我国空间站运行的测控通信工作模式初探

在分析我国载人空间站在轨运行的任务特点和对测控通信提出的新要求的基础上,对测控通信工作模式进行了探讨。针对任务中心,采用分布式模式进行任务的组织和实施,建立常态化工作体系;针对测控通信资源的使用,对资源进行简化、优化,发挥天、地基各自优势,并实现天地基资源统一调度;针对在轨故障诊断和应急处置,提出了“天地联合,以地为主”的载人航天故障诊断模式和实现途径;针对空间站遥操作需求,提出了一套工作模式和实施流程;针对测控通信长期执行任务的可靠性,提出了任务中心容灾备份工作模式和通信路由的备份模式。以期为后续任务工作模式设计提供参考。     

多航天器交会下天地通信工作模式探讨

针对中国空间站工程航天器交会对接任务中,地面与多航天器同时进行天地话音和图像通信的潜在需求,分析TDRSS（TrackingandDataRelaySatelliteSystem,跟踪与数据中继卫星系统）、USB（UnifiedSBand,统一S频段）测控通信系统及天地通信中心系统支持多目标同时通信的技术原理,提出天地通信系统在双目标、三目标同时跟踪时的工作模式,介绍天地通信系统仿真验证体系,并重点阐述天地通信中心如何采用环回和回放数据文件的仿真方法验证系统对多目标的支持,由此表明天地通信系统具备同时与多航天器进行通信的能力。探讨的结果对工程和实际应用具有参考和借鉴价值。     

复杂姿态下基于空时码的测控方法

为了提高复杂姿态条件下飞行器测控通信的可靠性,将LDPC（Low Density Parity Check,低密度奇偶校验）码和空时码级联,并采用2×1天线系统,建立了系统模型,阐述了信道参数估计方法,在此基础上提出了基于信道参数估计的空时软译码算法,使得空时译码器输出软信息给LDPC译码器,能充分利用LDPC的编码增益。仿真结果表明,不采用空时码时在π相位差附近出现很高的误码,导致通信中断;采用空时码能够保证在任何相位差的条件下误码率在一定的范围内,实现不间断测控。     

直升机尾桨定常载荷噪声的工程计算方法

对尾桨载荷噪声的预测方法进行了研究。尾桨载荷噪声用偶极子声源来描述;预测方法采用谐波法,即将尾桨载荷沿桨盘周向的周期性分布展开成各次谐波载荷的傅里叶级数形式,并代入用偶极子声源描述的声辐射公式中,从而求出尾桨桨盘外某观察点的声压级。理论推导和计算比较表明,在预测直升机尾桨定常载荷噪声时,其误差大小取决于算法中桨叶弦向载荷分布的数学描述与实际弦向载荷分布的吻合程度,并证明选取某种与实际弦向载荷分布较为相似的斜抛物线形来预测噪声误差很小。因此,可以将弦向实际载荷分布用某种弦向斜抛物线形载荷分布来代替,从而避免了计算桨叶实际载荷分布所带来的麻烦。最后,结合实际算例,对本文算法所产生的误差作了比较分析,并总结出了一个误差判据,从而使得本文算法能应用于直升机尾桨定常载荷噪声的工程计算。     

Lock threshold deterioration induced by antenna vibration and signal coupling effects in hypersonic vehicle carrier tracking system of Ka band

The envelope of a hypersonic vehicle is affected by severe fluctuating pressure, which causes the airborne antenna to vibrate slightly. This vibration mixes with the transmitted signals and thus introduces additional multiplicative phase noise. Antenna vibration and signal coupling effects as well as their influence on the lock threshold of the hypersonic vehicle carrier tracking system of the Ka band are investigated in this study. A vibration model is initially established to obtain phase noise in consideration of the inherent relationship between vibration displacement and electromagnetic wavelength. An analytical model of the Phase-Locked Loop(PLL), which is widely used in carrier tracking systems, is established. The coupling effects on carrier tracking performance are investigated and quantitatively analyzed by imposing the multiplicative phase noise on the PLL model. Simulation results show that the phase noise presents a Gaussian distribution and is similar to vibration displacement variation. A large standard deviation in vibration displacement exerts a significant effect on the lock threshold. A critical standard deviation is observed in the PLL of Binary Phase Shift Keying(BPSK) and Quadrature Phase Shift Keying(QPSK) signals. The effect on QPSK signals is more severe than that on BPSK signals. The maximum tolerable standard deviations normalized by the wavelength of the carrier are 0.04 and 0.02 for BPSK and QPSK signals,respectively. With these critical standard deviations, lock thresholds are increased from à12 andà4 d B to 3 and à2 d B, respectively.     

某型无人机数据通信系统设计与实现CSCD

为了实现无人机系统的飞行操纵和机载任务设备控制,设计了数据通信系统。介绍了系统基本工作原理和主要功能组成,并对数据通信系统的功能要求和技术指标进行了分析,按照基本功能单元,对系统软硬件进行了模块化、组合化设计。飞行试验表明该设计达到了系统技术指标要求,满足系统对数据通信系统的功能性要求。     

散乱点云自适应滤波算法

提出一种散乱点云自适应滤波算法,该算法采用改进的R*-树组织散乱点云的拓扑近邻关系,基于该结构快速准确获取局部型面参考数据,自适应调节二维高斯分布的数字特征计算滤波权值,计算局部型面参考数据对原始型面数据的影响因子,以此作为权值计算各点滤波后的坐标,采用加权平均方法实现散乱点云的自适应滤波.实验证明该算法可有效提高点云的滤波效率,在保留原始型面特征的基础上,减小点云的随机误差,提高光顺性.     

测控设备自主可控发展建设探讨

针对测控设备国产化建设需求,全面阐释自主可控的概念,系统分析国家层面的自主可控基础软硬件产品发展现状,以及测控设备目前软硬件应用现状。分别针对国产和外购2款核心FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)、DSP(Digital Signal Processing,数字信号处理)元器件,进行性能比对和应用分析,说明目前测控设备应用存在的问题和潜在的风险隐患,提出宏观层面的自主可控产业链发展建议,探讨测控设备自主可控建设发展思路。简单综述目前自主可控建设发展的几个成功案例。分析结果表明:目前测控设备自主可控已经具备了一定的软硬件国产化发展基础,其国产化建设势在必行。     

频率源振动对测速精度的影响

针对频率源振动会影响测速精度的问题,按照国军标车载设备的振动要求,对频率源振动带来的相位噪声进行仿真分析和实际测试。并以振动频率为5Hz为例,对10 MHz频率源进行测试计算得到相应短稳;然后计算频率源在静止和振动环境下的测速随机误差;最后通过比较得到频率源在振动时测速精度会恶化几个数量级的结果。建议在动中测速时,通过使用加速度灵敏度低的晶振,安装减震器,优化环路设计,采用数字补偿技术等措施以减少振动对测速精度的影响。     

实时高可用测控集群关键技术研究

针对实时测控信息类型复杂、信息处理和控制方法多样、对实时性和可靠性要求高等特点,构建了一种基于集群计算平台的实时、高可用测控系统,在此基础上提出了一主一备双工热备节点的分布式集群管理控制模式,即在系统运行过程中任务除在一个节点上进行处理外,另一节点同时运行该任务处理(但不输出处理结果),在此基础上设计了任务故障监测的心跳机制、任务故障迁移和恢复的分配方法。通过实验证明,该方法能在一个处理周期内发现任务故障,并实现故障任务的迁移和恢复,不仅减少了系统建设成本,而且缩短了故障任务迁移和恢复时间,提高了测控系统的实时性、可靠性。