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第八章　卫星测控天线 叶云裳 1

8.1　概述 1

8.2　卫星测控天线的主要技术要求 3

8.3　UHF/VHF频段的星载测控天线 5

8.3.1　UHF/VHF卫星测控天线系统考虑 5

8.3.2　单元天线设计 6

8.3.3　二单元天线组阵的星体方向图 8

8.4　S频段统一系统的星载测控天线 9

8.4.1　S频段统一测控天线系统考虑 9

8.4.2　S频段统一测控单元天线设计 10

8.4.3　S频段统一测控天线网络设计 11

8.4.4　S频段统一测控天线的星体方向图 12

8.5　C频段统一系统的星载测控天线 13

8.5.1　地球静止轨道自旋稳定卫星测控天线 14

8.5.2　地球静止轨道对地三轴稳定卫星的测控天线 20

8.6　再入返回段卫星测控天线 21

8.6.1　再入返回卫星测控天线设计 21

8.6.2　低仰角电磁波的传输和抗衰落 25

8.7　星载GPS测量系统天线 26

8.7.1　星载GPS接收定位系统 26

8.7.2　星载GPS天线相位干涉仪测角系统 28

8.8　跟踪与数据中继卫星（TDRS）天线系统 30

8.8.1　TDRS的空间段布局及其天线 30

8.8.2　天基测控网星载测控天线的要求 34

8.9　星载测控天线的工程化 35

8.9.1　星载测控天线工程化基本内容 35

8.9.2　星载天线的电磁CAD模装技术 36

8.9.3　天线电性能的验证 38

8.9.4　星载天线的结构 39

参考文献 42

第九章　卫星跟踪与轨道测量技术 赵业福 李曰能 42

9.1　概述 44

9.1.1　卫星轨道 45

9.1.2　卫星轨道的测量与确定 47

9.2　卫星轨道测量系统分类 49

9.2.1　非基线制与基线制测量系统 49

9.2.2　脉冲制与连续波制测量系统 50

9.3　卫星轨道跟踪与测量的基本技术 55

9.3.1　角度跟踪与测量 55

9.3.2　距离测量 68

9.3.3　速度测量 80

9.4　星载无线电合作目标 86

9.4.1　应答机、信标机 86

9.4.2　星载测控收／发天线 89

9.5　用于卫星轨道测量的微波统一系统 91

9.5.1　微波统一系统在卫星轨道测量中的作用 91

9.5.2　系统基本工作流程 92

9.5.3　微波统一系统工作体制 95

9.5.4　系统基本结构 96

9.5.5　角度跟踪与测量 100

9.5.6　测距功能 102

9.5.7　测速功能 110

9.6　10m天线S频段统一系统 113

9.6.1　系统主要组成 113

9.6.2　对卫星测轨的工作过程 118

9.6.3　系统主要技术指标 119

9.6.4　双向载波相参多普勒测速 122

9.6.5　七侧音测距 123

9.7　卫星轨道测量的技术发展 125

9.7.1　提高轨道测量精度 126

9.7.2　多站测距定轨取代单站测角、测距定轨 128

9.7.3　利用转发器的透明转发功能，由通信地球站取代专用测轨站实现测距 131

9.7.4　中、低轨道卫星采用星上轨道自主测定 132

参考文献 133

第十章　卫星遥测信息采集和数据处理 王家传 钟洋淼10.1　概述 135

10.2　卫星遥测信息 136

10.2.1　模拟量遥测信息 136

10.2.2　状态量遥测信息 138

10.2.3　数字量遥测信息 138

10.3　可编程遥测 140

10.3.1　工作原理 140

10.3.2　遥测数据的帧格式 142

10.3.3　遥测数据的压缩存储 144

10.4　传感器 145

10.4.1　传感器类别 145

10.4.2　传感器基本概念 146

10.4.3　传感器的基本特性 149

10.4.4　传感器的特性模型 151

10.4.5　卫星常用的遥测传感器 151

10.5　遥测数据处理 156

10.5.1　卫星遥测数据处理方法 156

10.5.2　测温传感器应用与数据处理 158

参考文献 162

第十一章　卫星遥控技术 刘晓星 164

11.1 概述 164

11.2　卫星遥控任务 165

11.2.1　遥控的地位和作用 165

11.2.2　卫星遥控特点 166

11.2.3　卫星遥控的基本工作 166

11.3　卫星遥控体制和信息编码 168

11.3.1　遥控体制 168

11.3.2　遥控信息 171

11.3.3　遥控信息编码 171

11.4　星载遥控设备的组成及原理 176

11.4.1　组成 176

11.4.2　工作原理 178

11.5　卫星遥控指令传输品质估计 185

11.5.1　主要技术指标 185

11.5.2 品质估计的验证 185

11.6　星载遥控设备可靠性设计 188

11.6.1　星载遥控设备可靠性设计 188

11.6.2　星载遥控设备故障树分析举例 190

11.6.3　星载遥控设备接口消除单点失效举例 191

参考文献 195

第十二章　星载数据管理 胡光辉 196

12.1　概述 196

12.2　星载数据管理系统 199

12.2.1　星载数据管理系统的功能和作用 199

12.2.2　星载数据管理系统的工作模式 201

12.2.3　星载数据管理系统的设计准则和设计特点 203

