航空航天測(cè)控技術(shù)論文(2)
航空航天測(cè)控技術(shù)論文
航空航天測(cè)控技術(shù)論文篇二
我國航天測(cè)控系統(tǒng)體制與技術(shù)現(xiàn)狀以及發(fā)展
摘要：航天測(cè)控網(wǎng)是指對(duì)航天器進(jìn)行測(cè)量控制的專用網(wǎng)絡(luò)。目前的天基測(cè)控系統(tǒng)主要有兩類:一類是跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)(TDRSS),是以數(shù)據(jù)中繼為主要技術(shù)手段的綜合航天測(cè)控系統(tǒng);另一類是導(dǎo)航定位系統(tǒng),可為航天器和地面目標(biāo)提供高精度定位測(cè)速和定時(shí)能力。我國航天測(cè)控網(wǎng)的主要發(fā)展途徑是建立數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng),充分利用GPS/GLONASS和我國發(fā)展中的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),優(yōu)化地面測(cè)控站布局,逐步由陸?；鶞y(cè)控網(wǎng)向天基為主、天地結(jié)合的一體化綜合測(cè)控網(wǎng)發(fā)展。
關(guān)鍵詞：航天測(cè)控，TDRSS，綜合測(cè)控網(wǎng)
1 概述
航天測(cè)控網(wǎng)是指對(duì)航天器進(jìn)行測(cè)量控制的專用網(wǎng)絡(luò)，其主要任務(wù)是對(duì)上升段運(yùn)載器進(jìn)行測(cè)量，對(duì)故障火箭實(shí)施安全控制;對(duì)航天器軌道和姿態(tài)進(jìn)行測(cè)量和控制，對(duì)航天器遙測(cè)進(jìn)行接收處理，對(duì)航天器進(jìn)行遙控，接收載人航天器圖像，進(jìn)行上下話音通信等;為有效載荷提供相關(guān)參數(shù)。航天測(cè)控網(wǎng)的中樞是航天指揮控制中心，不管是地基，還是天基，所有的測(cè)控資源都由中心來計(jì)劃、控制和使用。
我國先后建成了超短波近地衛(wèi)星測(cè)控網(wǎng)、C頻段衛(wèi)星測(cè)控網(wǎng)和S頻段航天測(cè)控網(wǎng)，可為中低軌、地球同步軌道等多種航天器提供測(cè)控支持，圓滿完成了各次航天飛行的測(cè)控任務(wù)。
根據(jù)我國航天發(fā)展中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，我國現(xiàn)有C、S兩大骨干測(cè)控網(wǎng)面臨著以下四個(gè)方面的新挑戰(zhàn)。首先是測(cè)控網(wǎng)精度。根據(jù)現(xiàn)有測(cè)控設(shè)備精度和定軌方法，航天器空間定位位置精度可達(dá)十米至百米量級(jí)。未來的對(duì)地觀測(cè)等新型衛(wèi)星要求定軌精度在米級(jí)以內(nèi)，甚至厘米量級(jí)。其次是測(cè)控網(wǎng)的覆蓋能力。當(dāng)前測(cè)控網(wǎng)對(duì)中低軌道航天器的覆蓋率在10%～20%，隨著載人航天工程的發(fā)展，要求軌道覆蓋率在80%以上，尤其在空間交會(huì)對(duì)接過程中，要求不間斷的監(jiān)視。只有高覆蓋率才能保證載人航天任務(wù)的安全、可靠。第三，多星管理能力隨著我國小衛(wèi)星、衛(wèi)星星座的發(fā)展，測(cè)控網(wǎng)將面臨著需測(cè)控支持的衛(wèi)星數(shù)目多、多顆星同時(shí)過境、衛(wèi)星相繼過境間隔時(shí)間縮短等新形勢(shì)。這就要求測(cè)控網(wǎng)具有較強(qiáng)的多星測(cè)控、管理能力。第四，高數(shù)據(jù)率。以往的航天測(cè)控任務(wù)，前向鏈路(上行遙控、數(shù)據(jù)注人等少和返向鏈路(下行遙測(cè)、數(shù)傳等)的數(shù)據(jù)傳輸速率均在幾十至幾兆以內(nèi)。以后的觀測(cè)衛(wèi)星、空間站的碼速率將達(dá)百兆量級(jí)以上。
2 我國航天測(cè)控技術(shù)現(xiàn)狀和面臨的任務(wù)
2.1 我國航天測(cè)控技術(shù)現(xiàn)狀
40多年來,為了配合我國的航天試驗(yàn)任務(wù),測(cè)控和溝通測(cè)控系統(tǒng)的通信技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。在測(cè)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、測(cè)控網(wǎng)和測(cè)控中心的建設(shè)、測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)和事后分析,以及跟蹤測(cè)量和指令控制設(shè)備技術(shù)等方面都跨入了當(dāng)今世界先進(jìn)行列。
