高超声速飞行器太赫兹测控通信设计与分析

针对高超声速飞行器在临近空间通信是面临的黑障问题,提出了一种利用太赫兹波来进行测控通信(TT & C)的方法。在建立时变、非均匀等离子体模型的基础上,采用移位算子时域有限差分（SO-FDTD）方法分析了不同的等离子体参数对电磁波散射特性的影响。在此基础上建立了太赫兹抗黑障测控通信系统模型,并重点研究了太赫兹抗黑障测控通信的系统性能。结合实际的通信系统参数和环境参数,进行了太赫兹抗黑障测控通信系统性能仿真,结果表明,通信距离、等离子体上升时间、温度和压强都会对通信系统的误码率性能产生影响,其中通信距离对系统性能的影响显著。总体来看,提升入射波频率是减轻等离子体影响的有效方法,其次为了保障系统的误码率性能应根据链路预算设计合理的通信距离。     

瞬态空气等离子体场的全息术研究

采用双波长双脉冲激光全息术,对有激波存在下的空气放电现象进行了研究。建立了双波长电弧折射率场方程,推导出冲击波区的压强同折射率之间的关系式,得出电弧场的压强分布.曲线及等离子体区的温度分布和电子、离子、原子、分子等粒子的数密度分布。     

台风影响电离层F2区的一种可能机制

在台风期间,特别是台风登陆前后,强烈的海气、陆气相互作用会增强低层大气中的湍流活动,并可能导致大气湍流层顶的抬升.这种抬升会改变高层大气结构,从而影响高层大气中的光化学过程,最终造成对电离层的影响.在台风活动抬升了湍流层顶的前提下,利用一个一维电离层物理模型,模拟了日本中纬地区(45°N,142°E)电离层F2区的响应.模拟结果很好地定性解释了如下观测事实,台风期间,电离层f0F2会下降,对给定频率电波的反射面会抬升;同时还表明以上过程会导致hmF2上升,这表明台风期间湍流层顶的抬升可能是台风影响电离层F2区的一种十分有效的机制.      

天基通信与太空射电望远镜功能一体系统

摘要： 针对现有地基深空通信系统存在深空通信距离不够远、数传速率不够高等缺点,提出一种基于分布式协同控制的天基主动深空通信与太空射电望远镜功能一体系统.该系统部署在地球静止轨道上,由1颗馈源星、1颗中心星和4294颗小卫星（单元星）通过精密编队和在轨自主组装的方式构成,一体化集成天基主动深空通信功能和射电天文望远镜功能.该系统可以为深空探测器提供一个星地高速中转站,由于其部署在地球静止轨道,几乎不受大气云层影响,可以大幅度提升深空探测通信支持距离和数传速率,且能使射电天文望远镜的分辨率和灵敏度提升1~2个数量级.     

大气湍流对深空天线组阵相位影响分析

深空测控网采用大规模天线组阵系统比单个大天线具有一定优势,构建一个Ka频段的天线组阵系统无论对于星际测控通信还是天文观测都是一种经济、可持续扩展的技术方案。然而天线组阵系统工作于Ka频段时,由于天线间相位的快速起伏漂移将使得合成信噪比迅速恶化,尤其对于深空测控上行链路信号的相位监测和闭环控制带来巨大挑战,所以对天线间大气相位扰动测量和数值模拟非常必要。参考国外相关的干涉测量数据,首先分析了天线组阵大气相位扰动测量和统计分析方法;然后利用微波大气湍流模型,建立了天线组阵相位漂移抖动模型;对大气湍流引起的相位延迟扰动过程进行了仿真实现。利用模型产生的天线组阵相位抖动数值,可以测试和评估天线组阵信号合成处理系统的适用性。     

带喷流的超声速光学头罩流动显示

在马赫数3.8的超声速风洞中,以高时空分辨率的基于纳米示踪的平面激光散射(NPLS,Nano-tracer based Planar Laser Scattering)技术为实验手段,研究了有无喷流的超声速光学头罩流场的精细结构,清晰地再现了流场中的激波、膨胀波、剪切层和湍流边界层等复杂结构.通过分析时间相关的流场NPLS图像,可以发现流场结构随时间的演化特性.结果表明:无喷流情况下光学窗口上方的大部分流场处于层流状态;有喷流情况下剪切层的层流区域较短,在很短的距离内转捩至湍流状态;喷流出口压力高于外界压力情况下剪切层的转捩位置比压力匹配情况下较为靠前,光学窗口上方的涡结构也较为复杂.比较而言,后者对气动光学性能的影响更大.     

