运载火箭天基遥测技术

针对我国天基测控技术的发展趋势,提出了基于S频段终端通过中继卫星进行运载火箭天基遥测,以某运载火箭发射GTO轨道任务为例,分别对天线跟踪特性和链路增益进行了分析计算,介绍了运载火箭天基遥测系统的组成,分析表明,在满足天线跟踪角和链路指标的条件下,可实现天基遥测;这些分析结论可为工程应用提供参考。     

北斗卫星系统在空间飞行器天基测控中的应用研究

鉴于北斗卫星系统在空间信息传输中的重要作用,结合我国空间飞行器发展现状及应用需求,对基于北斗卫星系统的空间飞行器天基测控技术进行研究。介绍了北斗卫星系统组成及应用前景,论述了天基测控技术在提高空间飞行器测控能力方面的巨大优势及国内外天基卫星资源的建设及发展现状,给出了基于北斗卫星的空间飞行器天基测控系统组成模型,并结合北斗卫星系统特点及空间飞行器特殊应用需求初步梳理了北斗卫星应用于空间飞行器天基测控需解决的“扩展服务接入”、“高速数据传输”、“信息安全传输”三项关键技术,最后通过北斗卫星通信链路试验表明性能指标满足空间飞行器天基测控需求。     

S/X/Ka频段卫星地面站无人机测试标校设计

利用测试标校设备对卫星地面站系统进行校准维护,是卫星地面站建设和运行过程中的重要环节;标校设备能够消除地面站在使用过程中产生的系统误差,但是传统固定标校塔不能满足Ka频段的远场使用条件,因此采用无人机平台取代固定标校塔能够同时满足S/X/Ka三频段地面站使用需求,提高了标校设备使用的机动性和灵活性,降低了建设成本;通过对无人机使用的法律法规研究,对系统重要性能指标论证,设计了三频段测控数传一体地面站无人机测试标校系统,采用Ⅱ类无人机平台,搭载有效载荷标校源、天线、远控模块,通过地面与机载通信链路进行信号通断、极化切换等控制,经实际应用满足了S/X/Ka频段卫星地面站建设工程上的应用。     

Ka频段飞行器测控与通信系统设计

传统基于S频段的统一载波测控通信系统受工作频率低、占用频带窄的特点限制,无法满足现代及未来飞行器测控与通信系统对于高速数传、通信带宽、安装空间、克服“黑障”及抗干扰性等方面日益增长的需求,提出一种Ka频段直接序列扩频体制的飞行器测控与通信系统以解决上述问题;利用Ka频段频带宽、空间选择性好、减小“黑障”影响等特点,同时采用直接序列扩频通信体制实现遥测、外测和遥控等不同功能点频统一和信道统一,简化系统结构、减小设备体积;介绍了系统架构及主要设备组成,阐述了基带数据综合设备、Ka频段一体化终端设备等单机的详细设计及天线的选择,并给出了地面测试系统方案;该系统具备体积小、频带宽、扩展性好等特点,可满足未来飞行器测控与通信系统的设计与应用需求。     

Ka频段移动卫星星地链路误码统计分析

针对Ka频段移动卫星星地链路的特性,全面考虑天气和移动终端周边环境的影响,建立了Ka频段移动卫星星地信道模型。对二进制相移键控(BPSK)调制方式下的星地信道进行仿真和数字基带误码图案的统计分析,并采用最小二乘法对误码发生次数的概率进行了拟合。研究表明：信道误码发生次数服从泊松分布,在Ka频段移动卫星星地信道的数字基带模拟中,BPSK调制方式下的系统误码由突发误码和服从泊松分布的随机误码组成。     

一种Ka频段LMS信道模型

在Ka频段及以上高频段卫星通信系统中,其链路信号的衰减很严重,主要是大气、降雨、闪烁对卫星信道的影响.本文建立了一种考虑天气影响的Ka频段LMS信道模型.通过对比该模型和Loo的模型在非阴影状态下的接收信号的概率密度函数(PDF)和误码性能,证明了所提出模型的合理性和准确性.     