我國航天測(cè)控網(wǎng)由發(fā)射和測(cè)控中心、若干陸地固定和機(jī)動(dòng)測(cè)控站及航天測(cè)量船組成。已由UHF、S、C三個(gè)頻段TTC設(shè)備組成的航天測(cè)控系統(tǒng),具備完成第二代衛(wèi)星、載人航天工程的測(cè)控支持能力。在執(zhí)行歷次衛(wèi)星發(fā)射試驗(yàn)任務(wù)中,證明其有很高的總體效能。。我國航天測(cè)控網(wǎng)的主要特點(diǎn)是統(tǒng)一規(guī)劃,設(shè)站較少,效益高;網(wǎng)中各固定站可以根據(jù)需要合理組合,綜合利用;各車載、船載站可以根據(jù)需要靈活配置,機(jī)動(dòng)使用;多數(shù)測(cè)控設(shè)備可以箭、星通用;數(shù)據(jù)格式及接口實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。目前,已形成了以高精度測(cè)量帶和中精度測(cè)控網(wǎng)交叉兼容,以測(cè)控中心和多種通信手段相聯(lián)接的,具有中國特色的陸海基航天測(cè)控網(wǎng),能為各種射向、各種軌道的航天器發(fā)射試驗(yàn)和在軌運(yùn)行提供測(cè)控支持,具備國際聯(lián)網(wǎng)共享測(cè)控資源的能力。
2.2 未來我國航天事業(yè)發(fā)展對(duì)飛行器測(cè)控技術(shù)的需求
根據(jù)我國航天活動(dòng)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃,在衛(wèi)星應(yīng)用與科學(xué)探測(cè)領(lǐng)域,將繼續(xù)發(fā)展環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)、地球資源探測(cè)、氣象探測(cè)、海洋探測(cè)、衛(wèi)星通信等系列衛(wèi)星,輔以各類科學(xué)試驗(yàn)和空間科學(xué)探測(cè)衛(wèi)星;在載人航天領(lǐng)域,將進(jìn)行航天員出艙活動(dòng)、無人交會(huì)對(duì)接和載人交會(huì)對(duì)接試驗(yàn),陸續(xù)建設(shè)我國的空間實(shí)驗(yàn)室和空間站等;在月球與深空探測(cè)領(lǐng)域?qū)⒅鸩綄?shí)施繞月探測(cè)、月面軟著陸與月面巡視勘察、自動(dòng)采樣返回以及火星、小行星等深空探測(cè)計(jì)劃。航天活動(dòng)的持續(xù)發(fā)展給航天測(cè)控系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。新的測(cè)控需求突出表現(xiàn)在:
1) 高的軌道覆蓋率
在載人飛船工程第二步任務(wù)中,航天員出艙活動(dòng)和空間交會(huì)對(duì)接要求高軌道覆蓋率;為提高傳輸型衛(wèi)星的利用率和探測(cè)信息的時(shí)效性,要求高軌道覆蓋率;亞軌道飛行器,其軌道機(jī)動(dòng)具有變軌時(shí)間突發(fā)性和變軌位置的隨意性,要求高軌道覆蓋率;在月球探測(cè)的轉(zhuǎn)移軌道段,要求全程幾乎連續(xù)的軌道覆蓋。。
2) 更高的軌道精度
在對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星等近地軌道衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、繞月探測(cè)衛(wèi)星等提出高精度的航天器軌道測(cè)量和定位精度的同時(shí)空間交會(huì)對(duì)接、衛(wèi)星星座、月球著陸探測(cè)還提出了航天器間相對(duì)位置精度的更高要求。
3)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率
隨著對(duì)地觀察類衛(wèi)星的大量應(yīng)用,測(cè)控網(wǎng)需要高速率的數(shù)據(jù)傳輸能力,測(cè)控通信業(yè)務(wù)傳輸速率將突破300 Mb/s。
4)更多的測(cè)控目標(biāo)和更復(fù)雜的測(cè)控任務(wù)
隨著航天技術(shù)的發(fā)展,衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,未來一段時(shí)間內(nèi)將有大量軍事衛(wèi)星和民用衛(wèi)星發(fā)射入軌,由多顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星星座的應(yīng)用使得衛(wèi)星在軌數(shù)量激增。同時(shí),在傳統(tǒng)單顆衛(wèi)星的測(cè)控任務(wù)外,對(duì)多星的同時(shí)測(cè)控支持、多星及星座在軌運(yùn)行管理等增加了航天測(cè)控網(wǎng)的負(fù)擔(dān)和操作復(fù)雜性。
5)遠(yuǎn)的測(cè)控距離
我國確定開展以月球探測(cè)為主的深空探測(cè)任務(wù),使得航天測(cè)控的距離拓展至40×104km的月球。遙遠(yuǎn)的距離帶來了巨大的時(shí)延,使信號(hào)微弱,并限制了深空數(shù)據(jù)傳輸速率,這些困難使得測(cè)控系統(tǒng)必須盡可能地采用最先進(jìn)的技術(shù),不斷提高通信鏈路和測(cè)控精度。
