再入遥测等待接收天线姿态自动测量与监视技术研究

在再入遥测等待接收天线架设过程中,目前使用的磁、光学仪器存在精度低、易受干扰出现测量误差,且使用这些仪器无法对架设后的天线实时姿态进行测量等不足。同时,天线姿态的实时判定以及一些相关技术工作,对实时信息有着获取需求。为解决这些不足和问题,实现相关需求,在不改变现有装备结构和影响功能的前提下,提出了利用传感器、网络、计算机及面向对象编程等技术,实现天线姿态自动测量与监视的思路,并对实现技术进行了阐述。

基于VPX总线架构的便携式卫星测控平台研究

通过对常规卫星综合测控任务需求和便携式应用场景的分析,提出基于VPX总线架构的便携式卫星综合测控平台技术,采用标准化、通用化硬件模块和统一的可重构软件设计规范,实现多任务功能兼容。该平台可以支持测控、数传、中继等多种体制任务的任意配置和切换,支持多类型、多型号的任务扩展需求,有利于减少测控装备种类,降低测控平台系统装备成本,有效提升测控系统的经济性、灵活性和运用效能,为实现地面站与卫星/火箭机动测控提供了有力支撑。

地面站频率不稳定对航天器跟踪性能影响的分析

针对地面站的频率标准对航天器跟踪性能影响的问题,采用双向跟踪模式建立了多普勒测速跟踪系统模型。研究了频率标准的确定性和随机性起伏对无线电多普勒测量的影响。分析表明,时间统一系统的不准确和不稳定导致的频率标准不理想,是无线电跟踪测量的主要误差源,进一步推导了Allan方差、取样时间以及电波往返传输时间与地面站系统多普勒测速精度的关系。通过铷、铯、氢原子频率标准的仿真实验,验证了分析方法的有效性。

飞行器黑障区测控技术问题探讨

针对飞行器重返大气层时经历黑障区而导致的测控中断问题,对黑障产生的原因进行阐述,通过分析电磁波在等离子体中的传输特性和不同频率电磁波对信号传输影响,探讨航天测控中使用更高频率可以大大降低信号传输损耗,解决黑障区测控中断难题。并指出下一步需要在黑障区等离子体模型、电磁波在电离层及等离子体内的传输修正、如何克服降雨对链路衰减影响等方面进行深入的分析研究。

应用行程编码的航天器分包遥测压缩算法研究

针对航天器延时遥测存储数据量较大的问题,提出了一种应用行程编码(RLE)的分包遥测压缩算法。根据遥测数据的特点,对压缩算法进行改进,使压缩效果得到进一步提升。此外,对压缩数据生成符合空间数据系统咨询委员会(CCSDS)标准的分包遥测机制进行了阐述。对某卫星的试验表明,使用改进后的压缩算法,能够获得6.11倍的遥测压缩比,可提高延时遥测采样频率,增加航天器在境外的可用遥测数据量。

Ie“3S”技术在矿山应用研究进展与展望

本文综述了全球定位系统、遥感、地理信息系统在矿山应用及“数字矿山”理论与技术研究进展、关键问题与创新成果,以矿区资源绿色开发优化研究为例,讨论了“3S”

融合调频遥测和伪码测距的寄生调制技术

针对飞行器测控系统将高码率遥测数据和伪码测距信号分流传输的不足,提出一种全新遥外测体制,将测距伪码(pseudo-noise,PN)寄生在调频(frequency modulation,FM)遥测信号中,生成一种融合调频遥测和伪码测距的寄生调制信号,实现高码率遥测数据和测距信号的单流传输。研究FM+PN体制的调制、解调原理,从理论上分析信号频谱及遥外测性能,并通过仿真得到不同参数下的频谱特性、遥测解调误码率和测距精度,给出了调制参数选择建议。仿真结果表明,将FM+PN体制应用到飞行器测控系统中,可将所需带宽降低为现有测控体制的40%,大大提高带宽利用率,而遥测误码率性能损失很小。

低轨卫星可控式冗余分包遥测技术

随着卫星功能日趋复杂,遥测参数越来越多,处理要求越来越快,遥测设计面临越来越大的压力,必须拓展新的设计思路。本文讨论了一种低轨卫星可控式冗余分包遥测技术,更好地缓解遥测信道"瓶颈",满足用户多样化的遥测需求,提高卫星遥测能力。该设计采用PCM(Pulse Code Modulation,脉冲编码调制)遥测和分包遥测相结合的方案,在信道资源有限,遥测参数庞大、用户需求多样的约束条件下,通过星载软件模式控制的方法实现了动态可编程遥测处理和遥测数传通道的冗余处理,提高了遥测信道的资源利用率、遥测设计的灵活性和系统的可靠性,该技术已成功应用于某在轨卫星,并被多颗在研卫星所采用。