深空通信中利用GEO卫星的双跳下行链路特性研究

利用现有的地球静止轨道(GEO)卫星资源,构建深空通信中深空探测器到GEO卫星、再到地面站的双跳链路系统。在自由空间链路段载波宜采用较高频率以获得链路增益;在GEO卫星到地面站链路段宜采用10GHz左右的卫星通信窗口以规避大气的相关影响。与传统一跳链路相比,双跳链路系统可以获得更大的信噪比和信道容量,以及更小的误码率。采用现有的GEO地面天线完全能够满足深空通信的要求,提高了系统的可靠性。     

空间光通信综述(上)

1 光通信的优势 □□光通信包括有线光通信和无线光通信两个重要分支。有线光通信即光纤通信，是以光纤为传输信道的通信方式，目前已经发展十分成熟了。无线光通信系统是以光为载波，自由空间或大气为传输信道的通信方式，它可以建立空－空、空－地、地－地、飞机－飞机、飞机－地面基站间等完整的立体通信网络体系。无线光通信的基本原理为：信息电信号通过调制加载在光上，通信的双端通过初定位和调整，再经过光束的捕获－对准－跟踪（APT）建立起光通信的链路，然后再通过光在真空或大气信道中传输信息。 天线激光通信采用的波长可从…     

高温湍流场对激光测量的影响

在应用机器视觉技术与激光技术实现高温环境玻璃板厚度检测的过程中,分析了高温气体湍流条件下激光传输光线起伏效应以及光线起伏对激光测量系统性能的影响.利用FLUENT软件,应用流体动力学理论和方法模拟高温环境中激光传输路径内气流的流动,对各种气流组织形式下激光传输过程中的流场、温度场的数值模拟结果进行分析比较,优化仪器设计.     

飞机红外辐射及大气透过率计算方法

研究了飞机目标的红外辐射特性,以及红外辐射在大气中的辐射衰减特性.根据现有的理论基础以及飞机自身结构特性,将飞机的红外辐射源分为蒙皮、尾喷口和羽流3部分,并提出了3个辐射源在不同波段、不同角度下的红外辐射特性计算方法.根据红外辐射的大气传输特性,采用了不同波长、不同弹目距离下的大气透过率简易计算方法,并将其与Lowtran7进行比较.计算了飞机在不同波段下,经大气衰减后,最终到达红外探测器的辐射强度.     

卫星通信中基于扩频技术的异步差分空时协同编码研究

卫星通信系统中, 经过不同信道的中继信号强度存在显著差异, 存在同步误差且时延差动态变化, 严重影响了误码性能. 传统方案一般通过引入差分编码解决卫星通信接收端的动态信道估计问题. 本文通过扩频系统中的正交码区分来自不同中继卫星的信号, 借助扩频码表提取各路信号后进行空时解码. 从仿真结果可知, 差分空时编码与扩频技术相结合能获得更好的误码率性能, 很好地解决了随机时延差问题, 使接收端无须对信道参数进行估计, 从而大幅降低其复杂度.      

空间光通信系统比特差错率的计算及影响因素分析

文章以雪崩光电二极管(APD)作为光电探测器,针对两种常用的数据编码方式,在不同的传输带宽、背景光功率和探测器负载条件下,对空间光通信系统的比特差错率(BER)进行了计算,得到了BER和接收光功率之间的关系曲线。计算结果表明,传输带宽、背景光功率和探测器负载等参数均对BER有明显影响。传输带宽或背景光功率越大,BER越大;探测器负载电阻越小,BER越大。     