6)更低的測(cè)控成本
隨著航天測(cè)控網(wǎng)規(guī)模的日益龐大,長(zhǎng)期使用后維護(hù)費(fèi)用占的比例很大,航天器在軌壽命的延長(zhǎng)使得運(yùn)行控制費(fèi)用不斷累積,這些都使降低航天測(cè)控任務(wù)的總費(fèi)用成為國際航天界的重要課題。
3 我國航天測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
3.1 由陸?；鶞y(cè)控網(wǎng)向天地一體化綜合測(cè)控網(wǎng)過渡
目前的天基測(cè)控系統(tǒng)主要有兩類:一類是跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)(TDRSS),是以數(shù)據(jù)中繼為主要技術(shù)手段的綜合航天測(cè)控系統(tǒng);另一類是導(dǎo)航定位系統(tǒng),可為航天器和地面目標(biāo)提供高精度定位測(cè)速和定時(shí)能力。我國航天測(cè)控網(wǎng)的主要發(fā)展途徑是建立數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng),充分利用GPS/GLONASS和我國發(fā)展中的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),優(yōu)化地面測(cè)控站布局,逐步由陸?；鶞y(cè)控網(wǎng)向天基為主、天地結(jié)合的一體化綜合測(cè)控網(wǎng)發(fā)展。衛(wèi)星發(fā)射段、高軌衛(wèi)星和小衛(wèi)星的長(zhǎng)期管理由地基設(shè)備為主完成;中低軌航天器的長(zhǎng)期管理則由天基系統(tǒng)為主、地基設(shè)備為輔。
利用以數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)為主建設(shè)的天地一體化測(cè)控網(wǎng),不僅能有效地提高網(wǎng)的測(cè)控覆蓋率、定軌精度、火箭全程測(cè)量和同時(shí)對(duì)多目標(biāo)的測(cè)控能力,而且能夠完成各類對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)。考慮到急需和現(xiàn)實(shí)可能性,我國TDRSS應(yīng)分步發(fā)展。第一步以現(xiàn)有衛(wèi)星平臺(tái)為基礎(chǔ),以S、Ka固面拋物面天線作星間通信天線,盡快研制和發(fā)射一個(gè)試驗(yàn)和試用型數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星。在此基礎(chǔ)上再以大衛(wèi)星平臺(tái)、可展開式大口徑天線為基礎(chǔ)研制和發(fā)射第二代數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星,由二顆在軌工作星和一個(gè)地面終端站構(gòu)成高性能實(shí)用型系統(tǒng)。同時(shí)開拓系統(tǒng)新的應(yīng)用領(lǐng)域。建立以衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)為基礎(chǔ)的外彈道測(cè)量(遙測(cè))系統(tǒng)。改造裝載GPS/GLONASS/北斗終端的S頻段車載遙測(cè)站,組成一體化的遙外測(cè)綜合測(cè)量設(shè)備;同時(shí)加強(qiáng)在測(cè)姿、測(cè)軌方面的應(yīng)用,提高飛行器自主測(cè)量能力,簡(jiǎn)化地面測(cè)控網(wǎng)。關(guān)于火箭飛行安全及衛(wèi)星、飛船的實(shí)時(shí)控制問題,天地之間也要有一個(gè)合理的分工,充分發(fā)揮衛(wèi)星自主能力不斷提高的技術(shù)潛力,以便對(duì)地面控制能力和測(cè)控系統(tǒng)規(guī)模有一個(gè)明確的建設(shè)思路。
3.2 補(bǔ)充完善適于小衛(wèi)星、星座及組網(wǎng)的測(cè)控手段
小衛(wèi)星是當(dāng)今世界航天領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn),也是我國重點(diǎn)發(fā)展應(yīng)用的一類航天器。可以設(shè)想,未來十年我國在軌運(yùn)行小衛(wèi)星的數(shù)量將占衛(wèi)星總數(shù)的一半以上,有單星、星座和編隊(duì)飛行衛(wèi)星群等。小衛(wèi)星測(cè)控的關(guān)鍵是攻克多星測(cè)控管理和小型化的地面高效綜合設(shè)備技術(shù),希望能通過更合理地使用測(cè)控資源和在盡量降低運(yùn)作費(fèi)用的前提下,實(shí)現(xiàn)對(duì)多星發(fā)射時(shí)入軌段和早期軌道段的測(cè)控支持,具備在軌運(yùn)行段對(duì)較多衛(wèi)星的綜合管理能力。