嫦娥二号工程月球辐射噪声影响研究

月球辐射噪声是月球探测中影响测控通信性能的重要因素,将直接影响地面测控系统的数据接收和测距测速性能.本文在借鉴国外相关领域研究的基础上,首次探讨了月球噪声对测控通信的影响机理和测试方法,建立了理论模型并进行了仿真分析.在嫦娥二号工程中,利用国内目前最大口径的18m测控系统对月球辐射噪声进行了长时间的测量,通过对试验数据和理论计算结果的对比分析,得到了月球辐射噪声在S频段和X频段对18m测控系统的影响规律,为我国后续月球与深空探测的测控与通信链路性能的设计提供了更精确的参考依据.     

基于三层卫星网络的星间链路性能分析

星间链路性能分析是建立星间通信的基础。以包含GEO卫星、IGSO卫星和MEO卫星的三层卫星网络为例,仿真了三层卫星网络层间卫星星间距离的变化范围。在设定星间传输体制、链路参数、传输损耗等条件下,分别分析了该三层卫星网络的GEO-IGSO、GEO-MEO和IGSO-MEO三种链路在Ka频段和激光频段的性能。结果表明,在Ka频段,0.5m天线仅需5W的发射功率,可以满足2Mb/s以上的星间数据传输率;激光频段仅需0.5W的发射功率,直径0.25m的天线,可以达到2Gb/s以上的星间数据传输率,激光链路更有利于星间链路性能的提高。研究结果在未来三层卫星网络建立星间链路时,为卫星的发射功率、天线直径和星间链路数据传输速率等方面的选择提供了参考。     

嫦娥二号工程X频段测控通信系统设计与试验

针对月球以远深空探测任务中,远距离、长时延、弱信号的测控通信难点,有效手段之一就是提高射频频率.为此,在嫦娥二号工程中首次开展了X频段测控通信技术试验.本文重点研究了X频段测控通信系统天地一体化的设计与实现,阐述了技术试验系统的组成、关键技术攻关情况、系统试验与测试方法.试验结果表明,与S频段测控通信系统相比,X频段在链路性能、测定轨精度方面有显著提高,将正式作为后续月球及深空探测的主要频段.     

Ka频段数字卫星广播系统仿真设计

研究卫星优化通信技术问题,给出了Ka频段基于DVB-S标准的数字卫星广播系统的建模方法,设计了场景显示模块、软限幅转发器模块、信道模块和通信收发模块,其中场景显示模块完成了天线设计、场景显示和链路计算;软限幅转发器模块完成了通信卫星有效载荷部分的建模;信道模块完成了Ka频段同步轨道通信卫星的信道建模;通信收发模块完成了依据DVB-S标准的通信系统设计,在STK和Simulink软件上进行了仿真试验.对不同天气条件下系统的误码性能也进行了分析,仿真结果表明,通信场景可以实时显示,同时可提高抗干扰性能,可以为系统提供可靠的仿真平台.     

Ka频段卫星通信地空链路的云雾衰减

在卫星通信系统的设计中,设计人员往往更关心的是降雨对电波传播造成的降雨衰减而忽略了在一般情况下云雾对卫星通信地空链路微波传播的影响。但是当系统的链路余度较小、天线仰角较低的情况下,应考虑云雾造成的衰减。本文论述了Ka频段卫星通信链路云雾衰减的计算方法,给出了计算结果,可供从事类似工作的相关人员参考。     

Ka频段卫星通信上行链路自适应功率控制

为提高Ka频段（30GHz／20GHz）卫星通信系统上行链路功率控制的可靠性,提出一种上行链路自适应功率控制算法。该方法基于自回归滑动平均模型,能由测量到的下行链路降雨衰减值预测出上行链路的降雨衰减值,从而提高功率控制精度。仿真结果表明,该方法对降雨衰减具有较好的补偿效果。     

基于多波束馈源阵列的目标角捕获方法

针对我国Ka频段测控系统的发展需求,提出了一种基于多波束馈源阵列的目标角捕获方案,采用14×16馈源阵列实现了3° ×3° 波束覆盖空域,角捕终端采用先进的循环谱算法,实现低信噪比下的信号能量估计.该方案解决了Ka频段窄波束天线对高速飞行目标的角度捕获技术难点,为高动态目标和窄波束条件下的角度引导和捕获提供了一种解决方案,样机验证了该方案的可行性.     

