Ka频段全机动综合测控系统无人机标校设计与应用

任务前的系统标校和跟踪验证是Ka频段全机动综合测控系统需要完成的重要工作。Ka频段全机动综合测控系统机动性强,同时支持陆地机动测控和海上测控需求。系统布站位置灵活,布站地无标校塔,无法采用传统固定标校塔方法进行系统标校和跟踪验证。无人机平台机动灵活,搭载Ka频段信标机和校零变频器设备后,不仅可用于完成Ka频段全机动综合测控系统静态情况下的校相、距离校零和跟踪验证工作,还可满足系统机动测控情况下的跟踪验证需求。本文设计了无人机测试标校系统,满足Ka频段全机动综合测控系统在任意布站位置展开标校和跟踪验证工作,并进行了机动情况下的测控跟踪验证。经实测,“动中测”的测量精度满足要求,为机动型测控系统提供了一种新的跟踪验证手段,具有良好的应用前景。

无人机机载测控天线自动选择算法

中大型无人机通常配备多幅天线来降低机体遮挡和空域覆盖不够的影响,传统地面测控站手动选择天线的方式存在准确性不高、时效性差、占用操控员精力等缺点。分析了先进无人机测控链路架构,提出基于无源天线方向图的自动天线选择算法,通过实测或仿真天线增益数据形成拟合曲线,根据地面站投影在飞机坐标系下的方位俯仰实现自适应天线选择。针对有源相控阵或定向天线,提出机体坐标系到相控阵天线坐标系的转换矩阵和波束指向算法。给出测控直扩波形信噪比计算方法,将信号质量算法作为卫星导航失效情况下自动天线选择的备份手段。所提算法在准确性、时效性和自动化水平上相对传统手动方式有较大提升,飞行试验数据表明本文算法有效支撑无人机与测控站的稳定可靠通信。

IP over CCSDS网关在无人机测控与信息传输系统中的设计与实现

讨论了现有无人机测控与信息传输系统中采用点到点传输方式存在的不足之处以及目前空间通信的发展趋势,将无人机测控与信息传输系统的特点与CCSDS建议中IP over CCSDS链路层协议实现方式相结合,提出了一种改进型CCSDS封装服务性能增强网关实现技术,将无人机机上设备与地面测控、通信网无缝连接,实现了端到端的数据交换。测试结果表明,采用该技术能较好地降低IP over CCSDS网关通用处理器资源,降低CCSDS成帧处理时延抖动,大幅提高TCP协议在空间链路上的传输效率。

测控网中TCP协议的研究与仿真

传输控制协议(TCP)是TCP/IP协议族的核心协议,当应用于测控网中的卫星链路时,由于卫星链路传播时延大、信道不对称、传输误码率高的特点,TCP协议性能下降.对几种常见的TCP版本在地面链路和卫星链路的应用进行了仿真比较,找出最适合卫星链路的TCP版本,在此基础上针对卫星链路进行改进使卫星链路的各RL量得到提高,最后利用仿真平台进行验证.

应用于无人机测控传输系统的多元LDPC码

针对无人机巡查区域地理环境复杂、信道特性多变、突发衰减严重的问题,设计了一种基于多元低密度奇偶校验(Q-LDPC)码的无人机测控传输系统。为减小置信传播(BP)类译码算法中振荡变量节点引入的错误传播,采用加权因子校正迭代前后的变量信息,从而减小短环对遥测、遥控等中短码字译码性能的影响,提高无人机测控传输系统可靠性。基于突发衰减信道建立系统仿真模型,仿真结果表明,所提方案通过将连续的突发比特错误转换为数量较小的符号错误,能够有效抵御快速衰落,降低误码率,为无人机对地观测提供安全保障。

针对TCP/IP漏洞的航天测控通信网安全防护

航天测控通信网自建成以来,整体运行较为稳定,但在网络安全方面也暴露出了一些问题,为研究和解决目前航天测控通信网中存在的网络安全问题,在分析TCP/IP(Transmission Control Protocol/Intcrnct Protocol,传输控制协议/互联网协议)分层协议基本原理的基础上,研究了IP网数据链路层、网络层和传输层的协议漏洞及常见攻击方法,详细介绍了当前航天测控通信网的网络安全部署情况,根据网络现状分别对航天测控通信网上数据链路层、网络层和传输层存在的安全问题进行了纵向分析,针对分析出的各类安全问题,进一步给出了有效的防御措施和防护方法。最后,探讨提出了一套航天测控通信网配置维护管理系统的设计方案,通过建立设备配置信息库、检查信息记录库及网络故障库等,实现了对航天测控通信网安全稳定运行的有效管理。

