《空間通信技術》

《空間通信技術》

《空間通信技術》以統一數據流的觀點為主線,將通信技術、測控技術基礎理論與航天技術實踐有機地結合在一起,系統地闡述了航天通信與測控的構成、技術與發展。《空間通信技術》可作為大學有關專業碩士生的教材,也可作為通信工程、電子工程、信息工程、信號處理、圖像處理等有關領域科技工作者的參考書。

基本信息

目錄

第1章緒論
1.1航天技術的組成與基本概念
1.2空間通信系統的基本概念

《空間通信技術》空間通信技術

1.2.1空間通信系統的組成
1.2.2空間信息傳輸的特殊性
1.2.3空間段通信方式
1.3新技術給空間信息傳輸技術帶來的變化
1.4深空通信與測控面臨的根本問題與改進方案
1.4.1深空通信與測控面臨的根本問題
1.4.2改進方案
第2章空間環境與無線電波傳播
2.1深空通信系統的空間環境
2.1.1太陽與地球
2.1.2大氣層
2.1.3電離層
2.1.4地球輻射帶
2.1.5宇宙射線
2.1.6其他行星大氣層對無線電波傳播的影響
2.2空間污染環境
2.2.1空間碎片
2.2.2空間污染與太空飛行器自污染
2.3無線電噪聲
2.3.1無線電噪聲的分類
2.3.2無線電噪聲的定量描述
2.4空間無線電資源
第3章空間通信技術基礎
3.1概述
3.1.1衛星通信技術
3.1.2空間通信系統組成要素
3.2軌道要素
3.2.1克卜勒定律
3.2.2相關術語與參數
3.3發射技術
3.3.1宇宙速度
3.3.2火箭技術
3.3.3衛星的發射過程
3.4空間通信體制概論
3.4.1多址通信方式
3.4.2多址分配製度
3.4.3交換方式
第4章信息傳輸技術
4.1數字基帶信號壓縮技術
4.1.1語音編碼技術
4.1.2圖像編碼技術
4.2差錯控制
4.2.1數字通信系統與信道編碼
4.2.2編碼增益
4.2.3信道編碼
4.2.4Turbo碼
4.2.5信源與信道聯合編碼和解碼
4.3數位訊號的調製與解調
4.3.1概述
4.3.2空間信息系統調製與解調方式
第5章航天測控技術
5.1航天測控系統
5.1.1航天測控系統的功能
5.1.2航天測控站的組成
5.1.3航天通信與測控網
5.1.4航天測控體制的發展歷程
5.2統一測控系統
5.2.1應答機
5.2.2地面測控設備
5.3航天無線電跟蹤測量技術
5.3.1概述
5.3.2無線電測角技術
5.3.3無線電測距技術
5.3.4無線電測速技術
5.4鎖相技術
5.4.1鎖相環原理
5.4.2鎖相環在統一測控系統中的套用
5.5航天無線電遙測技術
5.5.1概述
5.5.2PCM遙測信號
5.5.3PCM遙測系統中的信道編碼
5.5.4遙測系統中的同步技術
5.6航天無線電遙控技術
5.6.1概述
5.6.2基帶信號構造
5.6.3調製體制
5.6.4驗證和保護
5.7航天測控技術發展
5.7.1深空測控
5.7.2小衛星測控
第6章跟蹤與中繼衛星系統
6.1概述
6.1.1TDRSS的現狀與發展
6.1.2TDRSS的工作原理與基本組成
6.1.3TDRSS的特點
6.1.4TDRSS的通信業務與通信容量
6.1.5信道鏈路劃分
6.2TDRSS星間鏈路的建立
6.2.1天線的角度跟蹤
6.2.2信號的捕獲及跟蹤
6.3TDRSS的跟蹤測軌
6.3.1雙向測速、測距
6.3.2單向測速、測距
6.3.3用戶太空飛行器自主定位技術
6.4TDRSS的數據中繼
6.4.1數據中繼業務
6.4.2傳輸鏈路及信號分析
6.5TDRSS的套用
第7章空間通信與測控總體技術
7.1引言
7.2系統設計的基點
7.2.1通信方程
7.2.2系統參數的計算
7.2.3傳輸損耗
7.3系統拓撲結構
7.3.1空間鏈路總體結構
7.3.2系統網路拓撲設計
7.4空間鏈路設計
7.4.1空間鏈路的構成舉例
7.4.2空間通信鏈路模型
第8章空間光通信技術
8.1概述
8.1.1光通信的發展歷程
8.1.2光通信的分類
8.1.3光通信的特點
8.2空間光通信系統
8.2.1空間光通信系統的工作原理
8.2.2空間光通信系統的主要組成部分的功能與特性
8.3空間光通信的關鍵技術
8.3.1高功率光源
8.3.2精密可靠的光束控制技術
8.3.3高碼率編碼調製技術
8.3.4PAT技術
8.4空間光通信鏈路
8.4.1星際光通信鏈路
8.4.2背景干擾
8.4.3大氣影響
8.4.4仿真及分析
第9章空間信息系統的標準化
9.1概述
9.1.1空間數據系統
9.1.2空間數據系統諮詢委員會
9.1.3CCSDS建議書
9.2CCSDS標準的技術特徵
9.2.1繼承與擴展
9.2.2空間信息系統功能模型
9.2.3CCSDS標準的層次模型
9.2.4虛擬信道
9.2.5與我國現行標準的關係
9.3CCSDS的分包遙測遙控技術
9.3.1CCSDS分包數據結構
9.3.2CCSDS遙測技術
9.3.3CCSDS遙控技術
9.4高級在軌數據系統
9.4.1AOS的特點
9.4.2系統概貌
9.4.3AOS業務
9.4.4AOS在我國太空飛行器中的套用
第10章空間通信測控網
10.1概述
10.1.1組網問題的提出
10.1.2組網原則
10.1.3空間通信測控網的結構與特點
10.1.4空間通信與測控體制
10.2時間系統
10.2.1常用時間系統
10.2.2時間統一系統
10.2.3CCSDS時間碼格式
10.2.4我國航天通信測控網中的時間碼
10.3指揮調度系統
10.3.1概述
10.3.2指揮調度系統的功能及其主要設備
10.3.3指揮調度信息的傳輸
10.4國內外深空通信測控網發展現狀
10.4.1美國深空通信測控網
10.4.2俄羅斯深空通信測控網
10.4.3日本深空探測與測控網
10.4.4歐聯空間局通信測控網
10.4.5印度航天通信測控網
10.4.6中國航天通信測控網
10.5深空通信測控網的未來發展
10.5.1天基通信測控網
10.5.2中國深空通信測控網的未來發展
第11章未來發展趨勢
11.1深空通信與測控技術的未來發展動向
11.1.1通信技術在航天領域的套用
11.1.2系統穩定性技術
11.1.3太空飛行器自主運行技術
11.1.4太空飛行器之間的跟蹤
11.1.5建立太空資源資料庫
11.2天線
11.3自由空間光通信
11.4網際網路給航天信息傳輸業務注入了新思想