基于STK的运载火箭测控链路电平仿真分析

在运载火箭的海上测控任务中,目标特性分析是最重要的工作之一。通常采用人工预先识别任务弧段中火箭遥测天线方向图的增益变化,并手动计算地面测控站接收信号AGC情况。针对上述方法效率低、过程繁琐、人为错误无法避免等问题,讨论了基于STK软件进行运载火箭测控链路电平仿真分析的方法,重点分析如何利用火箭实测天线方向图生成STK格式的天线电磁场辐射图。通过某次运载火箭飞行任务的仿真分析和实际跟踪结果比较,证明该仿真分析方法能够满足任务需求,仿真结果可以作为运载火箭目标特性分析的参考。     

不同仰角条件下的临近空间静止信道建模与仿真

在临近空间通信系统中,降雨、大气、闪烁等都会引起空地链路信道质量的恶化。通过分析Ka波段临近空间通信信道的电波传播特性,建立了Ka波段临近空间静止通信信道模型。分析了空地链路中仰角变化时,降雨对信号衰落的影响,估算了不同仰角下的相关参数值,并对不同仰角下Ka波段临近空间静止信道性能进行仿真,验证了模型的正确性,为临近空间链路分析及后续研究工作提供了平台。     

基于Ka频段的数字卫星广播系统建模仿真

通过研究Ka频段同步卫星通信信道的统计特性以及降雨对卫星通信系统性能的影响,建立一个工作在Ka频段、基于DVB-S标准的数字卫星广播系统仿真平台。在该平台上对不同天气条件下的系统误码率性能进行仿真分析,结果表明,黑云天气对系统性能的影响最大,该系统相比未采用信道编码的系统,性能提高了9 dB左右。     

新一代运载火箭一体化供电测控系统设计

新一代运载火箭测量系统承担获取射前和飞行过程中遥外测数据和实施火箭飞行安控的重要任务,在执行发射任务时,测量系统不仅要对火箭关键参数进行长时间的不间断监测,还要对测量系统地面测控设备进行状态监测,实现加注阶段前端“无人值守”。对地面测控系统人员保障及人员对设备的操控提出了很高要求。为此,本文提出了一体化供电测控系统,介绍了系统组成及技术革新,一体化测控系统经过了新一代运载火箭首飞考核,得到了充分的试验验证。     

雷达对无人机系统上行链路的干扰仿真研究

基于对雷达干扰无人机测控系统的情况的分析,提出了基于Simulink的干扰仿真分析系统的建立方法.主要分析了雷达干扰无人机测控系统上行链路的过程,给出了雷达系统、无人机测控系统上行链路模型,并提出了信噪比、干噪比计算的仿真方法.通过全过程仿真和相关实地测试,确保了仿真系统的准确性.仿真结果说明该仿真系统适合模拟雷达干扰无人机测控系统全过程,结果真实、可信.为电磁频谱管理机构进行系统间干扰分析提供了直观、准确的仿真手段,为作战指挥员合理运用战术提供了理论依据.     

BP神经网络在测控设备自动调平系统中的应用

Ka频段车载测控设备在航天领域的快速发展，促进了电子水平传感器自动调平系统在车载测控设备的广泛应用。目前设备都是在跟踪目标前利用调平系统传感器反馈的信号进行调平，并计算出补偿误差，而在天线运转过程中重心变化又引入了一定的系统误差，降低了设备的外测精度。利用BP神经网络在天线实时跟踪目标时电子水平传感器反馈的信号预测误差，进行动态补偿。通过实际验证，证明可以减少设备测量误差和达到提高测量精度的目的。     

船摇陀螺前馈的转换公式推导及船摇隔离效果分析

随着高频段(X频段乃至Ka频段)天线在航天测控中的不断应用,由于波束非常窄,对捕获跟踪低轨的高动态目标,这将是一个新的技术难点,而在远望号测量船上,加之船摇的影响,窄波束捕获跟踪问题将更加突出；如果船摇隔离度不够,会导致船摇残差过大而导致目标丢失,为了提高跟踪精度,一般采用中心机前馈或陀螺前馈进行速度补偿,等效于提高了系统的加速度误差常数(Ka值)；与中心机前馈相比,陀螺前馈在测量精度、实时性方面存在优势,在船载雷达伺服系统中得到推广应用；文章主要讨论前馈陀螺的两种安装形式、转换公式以及在船载雷达伺服系统中的应用效果。