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第1章 绪论 1

1.1 航天技术的组成与基本概念 2

1.2 空间通信系统的基本概念 3

1.2.1 空间通信系统的组成 4

1.2.2 空间信息传输的特殊性 5

1.2.3 空间段通信方式 8

1.3 新技术给空间信息传输技术带来的变化 9

1.4 深空通信与测控面临的根本问题与改进方案 10

1.4.1 深空通信与测控面临的根本问题 12

1.4.2 改进方案 13

参考文献 16

第2章 空间环境与无线电波传播 17

2.1 深空通信系统的空间环境 17

2.1.1 太阳与地球 18

2.1.2 大气层 20

2.1.3 电离层 21

2.1.4 地球辐射带 23

2.1.5 宇宙射线 24

2.1.6 其他行星大气层对无线电波传播的影响 24

2.2 空间污染环境 25

2.2.1 空间碎片 25

2.2.2 空间污染与航天器自污染 27

2.3 无线电噪声 27

2.3.1 无线电噪声的分类 27

2.3.2 无线电噪声的定量描述 29

2.4 空间无线电资源 29

参考文献 35

第3章 空间通信技术基础 36

3.1 概述 36

3.1.1 卫星通信技术 36

3.1.2 空间通信系统组成要素 38

3.2 轨道要素 40

3.2.1 开普勒定律 40

3.2.2 相关术语与参数 41

3.3 发射技术 43

3.3.1 宇宙速度 43

3.3.2 火箭技术 44

3.3.3 卫星的发射过程 45

3.4 空间通信体制概论 47

3.4.1 多址通信方式 47

3.4.2 多址分配制度 50

3.4.3 交换方式 52

参考文献 55

第4章 信息传输技术 57

4.1 数字基带信号压缩技术 57

4.1.1 语音编码技术 57

4.1.2 图像编码技术 61

4.2 差错控制 67

4.2.1 数字通信系统与信道编码 67

4.2.2 编码增益 68

4.2.3 信道编码 69

4.2.4 Turbo码 75

4.2.5 信源与信道联合编码和译码 82

4.3 数字信号的调制与解调 90

4.3.1 概述 90

4.3.2 空间信息系统调制与解调方式 92

参考文献 100

第5章 航天测控技术 102

5.1 航天测控系统 102

5.1.1 航天测控系统的功能 102

5.1.2 航天测控站的组成 103

5.1.3 航天通信与测控网 104

5.1.4 航天测控体制的发展历程 105

5.2 统一测控系统 107

5.2.1 应答机 107

5.2.2 地面测控设备 108

5.3 航天无线电跟踪测量技术 109

5.3.1 概述 109

5.3.2 无线电测角技术 110

5.3.3 无线电测距技术 113

5.3.4 无线电测速技术 117

5.4 锁相技术 119

5.4.1 锁相环原理 120

5.4.2 锁相环在统一测控系统中的应用 122

5.5 航天无线电遥测技术 123

5.5.1 概述 123

5.5.2 PCM遥测信号 124

5.5.3 PCM遥测系统中的信道编码 128

5.5.4 遥测系统中的同步技术 128

5.6 航天无线电遥控技术 135

5.6.1 概述 135

5.6.2 基带信号构造 136

5.6.3 调制体制 138

5.6.4 验证和保护 138

5.7 航天测控技术发展 139

5.7.1 深空测控 139

5.7.2 小卫星测控 141

参考文献 141

第6章 跟踪与中继卫星系统 143

6.1 概述 143

6.1.1 TDRSS的现状与发展 143

6.1.2 TDRSS的工作原理与基本组成 149

6.1.3 TDRSS的特点 153

6.1.4 TDRSS的通信业务与通信容量 154

6.1.5 信道链路划分 154

6.2 TDRSS星间链路的建立 155

6.2.1 天线的角度跟踪 155

6.2.2 信号的捕获及跟踪 157

6.3 TDRSS的跟踪测轨 162

6.3.1 双向测速、测距 162

6.3.2 单向测速、测距 163