由于我國在軌運(yùn)行的小衛(wèi)星較少,而且從重量、體積、自主功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面還不完全具有現(xiàn)代小衛(wèi)星的特征,近期仍可應(yīng)用常規(guī)的TTC方案。因此發(fā)展小衛(wèi)星測(cè)控的總體思路應(yīng)是:充分發(fā)揮現(xiàn)有測(cè)控網(wǎng)的作用,避免重復(fù)投入,以首先實(shí)現(xiàn)對(duì)信息獲取(對(duì)地觀測(cè))小衛(wèi)星及星座的測(cè)控支持為突破口,研究未來大型小衛(wèi)星網(wǎng)的測(cè)控和管理技術(shù);對(duì)目前網(wǎng)內(nèi)部分主站進(jìn)行適應(yīng)性配套改造,同時(shí)研制必要的機(jī)動(dòng)型小衛(wèi)星地面高效綜合測(cè)控設(shè)備,共用互補(bǔ),天基和地基協(xié)調(diào)配套發(fā)展,中心透明工作方式和單站直接操作方式相結(jié)合,提高測(cè)控網(wǎng)的綜合性能。在軌運(yùn)行仍采用現(xiàn)有S頻段測(cè)控網(wǎng)或以該網(wǎng)為后盾,提高測(cè)控站的自動(dòng)化程度,對(duì)測(cè)控站和衛(wèi)星控制中心各類軟件的調(diào)度性能作進(jìn)一步開發(fā)、優(yōu)化,強(qiáng)化網(wǎng)管中心的調(diào)度功能,使其具有支持50顆左右在軌衛(wèi)星測(cè)控的能力。改造部分現(xiàn)有設(shè)備,使其符合CCSDS建議的標(biāo)準(zhǔn),適應(yīng)多用戶、多數(shù)據(jù)類型的任務(wù);提高數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的適應(yīng)能力,溝通并完善與用戶數(shù)據(jù)通信的接口,真正賦予用戶直接了解、應(yīng)用和操作所屬星上有效載荷的能力,為戰(zhàn)時(shí)快速反應(yīng)提供可能性。
3.3建立空間信息資源應(yīng)用管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
航天系統(tǒng)是高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)的系統(tǒng),如果能有效地克服目前各類衛(wèi)星系統(tǒng)以單用戶為背景的條塊分割現(xiàn)象,形成衛(wèi)星系統(tǒng)信息的綜合利用和共享,將大大提高航天系統(tǒng)的整體效益,對(duì)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防事業(yè)都將具有重要意義。因此產(chǎn)生了天基綜合信息網(wǎng)的概念。建設(shè)中國的天基綜合信息網(wǎng),應(yīng)從國情出發(fā),采用由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由初級(jí)到高級(jí)的發(fā)展思路,主要把所有已發(fā)射和即將發(fā)射的衛(wèi)星及地面系統(tǒng)綜合利用起來,盡快構(gòu)成可實(shí)現(xiàn)資源共享的網(wǎng)絡(luò)。受客觀因素制約,初期的數(shù)據(jù)處理和聯(lián)網(wǎng)還只能在地面完成。
在我國跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星發(fā)射以后,各衛(wèi)星系統(tǒng)獲取的信息可實(shí)時(shí)匯集到同一中心并使衛(wèi)星工作效率、工作范圍及信息的時(shí)效性大大提高。我國的空間資源地面站子系統(tǒng)和信息綜合處理管理中心,將獲取的信息集中管理,按權(quán)限打包分發(fā),并逐步實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的多種信息融合處理,提高空間信息系統(tǒng)所獲信息的時(shí)間分辨率、目標(biāo)分辨率和識(shí)別能力。這樣既可以避免重復(fù)投資,又能充分發(fā)揮航天系統(tǒng)和測(cè)控網(wǎng)的利用率和效益,實(shí)現(xiàn)包括測(cè)控信息在內(nèi)的空間信息資源的共享,建成面向用戶進(jìn)行全方位信息服務(wù)的空間資源綜合處理管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
3.4 建設(shè)和完善空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)
