第1章 概论 1
1.1 深空探测 1
1.1.1 深空探测的含义 1
1.1.2 深空探测的历程 2
1.1.3 深空探测活动的构成 7
1.2 深空测控通信系统的地位、作用和特点 10
1.2.1 深空测控通信系统的地位、作用 10
1.2.2 深空测控通信系统的特点 11
1.3 深空测控通信系统的组成 14
1.3.1 深空测控站 15
1.3.2 信号与数据处理中心 16
1.3.3 任务操作控制中心 16
1.3.4 地面通信网络 17
第2章 深空探测时间与坐标系统 18
2.1 深空测控时间系统 18
2.1.1 常用时间系统 18
2.1.2 典型时间系统间的转换 20
2.2 深空探测坐标系统 23
2.2.1 协议惯性参考系 23
2.2.2 协议地球参考系 24
2.2.3 参考架之间的转换 24
2.3 行星和月球探测的坐标系统 27
2.3.1 IAU行星固连坐标系的定义 27
2.3.2 行星／月球固连坐标系到空固坐标系的转换矩阵TB及其时间导数 27
2.3.3 着陆航天器的空固位置、速度和加速度矢量 29
2.3.4 IAU月固坐标系的定义 30
2.3.5 月面坐标系 32
第3章 深空探测的轨道动力学 35
3.1 太阳系行星的特征 35
3.1.1 月球运行规律 35
3.1.2 火星运行规律 41
3.1.3 太阳系行星的引力范围 43
3.2 太阳系行星探测轨道设计 46
3.2.1 月球探测轨道 46
3.2.2 火星探测轨道 58
3.2.3 小行星探测轨道 77
第4章 深空网 95
4.1 概述 95
4.2 深空网布局 98
4.3 深空网频段 104
4.4 深空站站址 105
4.5 深空测控设备 111
4.5.1 NASA的深空设备 111
4.5.2 ESA的深空设备 113
4.5.3 俄罗斯的深空设备 114
4.5.4 日本的深空设备 116
4.5.5 印度的深空设备 116
4.5.6 目前深空设备的特点 119
4.6 对我国深空网的建议 122
4.6.1 我国深空测控网布局建议 123
4.6.2 深空站的设计建议 123
第5章 深空探测器无线电测量技术 126
5.1 高精度测距测速 126
5.1.1 测距 126
5.1.2 测速 138
5.2 △VLBI深空导航技术 142
5.2.1 △VLBI的导航原理 142
5.2.2 对射电源的VLBI测量技术 145
5.2.3 DOD/DOR测量技术 158
5.2.4 △DOR精度估计 164
5.2.5 深空无线电跟踪技术的前景 166
5.3 同波束干涉测量技术 167
5.3.1 SBI测量技术基本原理 167
5.3.2 国外技术现状 168
5.3.3 双探测器SBI测量的约束条件 169
5.3.4 测量数据采集与处理方法 170
5.3.5 SBI测量技术的精度分析 173
5.3.6 对中俄火星探测的SBI定轨仿真分析 175
5.4 连线干涉仪 177
5.4.1 相位延迟观测量 177
5.4.2 CEI观测的误差来源 178
5.4.3 e-VLBI技术 181
5.5 星间测量技术 181
5.5.1 相对距离测量方法 181
5.5.2 同频组网相对测量技术 184
第6章 深空通信技术 186
6.1 调制技术 187
6.1.1 移相键控 187
6.1.2 移频键控 197
6.1.3 高阶调制 203
6.1.4 抗干扰调制方式 207
6.1.5 同步、基带成形和扰码 210
6.1.6 空间通信调制技术的发展 212
6.2 编码技术 214
6.2.1 差错控制编码概述 214
6.2.2 卷积码 215
6.2.3 RS码 217
6.2.4 级联码 217
6.2.5 Turbo码 218
6.2.6 LDPC码 222
6.3 数据压缩 224
6.3.1 数据压缩的概念 224
6.3.2 数据压缩的类型 224
6.3.3 数据压缩的基本原理 225
6.3.4 常见数据压缩方法分类 225
6.3.5 数据压缩技术的标准 226
6.3.6 常见数据压缩方法 229
第7章 深空操作 237
7.1 深空任务操作 237
7.1.1 深空任务操作概念 237
7.1.2 深空任务分析与计划 241
7.1.3 深空任务导航 249
7.1.4 深空探测器的遥操作 260
7.2 交互支持 265
7.2.1 交互支持的概念及CCSDS建议 265
7.2.2 用于深空任务的空间数据链路协议 267
7.2.3 SLE的概念 270
7.2.4 SLE的数据传输 271
7.2.5 SLE的结构模型 277
7.2.6 SLE的业务管理 282
7.2.7 交互支持的应用举例 287
第8章 深空测控通信技术的发展趋势 291
8.1 天线组阵技术 291
8.1.1 概述 291
8.1.2 天线组阵的基本方案和相关算法 292
8.1.3 软件仿真及原理性试验结果 297
8.1.4 天线组阵技术未来的发展 301
8.2 深空光通信技术 302
8.2.1 深空光通信的概念及其优势 302
8.2.2 深空光通信系统的技术方案 303
8.2.3 深空光通信技术现状 306
8.2.4 深空光通信发展趋势及关键技术 309
8.3 行星际网络 310
8.3.1 行星际网络体系结构 310
8.3.2 行星际网络的特点及现有网络技术的局限性 311
8.3.3 容延迟网络的设计思想及技术体系 313
8.3.4 行星际网络关键技术 317
8.4 行星无线电科学探测技术 317
8.4.1 概述 317
8.4.2 基本技术和原理 318
8.4.3 行星大气无线电掩星观测技术应用 320
8.4.4 行星无线电科学探测的关键技术和未来展望 320
附录A JPL的行星／月球历表 323
参考文献 326