航天测控设备保障体系综合能力评估研究

航天测控（telemetry,track and command,TT＆C）设备保障体系是形成航天测控任务能力的重要基础。为了提高保障体系建设投入效益和部队航天试验装备保障的科学化管理水平,对其进行全面、客观、准确的评估是非常必要的。概述了航天测控设备保障体系综合能力的评估原则,建立了评估指标体系,给出了主要基础指标的计算模型,并把基于多级模糊层次综合评估方法用于航天测控设备保障体系综合能力评估。

基于PUS协议的通用遥控指令设计及其XTCE描述

为了解决现今各卫星型号中遥控指令形式多样、参数多变、指令设计繁琐的问题,提出了一种通用的卫星遥控指令设计方法。该方法参考PUS(Packet Utilization Standard,包应用标准)对遥控指令包格式进行通用化设计,并使用XTCE(XML Telemetric and Command Exchange,基于可扩展标记语言的遥测遥控数据交换)格式对遥控指令格式和内容进行描述,能够快速有效地进行遥控指令的设计和动态生成,在满足卫星遥控指令设计和应用需求的同时又具有较好的通用性和继承性。实践表明,基于PUS协议的通用遥控指令设计方法及其XTCE描述能够有效地降低地面应用和测试软件的复杂度,提高软件的通用性和可靠性,缩短研制周期,降低卫星研制成本。

频率源特性对CEI精度影响分析

频率源特性导致的误差是影响干涉测量精度的因素之一,基于频率源稳定性详细分析了频率基准对CEI(Connected-Element Interferometry,连线端站干涉测量)精度的影响机理,针对差分单向测距/双差分单向测距、本地相关/互相关等各种干涉测量模式,给出了频率源稳定性对测量精度影响的解析表达式,并基于典型条件量化了频率源不稳定带来的误差大小,给出了能够满足CEI的频率源稳定性指标的建议。分析计算结果表明:如果要解出载波相位延迟量,在其他误差因素不会导致相位模糊的情况下,针对X频段差分单向测距,频率源稳定性优于8.5×10-12/s即可;针对双差分单向测距,对频率源稳定性的要求可进一步放宽。由此可以认为:在CEI模式下,较好的铷频标即可满足测量要求。

一种卫星延时遥测分类处理和下传方法

延时遥测是掌握卫星在测控站不可观测弧段工作状态的重要手段,在深入分析卫星遥测参数特征的基础上,对卫星遥测参数按类型进行分类处理,提出了对各类延时遥测参数不同的处理、存储和下传方法;实现了下行遥测码速率受限情况下优化利用卫星存储资源和下行信道资源,使地面可准确掌握卫星在不可观测弧段的工作状态,尤其为不可观测弧段异常问题的判断和定位提供有效的遥测数据支持;实现了延时遥测数据的自主存储和下传,大大减轻了地面测控站的控制工作量。该延时遥测方法已成功应用于某卫星,取得了良好的应用效果。

一种新的TDRSS扩频调制方式的研究

本文讨论跟踪及数字中继卫星系统(TDRSS)一种新通信体制,即并行MSK扩频系统。发射端采用长短码正交扩频的平衡调制,接收端采用一种简单解扩方式简化了并行MSK信号的解调,同时用短码全“1”引导长码同步的方法大大减小了长码的捕获时间。实验结果证明了良好的伪码同步性能。

基于纠删码的遥测链路丢帧恢复技术

针对遥测系统在恶劣天气条件、航天器姿态调整、天线指向偏离、脉冲干扰等各种因素影响下出现的遥测信号闪断以至接收机丢帧问题,提出一种适用于闪断信道的纠删码技术,用于恢复丢失的数据帧。首先介绍LDPC(低密度奇偶校验)纠删码的编译码算法,然后构造一种以短码长的随机码为外码、IRA(不规则重复累积)LDPC码为内码的级联纠删码,最后给出纠删码的应用策略和实现纠删码所需的CCSDS(空间数据系统咨询委员会)协议扩展。通过仿真实验和分析,得到了LDPC纠删码和级联纠删码的纠删性能,得出级联纠删码与LDPC纠删码均可获得接近理想的纠删性能的结论,且级联纠删码的构造更为灵活,可适应不同的应用环境,对CCSDS协议进行适当扩展后即可支持纠删码在CCSDS遥测链路中的应用。