空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)的作用是監(jiān)測(cè)空間目標(biāo),并進(jìn)行某些狀態(tài)如軌道參數(shù)、輻射特征和形態(tài)特征評(píng)估,提供目標(biāo)的空間態(tài)勢(shì),為相關(guān)系統(tǒng)提供滿足要求的目標(biāo)信息。。在我國航天測(cè)控網(wǎng)的基礎(chǔ)上,與國內(nèi)的空間目標(biāo)偵察監(jiān)視系統(tǒng)和人衛(wèi)觀測(cè)系統(tǒng)相配合,進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和有針對(duì)性的設(shè)備研制,逐步建成包括星載空間監(jiān)視網(wǎng)、陸基空間雷達(dá)監(jiān)視網(wǎng)和光電監(jiān)測(cè)網(wǎng)組成的完整的空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng),是緊迫、必要和可行的。需要解決的技術(shù)重點(diǎn)在于對(duì)目標(biāo)的精密定軌與預(yù)報(bào),難點(diǎn)在于大氣模型的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
4 我國航天測(cè)控技術(shù)的發(fā)展
航天測(cè)控技術(shù)是對(duì)航天器進(jìn)行跟蹤、測(cè)量、控制的綜合專用技術(shù),涉及跟蹤、遙測(cè)、遙控、軌道動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控顯示和通信等諸多專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。我國在這些專業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新成果為未來航天測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。近年來我國在天基測(cè)控技術(shù)、深空測(cè)控技術(shù)、小衛(wèi)星測(cè)控技術(shù)和衛(wèi)星星座測(cè)控技術(shù)等方面都開展了大量研究工作,突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),并逐步解決了這些新技術(shù)在工程實(shí)踐上的應(yīng)用問題。
4.1載人航天測(cè)控通信技術(shù)
我國載人航天工程測(cè)控通信系統(tǒng)在測(cè)控通信體制、測(cè)控網(wǎng)工作模式、高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、數(shù)字仿真技術(shù)等多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了重大技術(shù)突破。
載人航天測(cè)控通信系統(tǒng)布站設(shè)計(jì)利用我國有限的國土跨度和航天測(cè)控資源實(shí)現(xiàn)優(yōu)化,確保了航天器各關(guān)鍵飛行段的測(cè)控通信支持,既滿足了載人航天基本的測(cè)控通信要求,又兼顧了今后測(cè)控通信系統(tǒng)的發(fā)展,規(guī)模適當(dāng)、布局合理、技術(shù)先進(jìn),以較少的投入獲得了較大的效益,從而實(shí)現(xiàn)了測(cè)控通信系統(tǒng)整體效能的優(yōu)化。
以S頻段測(cè)控系統(tǒng)為骨干的載人航天測(cè)控通信系統(tǒng),充分利用我國現(xiàn)有的測(cè)控通信資源,挖潛改造,形成了規(guī)模適中、功能齊全的陸?；鶞y(cè)控通信系統(tǒng),既可支持我國載人飛船、所有的中低軌衛(wèi)星測(cè)控,也可支持S頻段同步衛(wèi)星和火箭的測(cè)控任務(wù),功能強(qiáng)、體系結(jié)構(gòu)合理,是我國今后航天測(cè)控主要使用的具有國際同類先進(jìn)水平的骨干系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合CCSDS建議書等國際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,通過突破USB寬頻帶測(cè)距轉(zhuǎn)發(fā)等技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)了我國航天測(cè)控網(wǎng)與國外航天測(cè)控網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)。通過聯(lián)網(wǎng)與國外建站相結(jié)合,提高了測(cè)控通信覆蓋率,減少了航天測(cè)量船的數(shù)量,節(jié)省經(jīng)費(fèi)數(shù)億元
利用對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及雙路由熱備份技術(shù)等,載人航天測(cè)控通信系統(tǒng)在國內(nèi)首次設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了測(cè)控網(wǎng)的透明工作方式,對(duì)航天器的數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)視、控制決策和實(shí)施由航天器的任務(wù)中心統(tǒng)一完成,改變了我國航天測(cè)控沿用了20多年的測(cè)控中心、測(cè)控站共同負(fù)責(zé)航天器測(cè)量數(shù)據(jù)處理、航天器控制決策的模式。
