箭上电磁环境检测接收天线研究

针对目前运载火箭舱内电磁环境愈发复杂且没有有效的测量手段的问题,研制了一种超宽带无源小型化接收天线。该天线采用多个整形单极子的方式拓展带宽并达到小型化目的。接收天线的测量频率范围覆盖500 MHz~6 GHz,尺寸约为60 mm×60 mm×100 mm。通过加入低噪声放大器,使可测量的最低电场强度不高于1 mV/m。由于多个整形极子天线存在相互干扰情况,因此接收天线在频率响应上与理论值存在差异,该差异可以通过校准进行消除。通过数值仿真和样机试验测试,该天线系统的测量能力良好,符合设计预期。将该接收天线应用装载在运载火箭舱内,可以对目前已知的箭上无线系统发射频段进行有效测量,对飞行过程中箭上真实电磁环境的确认、舱内电磁兼容设计、箭地无线链路设计具有重要作用。

运载火箭Ka频段天基测控的天线捕获方法

为实现天基信息的传输,首先要完成中继卫星天线与用户飞行器天线之间的捕获与跟踪。针对箭载相控阵天线对中继卫星的捕获,采用Ka频段相控阵天线扫描捕获策略,分析了天线扫描的不确定区域,确定了天线阵元数及EIRP值,给出了捕获时间的仿真结果,为工程应用提供参考。

运载火箭飞行测控中的链路可见性分析

由于运载火箭测控是航天飞行器测控通信的一个重要领域,而可见性分析是制订运载火箭测控方案的前提。基于地基和天基测控的特点,对运载火箭测控中的可见性进行研究。以典型弹道进行仿真计算和分析,对航天测控中的布站因素进行了论述,对航天测控方案的制定具有一定的指导意义。

一种天基测控中可见性分析的计算方法

传统的地基测控中,一般以仰角来界定航区测控的可见性;但在天基测控中,上述方法的使用存在一定的难度。基于型号的实际应用,得到一种新的计算方法,用于天基测控中的可见性分析,并通过仿真手段对该方法进行了验证和分析。天基测控中的可见性包括:几何可见性和选星算法。几何可见性分析主要考虑两个限制因素:中国中继卫星由于采用机械运转的天线,覆盖范围有限,大于该锥面的区域为不可见区域;地球对信号的遮挡。选星算法中开创性提出了"先到先得"原则,使得切星次数最少,且有规律可寻。在飞行试验中,该计算方法成功实施切星和波束指向,圆满完成飞行试验中的测控任务。

高码率全程天基测控关键技术研究

随着未来运载火箭技术不断发展,对下行遥测参数的数据量需求大大增加。目前中国运载火箭的飞行测控主要依赖地面测控站和测控船分段接力实现全程遥测数据接收、外弹道测量,对于地面测控网络的依赖程度高。随着中继卫星网络的逐步建设,现役运载火箭部分飞行段已经开始依靠天基下传少量关键遥测数据。本项研究突破了多星/多天线智能切换技术、自适应跟踪中继星技术、瓦片式相控阵天线、高效双向递归编码算法等关键技术,为实现火箭飞行全程高码率的天基测控奠定技术基础。

基于地面站跟踪的飞行器测控天线方向图精细化分析方法

首先介绍了飞行器测控天线方向图的含义及其二维近似,在此基础上阐述了基于地面测控站跟踪的天线方向图的精细化分析的原理和详细过程,并以具体的测控任务为对象对两种方法的分析结果进行了比较,为测控天线方向图的精细化分析提供了参考。

延迟/中断容忍网络技术在载人登月通信中的应用研究

针对未来构建天地一体化空间网络的需求,分析了载人登月网络的特点以及目前地面网络广泛应用的TCP/IP协议应用于载人登月网络所遇到的一系列问题;针对这些问题,提出了使用延迟/中断容忍网络(DTN,delay/disruption tolerant network)体系来构建载人登月网络的设想,并设计了载人登月网络协议体系架构;最后通过在测试平台上进行真实的文件传递试验来对基于DTN技术的载人登月网络进行性能仿真,并对利克里德传输协议(LTP,licklider transmission protocol)的参数进行理论上的优化分析;仿真结果表明,在地月信道误码率较高的情况下,采用LTP segment大小为400 Bytes,相比于LTP segment大小为1400 Bytes、800 Bytes和100 Bytes,分别提高了17540 Bytes/s、4160 Bytes/s和47000 Bytes/s的有效吞吐量。

天基测控系统产品化研究与实践

天基测控系统主要由天基测控S频段中继终端、相控阵天线等组成。天基测控S频段中继终端接收来自中心程序器（或数据综合器）的PCM数据,完成数据挑路后形成返向数据帧,并在中继终端内完成基带信号的调制和载波搬移,以射频信号输出至相控阵天线。

基于空时编码的SOQPSK-TG调制器的FPGA设计

为满足未来遥测系统高码速率且可靠传输的要求,将空时编码与SOQPSK-TG技术联合调制,通过使用正余弦波形查表法及基于预编码特性的累积相位映射简化来设计结构,设计一种ALAMOUTI空时码与SOQPSK-TG编码调制的FPGA实现方案。在FPGA硬件平台测试结果验证SOQPSK-TG体制相比传统遥测调制体制具有更高的频带利用率,并且基于空间分集技术的空时编码并不会对SOQPSK-TG信号频谱产生影响,具有抗信道衰落能力的空时编码在未来遥测系统有一定应用价值。

频分复用CE-OFDM系统原理及性能分析

针对恒包络正交频分复用CE-OFDM(Constant Envelope Orthogonal Frequency Division Multiplexing)波形相位解调时容易出现的相位模糊问题,提出对该波形进行频分复用,介绍频分复用CE-OFDM系统工作原理。在此基础上,分析频分复用CE-OFDM波形的频谱效率和功率效率。仿真结果表明,频分复用手段能有效改善CE-OFDM系统相位模糊问题。

长征八号运载火箭首飞意义及关键技术

作为我国新一代中型运载火箭,长征八号(CZ―8)运载火箭于2020年12月22日首飞成功!长征八号火箭填补了我国太阳同步轨道(SSO)运载能力的空白,突破了发动机推力调节、基于数值仿真的动特性获取、飞行载荷控制、Ka频段高码率天基测控等一系列关键技术,并成功进行工程应用。长征八号运载火箭具有适应性强、运载效率高、经济性好等特性,未来将逐步成为我国中低轨运载火箭的主力。

基于单神经元在线修正防止姿态抖振的方法研究

基于单神经元Hebb学习算法,提出依据飞行动压在线修正参数的自适应控制方法。仿真结果表明,该算法对阶跃信号、方波信号具有良好的姿态跟踪性能,对舵机延时25ms情况具有良好的控制性能,对存在15%气动参数偏差情况具有较强的鲁棒性,六自由度仿真进一步验证了该算法的工程可用性。