PCI9656多通道数据采集卡驱动程序的设计及实现

介绍了在Windows2000环境下开发的PCI9656多通道数据采集卡设备驱动程序的设计方法,并对中断处理和数据传输等设备驱动程序中的关键技术实现做了详细的分析。应用结果表明,该驱动程序性能稳定,完全满足数据实时传输的要求。

无人机中基于C-DQN的资源分配和轨迹优化研究

随着无人机作为空中中继和终端技术的迅速发展,物理层安全问题在近几年间已经成为一个研究热点.本文将无人机发射的通信功率分为两部分(保密信息功率和人工噪声功率),在传输保密信息时能有效防止非法窃听,同时考虑了无人机在空中飞行时所需的动力功耗,通过联合优化无人机的飞行轨迹和功率分配比,以实现在固定能量下平均传输信息量最大化的目的.将这一情景建模成马尔可夫模型(MDP),并利用Curiosity-Driven Deep Q-learning Network(C-DQN)算法进行训练优化,结果表明,该算法具有良好的收敛效果.

一种模块组装6U立方星的总体设计与在轨验证方法

从立方星实用化角度出发,提出了一种模块组装6U立方星的总体设计方法。首先,通过立方星结构布局的优化设计,将立方星平台部分和载荷部分分别布局于6U立方星的左右侧,实现了卫星平台和有效载荷的松耦合设计。其次,针对立方星星上和地面站资源有限的约束,提出了利用UHF/VHF+X频段的测控数传一体化方法,实现了立方星测控数传的模块化设计,解决了能源和体积约束条件下立方星大容量数据传输难题。再次,针对6U立方星模块组装的要求,分别提出了电源分系统、姿控分系统、离轨帆分系统的模块化设计方法。最后,以中国青少年科普卫星BY-03星为例,将紫外相机、计算光谱相机通过标准化接口设计,从而实现了卫星平台与载荷的模块化快速组装与集成测试。在轨试验结果验证了所提出的模块组装6U立方星设计方法能够适应多种有效载荷任务需求,并满足立方星快速研制与测试的需求。

基于数字相干体制的激光测距数传一体化技术研究与实现

针对传统微波测控通信系统通信速率与测量精度难以同时进一步提升的问题,提出了一种光载波下基于调相体制的高精度测距、测距与通信一体化方法,利用QPSK数字相干激光通信速率高的特点,设计综合信息帧格式,结合双向单程测距与非相干测速,在单个光载波下通过激光通信中的再生时钟得到比特相位级高精度测距信号,实现激光高速通信与高精度测量的一体化,提高信道的集成度。研制了包含两套光学天线及终端的原理样机,验证了星间双向非相干激光链路统一测控与星地双向非相干激光链路统一测控模式,结果表明,在1550 nm波长无线光信道条件下,测距随机差(1σ)≤1 cm(0.78 cm@6 kHz多普勒动态),测速随机差(1σ)≤1 cm/s(0.221 cm/s@6 kHz多普勒动态),误码率≤1×10^(-9)@10 Gb/s单通道传输速率的性能指标,可为激光统一测控系统及激光星间链路设备等提供技术支撑。

地面资源保障航天测运控任务质量评价指标体系构建

针对目前航天测运控任务完成质量评价主要集中在设备运行质量、资源调度能力评估等方面,缺乏从用户申请提交到执行效果反馈的全过程闭环评价问题,区分地面资源完成测控、数传两类任务质量情况,从设备跟踪任务质量情况、资源调度系统保障用户资源使用需求情况、用户对执行效果反馈及自身行为评价3个环节构建分类分层的评价指标体系。采用1-9标度法确立指标权重,研究对不同类型任务完成质量的综合评价,并利用实例验证所构建指标体系的可行性。为标准化、精细化评价地面资源保障航天测运控任务质量提供理论依据,并给出质量改进相关参考建议。