4.2 深空跟蹤測(cè)量技術(shù)
在深空跟蹤測(cè)量技術(shù)方面,除了傳統(tǒng)的測(cè)距、測(cè)速和測(cè)角技術(shù)外,還跟蹤研究了激光測(cè)距技術(shù)、甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù)、實(shí)連站干涉儀技術(shù)、單向測(cè)距測(cè)速技術(shù)、同波束干涉技術(shù)、探測(cè)器對(duì)探測(cè)器的跟蹤技術(shù)等新的深空跟蹤測(cè)量技術(shù);針對(duì)各種測(cè)量資料類型,研究了深空探測(cè)器不同軌道段的導(dǎo)航技術(shù);深空通信技術(shù)則包括Ka頻段的大口徑天線技術(shù)、天線組陣技術(shù)、新的編碼技術(shù)(如Turbo碼)等。深空測(cè)控設(shè)備相關(guān)的地面X和Ka頻段大口徑高效率天線技術(shù),地面高效大功率發(fā)射技術(shù),高增益信道編解碼技術(shù),低噪聲放大器件及高靈敏度接收系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),高精度、高穩(wěn)定度時(shí)間和頻率標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的研究工作也正在開展中。不少新技術(shù)將在我國未來深空測(cè)控網(wǎng)中得到應(yīng)用。
4.3地球衛(wèi)星跟蹤測(cè)量技術(shù)
在近地軌道航天器的跟蹤測(cè)量技術(shù)方面,為適應(yīng)新的任務(wù)需求,除了傳統(tǒng)的測(cè)距、測(cè)速和測(cè)角技術(shù)外,目前正跟蹤研究并致力于星地與星間寬帶毫米波及光通信技術(shù),多目標(biāo)測(cè)控管理技術(shù),星地與星間鏈路技術(shù),航天器自主測(cè)控技術(shù),測(cè)控管理自動(dòng)化技術(shù),多信源高精度精密測(cè)定軌技術(shù),星地與星間一體化測(cè)控通信技術(shù),測(cè)控資源綜合利用與優(yōu)化配置技術(shù),多星共位技術(shù)和天基測(cè)控信息路由交換技術(shù)等多方面的新技術(shù)研究工作。不少新技術(shù)都是不斷適應(yīng)新時(shí)期航天器的測(cè)控需求提出的,隨著研究進(jìn)程的加深,獲得的研究成果將逐漸滲透并進(jìn)入工程實(shí)踐一線。
5 結(jié)語
隨著多功能小衛(wèi)星、衛(wèi)星星座組網(wǎng)及新型航天器的不斷發(fā)展，應(yīng)積極研究我國測(cè)控網(wǎng)的發(fā)展對(duì)策。對(duì)如何提高測(cè)控精度、測(cè)控覆蓋率和多任務(wù)持能力等進(jìn)行深人研究?？偟膩碇v，我國現(xiàn)有地面測(cè)控網(wǎng)可以滿足大多數(shù)任務(wù)的需要?，F(xiàn)有地面測(cè)控網(wǎng)規(guī)模不宜再擴(kuò)大，應(yīng)積極發(fā)展天基測(cè)控網(wǎng)，充分利用天基數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，早日建成我國自己的中繼星系統(tǒng)。在測(cè)控網(wǎng)中積極推進(jìn)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的貫徹使用，建立天地一體化測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，避免資源浪費(fèi)，以降低航天費(fèi)用。充分發(fā)揮我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在航天測(cè)控系統(tǒng)中的作用，早日實(shí)現(xiàn)航天自主定軌以及衛(wèi)星軌道自主測(cè)量，逐漸擺脫對(duì)地基測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的依賴。我國航天測(cè)控系統(tǒng)正面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇,在現(xiàn)有測(cè)控網(wǎng)的基礎(chǔ)上,以中長(zhǎng)期規(guī)劃測(cè)控需求為牽引,在國內(nèi)外測(cè)控技術(shù)的推動(dòng)下,不斷適應(yīng)國際航天測(cè)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì),未來的航天測(cè)控系統(tǒng)必將發(fā)展成為天地空一體化協(xié)調(diào)發(fā)展、系統(tǒng)高效可靠運(yùn)行、可按需提供各種天地測(cè)控通信能力的“大測(cè)控”系統(tǒng)。
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