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【摘要】我國綜合國力的快速提升,促進航天事業的迅猛發展,航天測控通信技術被廣泛應用在航天事業中,其也作為航天工程與空間站的基礎設施。因此本文將對航天測控通信技術的發展態勢進行分析,并對技術的發展方向與趨勢進行展望。
【關鍵詞】航天事業;測控通信技術;發展態勢;發展趨勢
前言:
航天測控通信技術在應用過程中,可以對相應航天器進行有效的跟蹤測軌外測,內遙測,通信與遠程操控,如數據的傳輸、圖像、語音等。應用航天測控通信系統可以使航天器與地面基站形成有效聯系,同時傳輸重要的數據信息,是航天工程與空間站基礎設施中不可或缺的重要部分。
一、航天測控通信技術的發展態勢分析
1.1星間射頻與光學鏈路技術
星間射頻與光學鏈路技術應用過程中,可以加強通信與測量工作的時間同步效果,也可以提升星座管理質量,降低對地面測控站的依賴程度。使用星間鏈路技術可以在衛星之間形成射頻、光學通信與測量鏈路。通過使用該技術可以使每個衛星互相聯結轉化成整體,可以完成星座在太空組網的目標,還可以不使用地面設備連接全部的太空網絡節點[1],主要功能包含星間的通信、測量、時間同步等。導航衛星為GPSIIR/IIF已經在軌開始使用,星間鏈路的方式為UHF頻段、時分多址與擴頻體制。目前正在對GPSIIIKa頻段與激光星間鏈路進行研究。GPSIII中的每個衛星可以形成3-4條Ka頻段星間鏈路,其在進行遙測跟蹤與控制時,會依靠發射早期的在軌操作與處理故障,還可以利用星間鏈路完成美國本土地面站的通信與數據傳輸,從而解決應用海外地面站等相關問題。
1.2空間移動網絡技術
空間移動網絡技術應用過程中,無論處于何地點、何時間,都可以形成有效接入的全新近地空間通信與導航網絡技術。在2015年,NASA將空間通信與導航計劃為基礎,研究了地球空間網絡發展等相關技術,為2025年之后的空間、地面通信與導航網發展構建了全新的體系框架,通過采用地面移動無線網技術,可以高效利用近地網與天基網,結合相關技術構成全球通信與導航網絡,即空間移動網絡技術,主要目標為將地球作為中心,半徑為200萬公里范圍中,為近地空間用戶提供更好的操作體驗,直到2040年,可以達成任何時間、任何地點地接入新型近地空間通信與導航體系目標。為了達成SMN相關技術目標[2],可以將其劃分為五個部分:鏈路多址,光學多址,射頻多址;單址鏈路;用戶的啟動服務,主要包含UIS協議與;數據服務;定位與導航。
近幾年來我國的近地測控網建設水平持續提升,同時在其中加入了Ka頻段、擴頻測控體制,從而達成天線與機房距離增加、多天線共同使用基帶池、測控一體化等多項目標。杜宇深空測控網建設方面來說,開始使用66mS/X雙頻段深空測控通信系統、深空干涉等相關系統,3個深空站可以對深空目標形成超過90%之上的覆蓋。對于天基測控網工程方面來說,通過采用天鏈一號中繼衛星系統可以達成三星組網的運行目標。測控網整體運行過程中,無需人工操作,還具備遠程監控與自動化運行的性能。在研發先期技術的過程中,解決了全空域相控陣多個目標同時測控、同步軌道衛星高精度測量距離等多種關鍵技術,從而促進了我國型號工程研制工作的進一步發展。
二、航天測控通信技術未來發展趨勢展望
從國內與國際航天測控通信技術發展態勢來看,未來該技術的主要發展趨勢包含以下幾點:第一,突破測控系統、運控系統煙囪式格局的限制,通過采用具備更多功能的地面站、多任務操作中心等相關技術可以使航天地面站網形成有效融合,促進測控、運控操作業務的自動化發展,進而加強航天地面資源的利用效率與可靠性,減少運維成本。第二,對于中低軌航天器測控通信與衛星數據接收技術方面,傳統的拋物面天線將會逐漸發展成全空域多個目標的光控相控陣天線。對于深空測控通信技術來說,超大口徑天線逐漸將會發展成中、小天線組陣。第三,對于星間射頻與光學鏈路技術來說,其在未來會被應用在星座、星群測控通信過程中,可以避免對地面測控站形成高度依賴,也可以將其當做天基測控通信的主要拓展方式。第四,對于空間移動網絡技術來說[3],其在未來會成為全新的近地空間通信與導航體系的主要載體,可以使航天器獲取按需、任何時間、任何地點的接入服務,同時在航天器中還可以擁有與地面移動無線網智能手機用戶相同的操作體驗。
三、結語
基于技術發展與用戶需求的共同基礎上,測控通信技術未來主要發展趨勢為數字化、網絡化與智能化,從而加強服務、資源管理、數據處理等相關工作的效率。因此相關技術人員應積極研發航天測控通信新技術,才能促進我國航天事業獲得進一步發展。
參考文獻
[1]李佩珊.一體化測控通信傳輸體制研究[D].電子科技大學,2016.
[2]蘇杰.航海模擬訓練仿真系統集成及應用研究[D].南京理工大學,2014.
[3]郄志鵬.天基測控通信系統中CPM信號低復雜度解調及同步技術研究[D].國防科學技術大學,2016.
作者:趙瀟逸 傅明 單福悅 單位:中國人民解放軍63759部隊