12.2.4　星载数据管理系统的体系结构 204

12.3　卫星数据管理系统的接口 213

12.3.1　遥测通道接口 214

12.3.2　遥控通道接口 217

12.3.3　串行数据总线接口 218

12.4　星载数管系统部件及其冗余设计 227

12.4.1　遥控单元（TCU）和遥控信道、直接指令通道的双机热备份方案 228

12.4.2　中央单元（CTU）及其冗余方案 229

12.4.3　远置单元（RTU）和测控通道级备份 237

12.4.4　串行数据总线（SDB）及其冗余配置 242

12.5　星载数据管理系统功能设计 242

12.5.1　遥测和遥控 243

12.5.2　时钟管理 244

12.5.3　程序控制 244

12.5.4　数据处理 245

12.5.5　自主管理 246

12.5.6　数管系统内务管理设计 248

12.5.7　其他功能 251

12.6　星载数据管理系统软件 251

12.6.1　星载软件的成本和风险 251

12.6.2　星载数据管理系统软件的基本特点 254

12.6.3　星载数据管理系统软件结构和运行方案 256

12.6.4　星载软件的开发和管理 260

12.6.5　星载软件可靠性和在轨维护 263

参考文献 266

第十三章　典型的测控系统 梁杰　李曰能 266

13.1　概述 268

13.2　统一载波测控系统 270

13.2.1　统一载波测控系统基本原理及特点 271

13.2.2　统一载波测控系统的组成与工作原理 271

13.2.3　统一载波测控系统工作过程 275

13.2.4　统一载波测控系统主要技术参数 277

13.3　S频段统一载波测控系统 279

13.3.1　组成及功能 279

13.3.2　工作过程 280

13.3.3　设备和主要技术参数 281

13.3.4　S频段统一载波扩频测控系统 286

13.4　C频段统一载波测控系统 291

13.4.1　系统组成 291

13.4.2　星载C频段测控应答机工作过程 297

13.4.3　C频段应答机主要技术指标和系统测量精度 298

参考文献 300

第十四章　卫星地面测控网 赵业福 302

14.1　概述 302

14.1.1　卫星地面测控网的任务 303

14.1.2　卫星地面测控网基本组成 307

14.1.3　星载无线电合作目标 312

14.1.4　卫星测控系统工作原理及基本工作体制 314

14.1.5　卫星地面测控网工作频段 321

14.2　超短波近地卫星测控网 322

14.3　C频段卫星测控网 326

14.3.1　C频段卫星测控网的组成、特点 326

14.3.2　C频段统一系统 327

14.3.3　地球静止轨道卫星长期测控管理站 329

14.4　S频段卫星测控网 335

14.4.1　S频段卫星测控网的地位和作用 335

14.4.2　组成和特点 336

14.4.3　S频段统一系统 337

14.5　世界主要卫星地面测控网概况 342

14.5.1　C频段卫星测控网 342

14.5.2　Ku频段卫星测控网 345

14.5.3　S频段卫星／航天测控网 346

14.6　卫星测控网的技术发展 349

14.6.1　测控站由分散体制设备过渡到综合体制的统一系统 350

14.6.2　测控网由本地控制模式转变为透明工作模式 350

14.6.3　提高测控网互操作能力，适应国际联网测控需要 351

14.6.4　发展适应小卫星、星座卫星特点的新型测控系统 352

14.6.5　卫星测控网功能的演变 353

14.6.6　发展天基测控网 355

14.6.7　将测控网纳入开放互联国际空间数据网络之中 355

参考文献 357

第十五章　CCSDS空间数据系统 赵和平 357

15.1　概述 358

15.2　CCSDS空间数据系统体制 360

15.2.1　空间数据系统构成 360

15.2.2　空间数据系统的分层模型 362

15.3　几个重要概念 364

15.4　常规在轨系统 373

15.4.1　分包遥测遥控的分层结构 373

15.4.2　分包遥测的数据结构 375

15.4.3　分包遥测的数据流程 378

15.4.4　分包遥控的数据结构 379

15.4.5　遥控操作过程 383

15.5　高级在轨系统 384

15.5.1　特点和组成 384

15.5.2　业务和协议 385

15.5.3　传输业务质量等级 391

15.6　行星际空间的因特网 391

15.7　CCSDS标准的应用 393

15.8　CCSDS空间数据系统的发展趋势 398

参考文献 400

第十六章　天基测控 张纪生　吴学英 400

16.1　概述 402

16.2　跟踪与数据中继卫星系统 403

16.2.1　数据中继卫星系统的基本组成［1］、［2］ 404

16.2.2　数据中继卫星系统的工作原理 409

16.2.3　数据中继卫星系统的主要功能 411

16.2.4　数据中继卫星系统的一些关键技术 417

16.2.5　中国数据中继卫星系统 421

16.3　全球导航卫星系统 422

16.3.1　GPS的组成 423

16.3.2　GPS的工作原理 427

16.3.3　GPS的航天测控应用 435

16.3.4 中国第一代导航卫星系统的航天测控应用 447

参考文献 448