航空航天测控系统.

航空航天技术是20世纪对人类社会生活最有影响的科学技术领域之一，也是表征一个国家科学技术先进性的重要标志，而测控技术是航天航空中最重要的环节之一。航空是指在地球周围稠密大气层内的航行活动。航天是指在大气层之外的近地空间、行星际空间、行星附近以及恒星际空间的航行活动。航空航天测控系统•航空航天测控系统的概念•航空航天测控系统的发展•深空通信技术•美国深空测控通信网1.航空航天测控系统的概念航空航天测控系统是指对火箭、导弹、卫星等飞行器的各个阶段进行跟踪、测量和控制的专用技术设施。•航空航天测控系统的测量分为两大类：1.一类是精密测量飞行器的飞行弹（轨）道参数，如坐标、速度、加速度等，称为外弹道测量，简称外测；2.另一类是测量飞行器内部的工作状态，如工作参数、有效载荷参数、宇航员生理参数等，称为内弹道测量，简称内测，亦称为遥测。1.航空航天测控系统的概念航空航天测控系统包括以下各种系统：①跟踪测量系统②遥测系统③遥控系统④计算系统⑤时间统一系统⑥显示记录系统⑦通信、数据传输系统航空航天测控系统•航空航天测控系统的概念•航空航天测控系统的发展•深空通信技术•美国深空测控通信网2.航空航天测控系统的发展测控体制发展中的三个里程牌,可划分为下列三个发展阶段：(1)分离测控体制发展阶段(2)统一载波测控体制发展阶段(3)跟踪与数据中继卫星系统(TrackingandDataRelaySatelliteSystem)体制发展阶段2.航空航天测控系统的发展(1)分离测控体制发展阶段最初测控系统是由相互分离的跟踪测轨设备、遥测设备、遥控设备组合而成的,因而称之为分离测控系统。2.航空航天测控系统的现状与发展(1)分离测控体制发展阶段单台雷达被动式基线干涉仪卫星跟踪和数据获取网(STADAN)2.航空航天测控系统的发展(2)统一载波测控体制发展阶段测控系统的一个阶跃性突破发生在1966年,当时用于“阿波罗”登月的“统一S波段”(USB)测控系统将跟踪测轨、遥控、遥测综合为一体。它是测控技术发展史上的一个里程碑。2.航空航天测控系统的发展(2)统一载波测控体制发展阶段60年代初,美国喷气推进试验室就展开了对统一测控系统的研究,提出了USB系统,它包括四个主要的技术要素:1)统一载波2)采用S波段3)锁相技术4)伪随机码测距2.航空航天测控系统的发展(3)TDRSS体制发展阶段随着越来越多的各种类型的航天器的投入使用，陆基测控网的一些不足越来越明显地暴露出来，而弥补这些不足的一种方法就是采用天基测控网，也就是以中继星（TrackingandDataRelaySatelliteSystem，TDRSS）为核心的测控网络。航空航天测控系统•航空航天测控系统的概念•航空航天测控系统的发展•深空通信技术•美国深空测控通信网3.深空通信技术对进行深空探测的航天器进行测控和通信的系统称为深空测控通信系统，包括深空测控通信网和空间应答机两大部分。深空测控通信系统是天地信息交互的唯一手段，是深空探测器正常运行和发挥其效能的重要保证，为相关系统提供应用处理所需的基准信息，因而在深空探测工程中具有举足轻重的地位。3.深空通信技术深空通信距离的遥远，除了导致传输信号强度的巨大损耗外，还会引起通信的极大时延，3.深空通信技术为了应对深空通信中信号的巨大损耗和时延，通常采用以下措施:*提高载波频率;*采用低温制冷的低噪声放大器;*增加地面站接收天线和探测器上对地天线的口径;*增加大发射功率，提高功率利用率，降低系统解调门限信噪比;*提高频带利用率，减少对邻道信号的干扰;*采用信道编码、译码技术以获取编码增益;*采用信源压缩技术以减少传输数据量;*不依赖地面的实时控制，充分保障探测器自身的自主控制能力。航空航天测控系统•航空航天测控系统的概念•航空航天测控系统的发展•深空通信技术•美国深空测控通信网4.美国深空测控通信网美国深空测控通信网简称深空网，即DSN(DeepSpaceNetwork)。DSN执行着对月球、行星和行星际探测航天器的跟踪、导航与通信任务，支持双向通信链路，支持探测器图像和科学数据的接收等。DSN还支持射电天文学、雷达天文学及其相关的观测活动;此外，也支持一部分地球轨道的测控任务。4.美国深空测控通信网DSN是世界上最大最灵敏的科学通信系统，其控制中心就设在美国加州的帕萨迪纳;其主要组成部分是三个深空联合体:美国加州的金石、西班牙的马德里和澳大利亚的堪培拉，它们以120°的经度间隔均匀地布置在地球上。4.美国深空测控通信网DSN的每个联合体都至少包含4种深空站DSS(DeepSpaceStation)，并且每个深空站都配有高灵敏度的接收系统，以及高增益、大口径、远程可控的抛物面反射天线:1个由4个12m天线组成的天线阵;1个直径为34m的高效率(HighEfficiency，HEF)天线;1个直径为34m的波束波导(BeamWaveguide，BWG)天线(Goldstone有3个);1个直径为70m的天线。谢谢！！