火星探测中的深空测控通信关键技术

我国深空测控系统的实施始终围绕探月工程的三步走战略,包括“绕”“落”“回”,从关键技术突破、系统初步建成到系统完善,逐步发展起来。如今火星探测工程的成功实施,将进一步带动深空测控系统能力的建设与提升。从深空应答关键技术和地面站系统建设等方面,回顾了我国深空测控系统从无到有的发展历程,对火星深空测控系统的关键技术进行了总结。同时,针对美国在行星探测上的优势,对“毅力号”火星车的深空应答技术进行了分析概述,为我国火星探测未来发展提供借鉴。进一步,结合美国深空站建设现状,针对我国当前快速增长的对未来深空探测任务的需求,简要回顾了中国深空站系统结构、总体性能、关键系统设计和贡献。

俄罗斯深空测控通信技术的发展及现状

简单总结了俄罗斯(前苏联)深空测控通信技术的发展过程,主要介绍了俄罗斯深空网目前的组成和技术现状以及正在研制的尽可能符合CCSDS建议的新的深空测控设备。

深空测控通信载波信号二维FFT捕获技术

针对深空测控通信系统中,地面站接收信号的信噪比低、频率动态大,载波信号捕获难度较大的问题,提出一种基于频率和频率变化率进行二维FFT(快速傅里叶变换)搜索的深空载波信号捕获技术,同时结合工程应用提出一种基于时分复用结构的实现方法,并进行仿真。仿真结果表明,该捕获技术在低信噪比和高动态适应能力方面具有优异的性能,能够在载噪比为16dBHz时,完成对频率变化率为800Hz/s的信号快速捕获,其技术成果可应用于我国深空测控通信系统。

ARA LDPC码在深空测控通信系统中的应用

介绍了CCSDS推荐的应用于深空通信的低密度校验(LDPC)码,根据码字的原型图对这类累积重复累积(ARA)码的特性进行了讨论。ARA码不仅具有良好的性能,同时其编码复杂度低,译码器具备有效的并行实现结构,此外码字具有很好的系列性。结合我国"嫦娥一号"卫星测控通信系统的设计讨论了LDPC码的应用问题,采用LDPC码能够获得更大的编码增益,在我国深空测控通信系统中具有广阔的应用前景。

扩频技术在深空测控通信中的应用

讨论了扩频技术在深空测控通信中的应用,提出一种扩频体制微波统一测控系统(SS-MUTTCS),并简要分析其组成原理、性能和关键技术.

深空测控通信技术专题研究

总结深空测控通信的特点及其发展趋势,重点介绍北京遥测技术研究所围绕深空测控通信关键技术进行的相关专题研究工作,主要包括:多天线组阵信号合成技术、微弱信号捕获与锁相接收技术、信道编译码技术。

深空探测中测控与通信技术现状和未来发展趋势

本文阐述了深空测控通信的特点和面临的挑战，总结归纳了国外深空测控通信技术的发展现状，对深空测控通信技术未来的发展趋势进行了分析展望。

深空探测测控通信系统

深空通信有其独特的信道特性和可靠性要求,本文从深空探测测控通信系统总体出发,阐述了各分系统具体组成及功能,最终从各信号的流向层面,详细说明了指令信号的上传过程,遥测信号的下传过程,以及跟踪信号上传、下传过程的实现。

中国深空通信测控(C&T)网发展途径研讨

本文对我国深空探测的迫切性，目标选择，我国深空C＆T网的规模、途径、能力以及USB测空网有多少潜力可挖和国际合作等问题提出若干讨论意见，供研究。

《深空通信和导航》系列丛书简介

美国NASA所属深空网的科研管理单位喷气推进实验室(JPL),总结其四十多年的深空测控通信技术经验,于2003年出版了深空通信和导航系列丛书,目前已出版5部,该丛书由各领域有多年经验的科学家和工程师撰写,包含了JPL几十年来深空探测期间研究的基本原理和实践,是深空测控通信领域不可多得的技术专著。为此北京跟踪与通信技术研究所组织专家对该丛书进行了翻译,并将正式出版发行。

基于交替迭代的深空天线阵布局优化算法

为了提高深空大规模天线阵布局优化的效率,提出了一种基于交替迭代的深空天线阵布局优化算法。提出的天线阵布局优化算法首先利用目标函数的对称性质降低计算复杂度,接着交替迭代地对天线阵各天线单元位置进行优化,在交替迭代优化过程中随机地选取待优化的天线序号,各天线单元位置的移动总是使得在当前尺度因子情况下天线阵合成波束方向图最大旁瓣最小,且在各天线单元位置的移动中加入与当前尺度因子成比例的随机扰动,使得提出的天线阵布局优化算法能够较快地收敛到较优的天线阵布局结果。计算机仿真实验表明提出的基于交替迭代的深空天线阵布局优化算法能够较快地收敛到较优的结果。

利用梯度算法优化深空天线阵布局

深空天线组阵系统需要产生低旁瓣的瞬时合成波束,以便减少临近天体的干扰,增强接收灵敏度。研究了利用梯度算法进行深空天线阵地理空间布局优化,使得合成波束满足工程需求:首先以最小化旁瓣电平为目标,建立了布局优化的目标函数和优化模型;然后给出了梯度优化算法的数学描述,讨论了梯度算法的收敛性,并确定了一套有效的搜索策略;最后,通过数值仿真验证了算法的有效性,并给出了一个规模为100个×12 m深空天线阵的优化布局实例。

一种S频段微带合成器的设计

深空探测的上行信号主要采用S和X频段,这是为了确保信号高可靠性和低衰减要求。为了实现固态功放的后级功率合成,设计出了一种S频段8路微带合成器,ADS软件仿真结果表明,频带内传输系数达到9 dB,反射系数达到35 dB,隔离度达到30 dB。

基于圆自卷积的主载波捕获算法

在基于统一载波体制的深空测控通信中,为了有效消除大调制度下的多普勒频偏,提出一种利用频谱对称性、基于圆自卷积的主载波捕获新算法。首先对已下变频的采样信号做FFT变换计算出信号频谱;然后利用圆自卷积法计算出频谱的对称点,即为主载波频率。仿真分析和FPGA验证表明,该算法能够实现各种调制度下的主载波捕获,解决了深空测控通信中大调制度下的多普勒频偏问题。