可重复使用运载火箭再入段星箭协同可靠通信技术

可重复使用运载火箭是未来低成本火箭应用技术的必然发展趋势。其是一种典型的跨域可重复飞行器,在火箭以极高的速度再入大气过程中,包覆在箭体表面的等离子体鞘套会引起通信中断问题。这一问题困扰了航空航天领域几十年,至今尚未完全解决。可靠通信链路的建立和保持是实现可回收火箭再入过程中全时可测、全程可控的重要基础。近年来快速发展的低轨卫星系统为再入段测控链路设计提供了新思路,箭体背风面等离子体鞘套电子密度较低,有利于电磁波穿透鞘套与卫星建立链路,以解决再入段的“黑障”通信难题。然而,再入段星箭综合通信信道状况复杂,多种影响因素深度耦合。分别从综合信道模型与适应性通信方法这2个角度进行了阐述。首先,分析再入段星箭链路综合信道中影响通信信号的主要因素,建立不同尺度下的信道模型。然后,根据信道特点,从信道感知、编码、检测、调制体制等角度设计适应性通信方法。最后,在地面实验中复现了再入段通信场景并对所提出的通信方案进行了验证。实验结果表明,所提出的通信方案可大幅提高通信的可靠性,为运载火箭可重复使用提供了通信保障。