深空干涉测量天线高精度站址测量技术现状及展望

用于深空测控任务的干涉测量天线的高精度站址测量对于深空航天器的高精度导航具有重要意义.为此,结合国内外对干涉测量天线高精度站址测量技术的研究、试验及成果,对2种站址测量方法——测地VLBI(Very Long Baseline Interferometry,甚长基线干涉测量)方法和归心测量方法的原理、现状进行了总结与比较:测地VLBI方法最为直接有效,且测量精度高;归心测量方法能反映参考点的本地变化,可提供站址初值,且便于连续监测;2种方法优势互补.在此基础上,对高精度站址测量技术未来的发展方向进行了展望.该领域技术的发展现状对我国深空测控网的后续建设具有重要的借鉴意义.     

关于图的边分划的一种算法

为在一个道路交通网内确定建立清障站的合理个数和站址的选择，本文提供了一种简明算法。     

深空测控站无线电干扰保护门限分析

由于深空测控站具有天线口径大、工作频段多、接收灵敏度高、辐射功率大、工作时间长等特殊性,与一般地球卫星测控站选址相比,必须对站址周围电磁环境、地质、水文气象等方面提出更高的要求。本文在对国外深空测控站选址要求进行研究的基础上,以类似白高斯噪声(WGN)的干扰信号为分析对象,探讨了深空测控站无线电干扰保护门限的计算方法。     

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     

地基深空网发射机现状及未来发展

我国未来深空探测工程的发展对地基深空站发射机提出了更高的要求,不仅仅需要具有更高的输出功率,同时需要解决发射机高频谱纯度、高效率以及上行功率合成等。针对这些要求,对国内外地基深空网的组成和深空站高功率发射机现状以及未来发展趋势进行了研究,分析了速调管发射机与固态发射机在高功率输出条件下的优势,在此基础上,提出了我国深空站速调管发射机需要开展高功率连续波速调管、高功率低损耗滤波器、低纹波高功率开关电源、上行功率合成等关键技术,并为相应关键技术提供了理论建议及相应的解决方法,这可以为我国未来深空探测工程高功率发射机研制提供技术支撑,为后续地基深空网建设和发展提供参考。     

载人月球探测深空站布局体系

针对载人月球探测,在我国现有深空测控资源的基础上,结合其他航天组织,如NASA (National Aeronautics and Space Administration,美国国家航空航天局)、ESA(European Space Agency,欧空局)等分布在全球的深空测控资源,提出了全球深空站布局体系.该体系包括我国深空站在内的8个地面站,大体形成“南四北四,均匀分布”的格局.并以美国“重返月球”计划深空站布局为参照,对比分析了布局体系的测控覆盖、三向测量和干涉测量共视弧段,讨论了布局干涉测量不同观测站三角的测角精度,可以为后续载人月球探测任务提供支持和参考.     

我国中继卫星地面站站址选择设想

本文对我国设想中的数据中继卫星系统地面站的站址提出了选择原则,并依据这些原则,讨论了地面站站址选择的依据。     

"嫦娥"工程启动深空探测零突破

随着我国"神舟"5号发射成功,我国科学家的眼光越来越集中到深空探测领域,而月球探测作为我国深空探测的第一站更是吸引了众多目光.     

再入返回飞行试验深空网干涉测量应用分析

鉴于我国深空测控网的深空干涉测量系统在探月三期再入返回飞行试验中首次正式执行任务,北京深空干涉测量中心组织佳木斯、喀什深空站对再入返回飞行试验器进行了高精度干涉测量。针对深空站天线无法短时交替观测射电源,从而无法进行干涉测量系统差标校的问题,利用基于稀疏标校数据平滑内插、高精度钟差建模、环境参数时延补偿的数据综合处理策略,实现了干涉测量系统差高精度标校。利用飞行试验器VLBI(Very Long Baseline Interferometry,甚长基线干涉测量)信标下行信号进行干涉测量获取时延观测量,用于飞行试验器联合定轨。联合定轨残差结果表明,深空网干涉测量时延测量精度在1ns水平,对应约100nrad测角精度,可以为飞行试验器精密定轨提供高精度测量数据支持。     