“天问一号”环绕器测控数传通信系统设计与验证

针对“天问一号”火星环绕器最远距离4亿km下的超远距离大动态通信难题,“天问一号”火星环绕器测控数传通信系统通过多天线波束赋形的测控数传一体化技术、多码率自适应收发处理技术、高灵敏度信号捕获技术、超高灵敏度下的电磁干扰抑制技术以及极低温下大口径天线高精度稳定指向技术,实现了对–156 dBm微弱信号的高灵敏度捕获以及大动态下的数据自适应收发,除天体遮挡外全过程100%对地通信链路覆盖和波束覆盖,最远4亿km处对地数传速率达1 Mbps。该项技术已经在“天问一号”火星探测任务中得到了考核和验证,可以为后续深空探测任务中测控数传通信系统的设计与在轨工作提供参考。

一种基于无人机的测控天线干扰试验系统设计

面向航天测控装备大口径天线抗电磁干扰能力验证工程应用需求,分析了测控天线抗电磁干扰技术指标,提出了基于干扰入射角的干信比估算方法,设计了一种基于无人机的测控天线干扰试验系统,并通过某型12 m测控天线进行了干扰试验验证。该系统为大口径测控天线抗电磁干扰指标测试提供了一种新的手段,具有良好的工程应用前景。

无人机测控系统中干扰感知与频谱资源管理技术

为了提高无人机测控系统在复杂电磁环境下的适应性、安全性和可靠性,解决多站多机同空域工作时面临的动态频谱资源管理问题,提出了一种基于干扰感知和频谱资源管理技术的无人机测控系统。该系统将通信侦察技术与认知无线电频谱感知技术相结合,为上/下行链路提供全频带干扰识别以及动态频谱资源管理。搭建了干扰感知和频谱资源管理系统无线测试平台,测试结果表明,当上/下行链路存在干扰信号且链路质量较差时,系统能自适应调整链路的频谱资源,可有效避开干扰信号对系统的影响,提升了无人机测控系统的生存能力和使用效能。

一站多目标无人机数据链信息融合技术

针对一站多目标无人机数据链系统易受干扰的问题,提出一种基于主备链系统抗干扰能力提升的遥控数据信息融合方法,在分析无人机遥控信息业务特点的基础上,对多条链路收到的用户数据进行拆分、融合等处理,设计了多目标无人机数据链的机载遥控信息融合策略。对采用该方法的数据链系统拉距测试验证,结果表明:该方法可在无人机高动态环境下的主备链路状态不稳定时,大幅度减小系统整体丢帧率,提升数据链系统信息传输可靠性。

一种星载X频段测控数传一体化终端设计

为了实现对地测控与数传的功能,常规卫星往往需要配备测控应答机与数传调制器,集成度较低并且带来了额外的体积、重量和功耗开销,这些均是卫星无法容忍的。文章采用了测控数传一体化A/B机设计,实现了一种适用于卫星的X频段测控数传一体化终端,该应答机本体尺寸≤100mm*100mm*90mm,重量仅为950g。

微小卫星测控数传功能冗余设计与软件实现

讨论了一种USB发射机和数传发射机功能上互为备份的冗余设计,提高了测控数传功能的可靠性,为卫星工程的备份冗余设计提供了一个新的思路,该设计通过星载软件状态切换的方法实现。该方法已成功应用于某卫星测控数传模块的设计。

多无人机测控与信息传输系统的技术与发展

阐述了测控与信息传输系统作为无人机系统生命线的基本内涵。从需求角度出发,讨论了多无人机系统典型战术应用及成本控制要求,并归纳了其战术使用特点。概括了多无人机及其测控系统国内外发展情况,提出了多无人机测控与信息传输系统发展要求与重点。最后,强调了促进低成本、小型化多无人机测控系统的应用的重要意义。

航天测控站数据传输处理系统构件化设计

针对航天测控领域软件复用程度不高、软件开发效率低的现状,设计了基于构件技术的体系及架构。通过分析航天测控站数据传输处理系统领域模型,抽象出其各功能构件,结合软件总线体系结构,设计了基于内存映射的通信机制、连接构件及各功能构件,实现了航天测控站数据传输处理软件系统的构件化实例。这种方法实现了二进制方式的复用,在一定程度上提高了软件的质量,降低了开发维护成本,提高了可靠性。

无人机测控系统的现状与发展趋势

概述了当前无人机测控系统在新形势下的军事需求,分析了国内外无人机测控数据链与指挥控制站发展现状及趋势,提出了我国无人机测控系统发展模式构想及未来发展思路,并归纳了相关关键技术。最后,建议应在合理规划的基础上,尽早开展相关专题预先研究,实现我国无人机测控系统技术的可持续发展。