深空測控通信系統設計原理與方法

內容簡介

全書共分為9章。第1章緒論，介紹了深空探測和深空測控通信的概念；第2章深空測控通信系統概述，介紹了天地一體的深空測控通信系統概念、全球深空測控網基本情況以及太空飛行器測控通信分系統概況等；第3章深空測控通信基礎知識，著重介紹了深空測控通信相關的天文知識、時間與坐標系、無線電知識、深空測量和深空通信基礎等；第4章系統設計過程與方法，借鑑國內外系統工程套用成果，從系統工程方法論的角度描述了系統設計的過程與方法；第5章天地測控通信系統鏈路設計，論述針對特定深空探測任務的測控通信系統鏈路設計，即根據地面深空測控通信系統性能和功能以及任務需求，設計確定天地測控通信系統鏈路性能及參數的過程；第6章鏈路損耗計算，詳細介紹了鏈路估算過程中，準確評估計算大氣損耗和設備損耗的原理和方法；第7章鏈路噪聲溫度分析與估算，重點探討影響接收系統外部噪聲溫度的各種因素及其在鏈路計算過程中的估算方法；第8章天地一體化鏈路設計與試驗驗證，針對深空太空飛行器直接對地的測控通信情況，通過實例介紹了天地一體化鏈路設計，並總結了試驗驗證方法；第9章未來深空測控通信技術發展，結合未來深空測控通信需求，對天線組陣技術、深空光通信技術、行星際網路技術、自主與認知技術、網路編碼技術和太赫茲通信技術等深空測控通信新技術進行介紹和展望。

本書結合作者親歷的探月工程經驗、相關科研成果以及國外航天大國和組織在深空測控通信方面所取得的技術成就，對深空測控通信系統設計的原理和方法進行了較為全面系統的論述，可供航天、電子通信等領域的科研人員和工程技術人員閱讀參考。

前言

仰望星空、探索宇宙是人類永恆追求的夢想。隨著科學技術水平的發展，人類已經具備了通過航天活動來探索地球以外天體的能力。深空探測是指脫離地球引力場，進入太陽系空間和宇宙空間的探測活動。我國嫦娥一號月球探測任務的圓滿成功，是繼人造地球衛星、載人航天飛行取得成功之後我國航天事業發展的又一座里程碑，也開啟了中國人走向深空、探索宇宙奧秘的新時代，標誌著我國已經進入世界具備深空探測能力的國家行列。嫦娥二號和嫦娥三號任務的連續順利實施，進一步深化了我國深空探測成果；探月工程三期再入返回飛行試驗任務的圓滿成功更是為三期工程的月球自動採樣返回任務奠定了堅實的基礎。隨著我國探月工程“繞、落、回”三步走戰略的有序推進，自主火星探測等深空探測任務也已提上了議事日程。

深空測控通信系統是對執行深空探測任務的太空飛行器進行跟蹤測量、監視控制和信息交換的專用系統，其在深空探測任務中具有舉足輕重和不可替代的地位和作用。首先，它是天地之間進行信息互動的唯一途徑，也是太空飛行器正常工作運行、充分發揮其套用效能的重要保證。通過地面站建立地面與太空飛行器之間的天地無線通信鏈路，完成對太空飛行器的跟蹤測量、遙測、遙控和天地數據通信業務。其次，它是深空探測體系的重要組成部分，從深空太空飛行器發射入軌一直到全任務周期結束，測控通信系統一直負責對太空飛行器進行操作管理，提供長期的飛行狀態監視和飛行控制，並進行探測信息接收、處理和數據交換。此外，它還為相關係統提供太空飛行器精確軌道與姿態數據、遙測數據，作為科學探測載荷套用數據處理的基準信息。

深空測控通信系統設計原理與方法

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