基于中继卫星的运载火箭天基测控系统研究

为解决运载火箭的远程高空测控问题,引入基于中继卫星的天基测控系统方案。分析中继卫星测控技术给运载火箭遥测遥控、通信、控制和任务执行方面带来的影响,论述中继卫星测控系统的组成架构,剖析运载火箭端测控系统的详细组成和运行机理。利用STK软件建立某运载火箭天基测控系统仿真模型,对多条飞行轨迹的中继星天基测控系统通信覆盖范围进行仿真,为天基测控方案的总体评估、无线测控通信链路分析、测控覆盖率分析等奠定了基础。文中还验证了利用中继星天基测控系统完成运载火箭测控任务的可行性。

船载统一载波测控系统基带实时可视化综合监视系统软件设计

综合测控基带设备具备完成遥测、遥控、测距、测速、数传等测控业务功能,其传输的数据和状态具有格式类型多、数据量大、传输频率高等特点,因此研究提升基带设备数据和状态监视性能和效率具有重要意义;针对当前基带设备的数据和状态监视采用单一数值显示方式进行监视,且监视功能单一、数据监视显示方式不一致的情况,采用可视化监视方案设计一套综合监视系统软件,并使用MFC多线程技术实现测控数据的并行接收处理,采用面向对象设计方法编程实现软件;软件通过采集基带输入输出的数据、状态进行图表化显示,实现基带各类数据、状态的可视化监视和异常状态实时诊断,辅助岗位人员实时观察设备工作状态变化趋势和发现异常状态,及时做好应急准备;软件具有良好的易用性和可扩展性。

基于实数编码自适应遗传算法的整周模糊度快速解算

针对整周模糊度解算中实时性不强的问题,提出了一种基于实数编码的自适应遗传算法。首先利用卡尔曼滤波求解整周模糊度的浮点解,然后采用排序和多次(逆)双乔里斯基分解对浮点解及其协方差阵进行降相关处理,降低整周模糊度各分量之间的相关性,最后利用已知基线确定模糊度搜索空间,基于实数编码,将自适应遗传算法应用在整周模糊度的搜索解算过程中,求得整周模糊度的最优解。仿真结果表明,本文算法与Lambda算法相比,耗时更少;与简单遗传算法相比,具有更强的收敛能力,是一种高效的整周模糊度快速解算方法。

GMSK+PN遥外测体制的性能分析

考虑到现有测控体制的带宽效率较低,研究基于高斯最小频移键控(Gaussian Minimum-Shift Keying,GMSK)+伪码(Pseudo-noise Code,PN)的新一代遥外测体制,以提高测控系统的带宽效率.首先描述了GMSK+PN信号的调制原理,将遥测数据的GMSK相位和伪码测距信号叠加后调制在同一载波上,实现了二者的同流传输.接着简述了GMSK+PN信号的解调原理,接收机经GMSK解调、测距信号重建和测距信号解调,得到遥测数据和伪距.然后对GMSK+PN的调制、解调进行仿真,得到了不同参数下的频谱特性、遥测误码率和测距精度等性能,并分析了性能与滤波器参数值、测距信号加权因子、测距成形脉冲、伪码码率与遥测码率的比值等参数取值之间的约束关系.最后给出调制参数的取值建议.结果表明,GMSK+PN体制具有很高的带宽效率,与现有航天测控体制相比,带宽降低22%以上,特别是在非线性信道下的优势更为明显.

船载测控雷达空间目标轨迹仿真生成方法

提出几种典型飞行器轨迹的仿真方法,在分析各种坐标系及相互关系的基础上,给出了船姿、船位、变形模拟数据的计算方法以及船载测控雷达空间目标轨迹的动态仿真生成方法,为船载测控雷达操作手进行仿真训练提供了高度逼真的动态条件。

主字母体制符号同步方法研究

针对主字母体制的信号结构和解调方式,首先提出直接能量检测法和差分能量检测法来进行符号(字母)同步。为了提高低信噪比下的同步性能,进一步提出了导频同步法。在详细分析它们的工作原理的基础上,推导了导频同步法的性能公式和用误差概率密度函数表示的同步误差概率分布情况,试验验证说明导频同步法的优越性。