6.3.3 用户航天器自主定位技术 163

6.4 TDRSS的数据中继 164

6.4.1 数据中继业务 164

6.4.2 传输链路及信号分析 165

6.5 TDRSS的应用 168

参考文献 168

第7章 空间通信与测控总体技术 170

7.1 引言 170

7.2 系统设计的基点 171

7.2.1 通信方程 171

7.2.2 系统参数的计算 172

7.2.3 传输损耗 174

7.3 系统拓扑结构 176

7.3.1 空间链路总体结构 176

7.3.2 系统网络拓扑设计 177

7.4 空间链路设计 187

7.4.1 空间链路的构成举例 188

7.4.2 空间通信链路模型 199

参考文献 200

第8章 空间光通信技术 202

8.1 概述 202

8.1.1 光通信的发展历程 202

8.1.2 光通信的分类 205

8.1.3 光通信的特点 206

8.2 空间光通信系统 207

8.2.1 空间光通信系统的工作原理 207

8.2.2 空间光通信系统的主要组成部分的功能与特性 209

8.3 空间光通信的关键技术 214

8.3.1 高功率光源 214

8.3.2 精密可靠的光束控制技术 214

8.3.3 高码率编码调制技术 215

8.3.4 PAT技术 215

8.4 空间光通信链路 216

8.4.1 星际光通信链路 217

8.4.2 背景干扰 219

8.4.3 大气影响 220

8.4.4 仿真及分析 221

参考文献 223

第9章 空间信息系统的标准化 224

9.1 概述 224

9.1.1 空间数据系统 224

9.1.2 空间数据系统咨询委员会 225

9.1.3 CCSDS建议书 226

9.2 CCSDS标准的技术特征 228

9.2.1 继承与扩展 228

9.2.2 空间信息系统功能模型 229

9.2.3 CCSDS标准的层次模型 230

9.2.4 虚拟信道 231

9.2.5 与我国现行标准的关系 233

9.3 CCSDS的分包遥测遥控技术 235

9.3.1 CCSDS分包数据结构 235

9.3.2 CCSDS遥测技术 236

9.3.3 CCSDS遥控技术 239

9.4 高级在轨数据系统 241

9.4.1 AOS的特点 241

9.4.2 系统概貌 242

9.4.3 AOS业务 245

9.4.4 AOS在我国航天器中的应用 247

参考文献 249

第10章 空间通信测控网 250

10.1 概述 250

10.1.1 组网问题的提出 250

10.1.2 组网原则 252

10.1.3 空间通信测控网的结构与特点 253

10.1.4 空间通信与测控体制 254

10.2 时间系统 256

10.2.1 常用时间系统 256

10.2.2 时间统一系统 257

10.2.3 CCSDS时间码格式 259

10.2.4 我国航天通信测控网中的时间码 264

10.3 指挥调度系统 264

10.3.1 概述 264

10.3.2 指挥调度系统的功能及其主要设备 266

10.3.3 指挥调度信息的传输 270

10.4 国内外深空通信测控网发展现状 271

10.4.1 美国深空通信测控网 271

10.4.2 俄罗斯深空通信测控网 274

10.4.3 日本深空探测与测控网 277

10.4.4 欧联空间局通信测控网 278

10.4.5 印度航天通信测控网 279

10.4.6 中国航天通信测控网 279

10.5 深空通信测控网的未来发展 280

10.5.1 天基通信测控网 280

10.5.2 中国深空通信测控网的未来发展 283

参考文献 286

第11章 未来发展趋势 287

11.1 深空通信与测控技术的未来发展动向 288

11.1.1 通信技术在航天领域的应用 288

11.1.2 系统稳定性技术 290

11.1.3 航天器自主运行技术 291

11.1.4 航天器之间的跟踪 293

11.1.5 建立太空资源数据库 293

11.2 天线 294

11.3 自由空间光通信 295

11.4 互联网给航天信息传输业务注入了新思想 296

参考文献 297