前言

計算機技術通信技術、網路技術的發展,給軍隊指揮自動化系統、綜合電子信息系統的建設與發展帶來了深刻的影響。未來以電子戰、網路戰和作戰保密等為主要作戰樣式的信息化戰爭,離不開信息技術的支撐。武器裝備的信息化、網路化加快了信息技術在裝備的研製、試驗、採購、指揮、管理、保障和使用全過程中的滲透與套用。因此,在軍隊深入開展軍事信息技術學科的建設,加強軍事人才信息化素質與能力的培養,是繼往開來的一件大事,也是對軍事裝備學、作戰指揮學等學科建設的有力支持。
為了總結梳理裝備指揮技術學院軍事信息技術學科的建設成果,提升學科建設水平和裝備人才培養質量,在軍隊“2110工程”專項經費支持下,在裝備指揮技術學院“2110工程”教材(著作)編審委員會統一組織指導下,軍事信息技術學科領域的專家學者編著了一批適應裝備人才培養需求,對我軍裝備信息化和裝備信息安全工作具有主要指導作用的系列叢書。
編輯這套叢書是我院軍事信息技術學科建設的重要內容,也是體現軍事信息技術學科建設水平的重要標誌。通過系統、全面地梳理,將軍隊開展信息化建設的實踐經驗進一步理論化、科學化,形成具有軍事裝備特色的軍事信息技術知識體系。

精彩書摘

發射衛星或飛行器耗資巨大,要求設備高可靠、長壽命(一般10年以上),並且能適應太空特殊條件;要求電子元件的失效率低於1非特(10-9/h),通信設備可以採用備份或切換裝置。飛行器在飛行時,會受到輻射帶高能粒子的輻射、太陽風和宇宙射線等高速、高能電子和等離子的衝擊與大範圍的溫度變化及強烈的衝擊振動,因此需要採取特殊防護措施,使太陽電池和內部的器件不受損害。
飛行器(如載人飛船)重返大氣層時,飛行速度很高,所產生的衝擊波使飛行器四周的溫度高達4000%,周圍空氣形成等離子鞘套,使得無線電波受到很大的衰減,甚至會使通信完全中斷(稱為“黑障”)。鞘套還會使天線阻抗失配,輻射方向圖畸變。傳輸衰減與等離子鞘套的厚度成正比,與使用頻率的平方成反比。毫米波對電漿有較好的穿透能力,因此在飛行器重返大氣層時,常採用較高的頻率進行通信。
空間通信使用的頻段為超長波到毫米波和雷射。其基本設備為發射和接收設備、信號和數據處理設備、信號監測和控制設備等。對空間通信設備要求是:體積小、重量輕、功耗小、高可靠性和較長壽命,能在惡劣環境下工作。對地球站設備的要求是:發射功率大,接收靈敏度高,能自動捕獲跟蹤、測量和控制目標,能快速或實時處理信息。
1.2.3空間段通信方式
太空飛行器在空間段的飛行方式可以分為巡航和空間天體探測飛行。
1.巡航飛行
如果各方麵條件許可,巡航飛行段和地面保持通信的方式與GE()上衛星的通信方式相同,隨著空間距離的加大,深空範圍的通信方式與GEO上衛星的通信方式有所不同,可以採用雷射通信或經由跟蹤與中繼衛星轉發。
2.空間天體探測飛行
空間天體探測飛行有掠過、環飛和著陸三種方式。
1)掠過方式
當深空探測採用掠過方式時,由於太空飛行器與行星遭遇時,成像觀測數據量很大,應採用存儲轉發方式,即先高速獲取數據,存儲後再低速傳回地球。
2)環飛方式
環飛方式探測就是將軌道變成行星的衛星軌道,可採用以下兩種通信方式:
(1)間斷的存儲轉發方式,採用與巡航段的相同方式和GEO上的跟蹤與幣繼衛星保持通信,當深空太空飛行器飛人行星陰影區,不直接可見地球時,先將觀測數據存儲起來,在飛出陰影區時再發回地球。

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