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。     

CCSDS在我国深空地面测控设备的应用及建议

介绍了我国深空地面测控设备的技术性能和标准应用原则,指出将与国际标准和国内相关技术规范紧密结合作为深空站的最基本设计原则。重点分析阐述了CCSDS(空间数据系统咨询委员会)建议在我国目前在建的66 m和35 m深空地面测控设备的应用情况,并提出在后续的设备和系统建设中,应用CCSDS标准时应加大合作力度进行更深入细致交流的可行性建议。     

基于我国深空站三向测量模式的数据精度分析

为了验证我国深空站三向测量模式的正确性,以同步星跟踪试验中的测量数据为基础,建立了站间同步修正算法和三向测量观测模型,通过与同步卫星的精密星历反算测量值比较,得到了测量数据的标定参数,结果表明,我国深空站测控能够实现dm级的测量精度,明显优于“嫦娥二号”测量的水平;同时利用测量数据进行定轨策略分析,最终实现了10 m量级的同步卫星定轨精度.分析结果为“嫦娥三号”探测器实施有效测控提供了依据.     

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.     

深空测控链路的大气衰减分析

深空探测的发展对测控链路计算的精度要求越来越高。影响链路计算精度的首要一项就是大气衰减。本文论述了引起大气衰减的因素和计算模型,分析了各个参数对衰减的影响,并引入了概率统计的方法计算大气损耗的概率分布,最后给出了深空站所在地区的大气损耗的计算结果。     

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。     

单锚固站辅助导航星座自主定轨分析

我国"北斗"卫星导航系统在建设过程中存在地面跟踪站无法全球均匀布设的问题。针对该问题,可采用依靠少量锚固站的星座自主定轨方法解决。通过推导星地测距对卫星轨道升交点赤经的偏导数,证明了星地测距对升交点赤经的可观性,并分析得出,在经度保持不变的情况下,锚固站纬度越大,星地测距对卫星轨道升交点赤经的偏导数的模越小,星地测距对升交点赤经的修正越差。其后,对单锚固站辅助导航星座自主定轨进行了仿真实验,在经度保持不变的条件下,随着纬度的增大,星座自主定轨结果的收敛速度越来越慢。仿真结果验证了理论分析,并得出锚固站纬度是影响星地测距对卫星轨道升交点修正程度的重要因素的结论。     

深空自主光学导航小行星筛选与规划方法研究

 深空探测器的自主光学导航是深空探测器自主的关键技术之一,而导航路标——小行星的选择与拍照序列的规划是深空探测自主导航的重要内容。基于探测Ivar小行星的设计方案,在导航小行星筛选方面,提出了基于小行星可见星等、距离、相对速度以及视线夹角的筛选准则,并利用综合评估的方式进行导航小行星的筛选;拍照序列规划方面,提出差额筛选的策略优化导航性价比,并利用改进的遗传算法进行规划。数学仿真结果表明,该方法能够有效地进行小行星的选择与拍照序列的规划。     

宇航电绝缘材料深空环境适应性研究

宇航电绝缘材料是深空探测器电信号传递和作用的界限，评估宇航电绝缘材料的环境适应性是材料选择，绝缘设计及工艺处理过程中需要考虑和优化的项目。本文从材料电绝缘性能关联的环境因素入手，介绍了深空辐射环境、热环境、气体环境及颗粒物环境及其效应，给出了深空环境适应性评估流程及验证项目及方法，为宇航电绝缘材料的选用和评估提供参考。     

深空站建设中PIM噪声的预防和控制

从目前测控设备上存在的PIM噪声现象及处理过程出发,从理论上分析了PIM噪声产生的可能原因,提出了PIM噪声预防和控制的一般原则,并对我国深空站建设过程中对PIM噪声的预防和控制提出了要求。     

欧空局第2个深空测控站投入运行

欧空局（ESA）开始使用计划布设的3个地面站中的第2个，这3个站是作为与未来科学卫星进行通信的深空网的一部分。