基于拉曼努金和的非均匀多载波调制系统

针对高速移动通信,多普勒效应和多径效应导致信道非均匀,提出一种基于拉曼努金和的频谱可调的非均匀调制多载波系统.首先,根据拉曼努金和的正交性和周期性,推导了拉曼努金傅里叶正反变换的完全重建条件,进而建立基于拉曼努金和的多载波调制系统（RFMT,Ramanujan Fourier Multi-Tone system）.由于拉曼努金和的非均匀频谱分布性质及频率共振性质,RFMT在不同载波通道的误比特率不同,可实现对数据的不均等保护.在非均匀信道下RFMT具有优于OFDM的抗多径能力,仿真验证了RFMT的抗多径有效性.在使用迫零均衡算法时,10-5误比特率下,根据信道情况设计的非均匀多载波系统RFMT对E_b/N₀的要求可以比OFDM低4 dB.      

构架式可展天线电性能研究

提出了一种构架单元式的展开桁架天线. 对构架式可展天线的电性能进行了研究, 以确定较优的设计参数和结构方案. 针对可展 反射面形态的具体特点, 基于几何光学原理, 推导了可展天线远场的电场强度公式, 将口径面划分成矩形网格, 用数值方法对远场场强进行积分, 得到天线反射面 的方向图. 进而编制相应程序, 用于分析不同设计参数的构架式天线反射面的电性能. 该方法直接将结构变形与天线电性能相联系, 避免了通过均方根换算带来的额外 误差, 使得设计更准确. 此方法同样适用于标准抛物面或者任何已知缺陷反射面的辐射场计算.      

航空电子系统的光纤网络结构与技术

针对先进航空电子系统对数据网络的高速和混合通信的需求,基于分布式控制、实时存取和故障容忍的设计思想,进行了分布式光纤网络的结构设计和协议选择.重点分析了光纤链路、介质访问控制协议、拓扑、容错技术和网络管理软件.分析结果表明,基于1394b总线的分布式容错光纤网络能提供确定和可靠的通信,同时该吉比特光纤链路满足误码率要求且功率余量达13dB.因此它是具有高带宽、低延迟和易扩展优势的高综合网络结构.      

基于FGN输入流的G/D/1排队模拟

传统的排队理论不适于分析高速网络表现出的自相似流量.通过实验仿真,主要考察平均等待时间和在队列分别为无限和有限情形下的队列尾部特征等参数,并对以FGN为输入流的G/D/1排队模型作了定性分析.结果表明在输入流的强度和方差基本相等且系统利用律大于某一阈值的情况下,队列平均等待时间随Hurst参数增大而显著增长.同时指出在相同的条件下考察队列尾部特征,具有有限队列长度的G/D/1排队模拟结果要远优于无限队列长度下的理论分析结果.      

电离层短波射线追踪

本文以电离层等离子体参量的平均背景模式计算为基础, 给出一种电离层短波射线轨迹计算方法。供短波通信系统、工作于短波段的其它系统(如HF雷达的目标定位系统)及有关研究工作使用参考。      

基于节点连通度的水下通信系统生存性研究

在水下通信系统中，仅仅考虑节点的强度来描述水下通信系统中各个节点的重要性是片面的，为了更好地对水下通信系统的节点重要性进行评估，提出了节点连通度这一指标对水下通信系统进行描述。对节点连通度的定义和方法进行了说明，并对水下通信系统节点重要性和失效方式进行了计算推导，得到水下通信系统节点信息被获取的概率的计算方法。通过对一个水下通信模型进行仿真，验证了节点连通度指标可以描述水下通信系统的生存性。      

时变方差自回归模型的联合估计函数方法推断

针对参数估计问题，利用联合估计函数方法对带有时变方差的自回归模型参数进行统计研究。介绍了带有时变方差自回归模型和联合估计函数理论的研究现状，利用联合估计函数理论，给出带有时变方差自回归模型的参数估计量，证明该参数联合估计量渐近收敛于正态分布。对提出的参数统计量进行数值模拟对比分析，模拟结果表明，与伪极大似然估计量、最小二乘估计量进行对比，提出的参数联合估计量略优于伪极大似然估计量，同时该统计量受误差项分布函数影响较小。