对数学模型进行分析,得到了影响上行链路信号的若干因素.通过分析得出,深空探测信号在远距离传输中因大气相位扰动引起的误差是造成天线组阵增益损失的最主要因素.再通过对大气相位扰动误差的进一步分析,构建S频段和X频段下大气相位扰动的空间自相关模型和时间自相关模型,得到组阵基线长度和工作仰角同合成损耗的关系.经过对各误差源的分析可知,在目前的技术水平下,能够满足上行天线组阵工程应用的精度要求.     

太阳噪声对地面站噪声温度影响分析

分析了太阳噪声对NASA深空站天线接收系统噪声温度的影响,并根据目前我国航天测控系统各种口径天线接收系统噪声温度的实测数据,给出了太阳噪声对系统噪声温度影响的测量方法、数学模型,从而为月球探测和深空探测通信链路估算中外部噪声温度的计算提供技术依据。     

大气信道对沿海激光通信的影响分析

为利于沿海靶场激光通信系统的设计与应用,研究分析了晴天、轻霾天、雾天、湍流等常见天气中大气信道对激光通信的影响。针对短距离近地面传输特点,利用经验数学模型仿真分析了激光透过率与能见度以及误码率与折射率结构常量的定量关系。结果表明：激光波长越长,衰减和湍流效应影响越小;晴天大气衰减对通信影响最小,轻霾天次之,雾衰减影响最严重;强湍流闪烁效应对误码率影响较大,但增加链路高度和选择长波长激光可减小影响。     

月球及深空航天器甚长基线干涉测角精度协方差分析

基于测量基线柱坐标推导了深空航天器赤经、赤纬的信息阵和协方差矩阵,定量计算了干涉延迟测量精度、航天器赤纬及基线几何构型对月球航天器赤经赤纬测量精度的数值关系。根据计算结果,分析了三种因素对确定航天器角误差的影响。提出了基线组合赤经、赤纬精度因子的概念,重点分析了基线几何构型对确定航天器角位置的影响。在航天器视向距离无误差的条件下,推导了航天器三维定位误差与测角误差的协方差矩阵,定量计算了不同干涉延迟精度下月球航天器的三维定位误差。计算及分析结果对于我国未来月球及深空任务的测控分析支持具有重要参考价值。     

大气衰减在半实物仿真中的研究与应用

红外半实物仿真目标特性与实际的接近程度直接影响试验的结果,目标辐射特性的变化不仅与距离有关系,更受到大气环境的影响。本文基于以MOS电阻阵为核心的红外动态场景生成器的工作过程,对大气衰减的计算进行工程化的探讨,研究了大气吸收与大气散射对目标特性变化的影响,在探讨大气吸收的影响时着重与水蒸气和二氧化碳的影响,通过查表法来进行计算。在目标模拟中加入大气衰减环节,使目标特性的模拟更贴近于实际。     

深空中继通信束聚合效能研究

针对深空中继通信环境中BP/LTP协议加入束聚合策略对数据传输效率的影响问题,建模分析LTP数据块传输时间,考虑多会话并发及中继节点参与,获得应用数据在深空中继环境中总传输时间的期望,分析出束聚合策略对深空中继通信性能的影响。通过数值实验对不同束聚合值在典型深空中继通信环境中的效率进行了检验。结果表明:在应答链路不阻塞的约束下,越小的束聚合规模传输效率越高,且节点发送缓存大小对性能有重要影响。     

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。     

遥测接收站火焰衰减计算模型及应用

火焰衰减是运载火箭遥测系统设计及地面测站布站须重点考虑的问题.以火焰衰减对遥测地面站接收信号的影响为出发点,推导了火焰夹角与测站位置及火箭俯仰角之间的数学关系式,在此基础上依据已有的火焰夹角与火焰衰减关系模型,设计了理论弹道全程中地面测站火焰衰减量的计算程序.以某型遥测设备的接收信道链路为依据,在实际任务中对火焰衰减模型进行验证,结果证实模型具有一定的准确性,并在此基础上分析火焰衰减对遥测地面站某型变频器参数设置的影响,确定了实际任务中更加合理的变频器参数.     

深空网伪码测距技术研究

介绍了NASA深空网所采用的伪码测距的基本原理,讨论了深空航天器应答机相干转发或再生所采用伪码序列的两种形式,对再生测距系统中的具体序列产生和相关、以及用中国剩余定理解算距离的实现方法和技术途径进行了分析,并计算分析了测距精度、捕获时间等系统关键指标,以对我国深空网的建设提供技术理论参考.     

深空站大气折射修正模型建模及试验验证

针对现有对流层大气折射模型在特定地区适应性不强的问题,基于电波大气折射效应原理及经典大气模型,分析了对流层大气折射误差估计模型及其投影函数,用历史气象数据分析了某地区气候特点,证明了修正模型在该地区应用的可行性。然后,利用多项式拟合方法得到了深空站地区大气折射统计模型,利用非线性回归方法得到了深空站地区大气折射修正量的解析近似模型。最后,用实测数据对以上两个修正模型进行了试验验证。验证结果表明,统计模型稳定可靠,解析近似模型测量精度高,能够满足不同条件下深空测控及VLBI观测中电波折射修正的需求。     

基带滤波调制技术深空测控应用性能分析

深空测控的下行链路包括测控和数传2种典型的传输信道,其中数传信道一般具有发射功率大和数据传输速率高的特点,其带外辐射容易对测控信道产生干扰。以典型月球探测器为例,分析比较了数传信道采用常规BPSK（二进制相移键控）调制和基带滤波BPSK调制时,对测控信道的带外辐射影响,并对基带滤波BPSK调制的误码率性能进行了仿真分析,相应结论对未来深空探测任务测控系统总体设计具有十分重要的参考意义。     

基于VLBI的上行组阵标校技术研究

天线组阵能否完全替代大口径天线有一个关键性难题,就是天线阵是否支持上行链路组阵。深空航天器无法将不同地面天线的上行信号对齐,所以上行链路信号的调整必须在地面完成。针对上行组阵发射机相位调整问题,提出一种基于VLBI(Very Long Baseline Interferometry,甚长基线干涉测量)技术的接收模式天线上行组阵标校方案,并对标校精度进行了简要分析。将上行链路时延分解为几何时延和发射系统时延,建立了几何时延模型,通过标定接收时延和发射时延,便可以得到天线阵元间的相位标校值。理论分析结果表明,该方案具有一定的可行性,对上行组阵相位标校的研究具有一定的借鉴意义。     

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。     

中国深空网首次△DOR联合测轨试验分析

通过分析中国深空网首次△DOR（Delta Differential One way Ranging,双差分单向测距）联合测轨试验的干涉测量事后数据,重点从观测量随机精度、闭合时延等方面讨论了国内深空网与国内VLBI（Very Long Baseline Interferometry,甚长基线干涉测量）观测网、国内深空网与国际深空网的联合干涉处理情况,并与ESOC（European Space Operation Center,欧洲空间操作中心）数据处理结果进行了比对.试验结果表明：我国深空网已具备独立或联合开展深空探测器导航测轨的系统支持能力;深空站系统具备高速率数据接收、采集、记录、传输能力,采集数据处理精度优于1 ns;深空网干涉测量信号处理中心具备多体制信号的干涉处理分析能力,其分析精度与ESOC处理精度差异在0.1 ns量级.     

测距误差的群时延特性分析法及其在深空测控中的应用

分析了连续波雷达测距系统中群时延特性对测距精度的影响,采用公式和图解2种方法得到测距误差的估算方法,并结合深空测距信号进行了分析。     

我国深空探测对航天材料及工艺的需求

随着我国首次月球采样返回和火星探测器"天问一号"任务的圆满完成,我国深空探测进入了新的发展阶段。本文首先对我国深空探测的现状和发展趋势进行了分析,进而对深空探测面临的极端温度、强太阳电磁辐射、强粒子辐射、尘与尘暴、酸性大气等环境及对深空探测任务的影响进行了梳理,进而从材料及结构的轻量化、高效热控制、可靠的辐射防护与抗辐射能力、提供可持续的能源、具有较强的耐腐蚀性能、具有较好抗尘与尘暴损伤性能、在轨组装与制造等角度梳理了深空探测对航天材料与工艺的需求,最后从轻质结构机构材料、高效热控制材料、组合辐射防护及耐辐射材料、耐腐蚀材料、耐尘与尘暴材料、高可靠能源材料、3D/4D打印技术等方面给出了深空探测材料与工艺的发展方向。     

用光探测器测量激光陀螺反射镜的前后向散射——研究表面粗糙及波度对散射的影响

研究了激光陀螺反射镜基片表面粗糙度和波度前、后向散射的测量计算及其对散射的影响。研究结果表明:在同样的精度下,表面粗糙度比波度对散射的影响更大.因此.提高表面粗糙度的精度是降低激光陀螺反射镜或其它超高反射率镜面散射损耗的主要途径。     

基于地球红外背景模拟的 水云大气影响初步分析

为支持地球红外背景的模拟研究,以天基观测为前提,计算了2个大气窗口下,4个具有典型大气和地表特征的区域在水云大气下的路径透过率和各成分辐射亮度。通过相对变化比例,讨论了地球背景模拟中水云与地表的图像区分以及地域的影响。结果表明,水云对地球背景辐射传输影响显著:云层下方辐射会被强烈衰减,同时观测路径中的散射辐射大幅增强。在同一选定区域下,积云大气的观测路径亮度相对无云大气下变化最大,在相同水云类型条件下,大气散射和太阳散射亮度在不同区域区别较大,说明在模拟水云地球背景时不能忽略地域的影响。计算和分析结果可为地球背景模拟中的水云红外图像生成提供一定的数据基础和技术支持。     

基于航天器探测密度与轨道数据的密度模式精度评估

针对热层大气经验密度模式精度对航天工程应用的影响,选取Jacchia-Robert(JR)和NRLMSISE00(MSISE00)模式以及同化了的JB2008和DTM2013模式,分别利用密度数据和轨道数据,对4种模式进行精度评估.将模式计算日均值与CHAMP卫星加速度计反演的热层大气密度进行分析比较,结果表明:JB2...     

ESA完成深空网建设

ESA(欧洲空间局)将于12月25日对其位于阿根廷玛拉库地区的新卫星跟踪站举行揭牌仪式。该跟踪站深空天线-3(DSA 3)将与澳大利亚境内的DSA 1和西班牙境内的DSA 2一起向全球网(由位于德国的欧洲空间操作中心遥控)提供第3条链路,这标志着ESA的三位一体深空探测网络已形成。