航天无线电测控原理与系统

第1章概论

1.1引言

1.2航天系统

1.3航天测控系统

1.3.1测控系统分类

1.3.2航天测控系统的功能与组成

1.3.3航天测控网

1.4航天测控技术的发展历程与发展趋势

1.4.1航天测控技术发展历程

1.4.2航天测控技术发展趋势

思考题

第2章航天测控基础

2.1近地空间环境

2.1.1大气层结构

2.1.2电离层

2.1.3太阳电磁辐射

2.1.4带电粒子辐射

2.2航天器运行轨道

2.2.1常用天文术语

2.2.2导弹飞行弹道

2.2.3卫星轨道

2.3空间坐标系统与时间系统

2.3.1常用坐标系

2.3.2坐标系转换

2.3.3时间系统

2.4空间定位几何

2.4.1空间位置参量的几何意义

2.4.2常用定轨方法

思考题

第3章测控信号的调制与解调

3.1引言

3.2常用测控基带信号

3.3信号调制

3.3.1基带信号对载波的调制

3.3.2N个正弦与M个方波副载波对载波的调角信号

3.3.3调角信号的带宽

3.3.4数字信号对副载波的调制

3.4锁相接收机

3.4.1锁相接收机中的载波跟踪环

3.4.2信号调制对载波跟踪环的影响

3.4.3锁相接收机主要技术指标

3.5信号的相干解调

3.5.1相干接收与相干解调的概念

3.5.2调相信号的相干解调

3.5.3调频信号的相干解调

3.5.4数字信号对副载波调相信号的解调

附录3.1随机脉冲序列的功率谱公式推导

附录3.2ASK信号的功率谱密度

附录3.3公式(3.95)推导

附录3.4关于cosθs(t)的计算

思考题

第4章航天外测系统

4.1航天测速

4.1.1多普勒测速

4.1.2双频测速技术

4.2测距原理

4.3侧音测距

4.3.1侧音测距原理及测距精度

4.3.2准最优距离估计器

4.4伪码测距

4.4.1伪码的基本概念及其性质

4.4.2阴序列

4.4.3复合伪随机码

4.4.4伪码(PN)距离跟踪接收机

4.5角度测量

4.5.1圆锥扫描雷达测角原理

4.5.2单脉冲雷达测角原理

附录4.1特征多项式与序列周期的关系

思考题

第5章航天遥测系统

5.1遥测系统概述

5.1.1遥测系统作用

5.1.2遥测系统组成和基本工作原理

5.1.3遥测系统的发展

5.2遥测信号调制基本理论

5.2.1脉冲调制

5.2.2基本数字调制

5.3信道编码与扩频调制

5.3.1信道编码

5.3.2扩频调制

5.4多路复用体制与常用遥测系统

5.4.1多路复用体制

5.4.2几种典型的遥测系统

5.5PCM-PSK遥测系统

5.5.1系统的组成和工作原理

5.5.2PCM系统同步技术

5.6分包遥测

5.6.1分包遥测概念

5.6.2源包与传输帧结构

思考题

第6章航天遥控系统

6.1遥控系统概述

6.2遥控系统的组成和工作原理

6.2.1遥控系统的组成

6.2.2遥控系统工作原理

6.3差错控制技术

6.3.1差错控制机制

6.3.2纠错码与检错码

6.4遥控数据保护

6.4.1数据加密

6.4.2加密认证

6.4.3PCM遥控数据的格式

6.5遥控系统主要技术指标

6.6分包遥控

6.6.1数据管理业务

6.6.2数据路由业务

6.6.3信道业务.

6.6.4分包遥控特点

思考题

第7章统一载波测控系统

7.1引言

7.2系统组成与工作原理

7.2.1系统的基本组成

7.2.2地面测控站的工作原理

7.3统一载波测控系统举例

7.3.1统一S波段系统的组成、工作原理

7.3.2“阿波罗”统一S波段系统信号

7.4统一载波测控系统的新发展

7.4.1数字化中频锁相接收机

7.4.2数字化综合基带

思考题

第8章跟踪与数据中继卫星系统

8.1概述

8.1.1天基测控系统与中继卫星系统

8.1.2和继卫星系统的发展

8.1.3系统组成

8.1.4系统特点

8.2TDRSS的跟踪测轨技术

8.2.1常规定轨方法

8.2.2基于TDRSS信息的卫星自主定轨技术

8.2.3测轨原理

8.3TDRSS的数据中继

8.3.1TDRSS信号调制技术

8.3.2TDRSS通信链路与信号形式

8.4TDRSS星间链路建立与信号捕获

8.4.1天线捕获与角度跟踪

8.4.2信号捕获与跟踪

8.5TDRSS的应用

思考题

第9章全球定位系统及其在航天测控中的应用

9.1卫星导航定位系统概述

9.1.1GPS系统

9.1.2GLONASS系统

9.1.3GALILEO系统

9.1.4北斗卫星导航定位系统

9.2GPS卫星信号

9.2.1GPS卫星信号构成

9.2.2GPS信号捕获与跟踪

9.3GPS测量定位原理

9.3.1伪距测量定位原理

9.3.1伪距测量定位原理

9.3.2伪距定位解算

9.3.3载波相位测量定位

9.4GPS相对定位

9.4.1差分定位原理

9.4.2伪距差分定位解算

9.5航速测定与时间测定

9.5.1航速的测定

9.5.2利用(3PS测定时间

9.6全球定位系统在航天测控中的应用

9.6.1星载GPS卫星轨道确定

9.6.2基于GPS的卫星姿态测量

9.6.3GPS在航天测控中的其他应用

思考题

第10章测控新技术

10.1深空航天器测控技术

10.1.1深空测控技术

10.1.2典型深空测控系统

10.2小卫星与多星测控技术

10.3自主测控技术

10.4高级在轨系统

10.4.1CPN结构与业务模型

10.4.2CPN端-端业务

10.4.3SLS及其业务

思考题

参考文献

　　随着航天技术的飞速发展，航天测控技术也在发生着巨大变化，各种新的、先进的测控技术和测控系统不断涌现。为全面介绍航天测控技术的新发展，对原《现代航天测控原理》一书作了全面的调整、修改与充实，形成本书。将原书的第4、5章以及第7章角度测量的内容压缩成航天外测系统一章，删除了有关系统设计方面的内容。将遥测与遥控的内容分别扩展成两章，详细地介绍了遥测与遥控的基本理论与采用的新技术，增加了分包遥测与分包遥控等内容。中继卫星系统独立成一章，详细介绍了其原理、技术与系统。完善了全球定位系统的内容，重点突出了其在航天测控中应用的最新进展。增加了航天测控新技术一章，重点介绍了深空测控技术、小卫星与多星测控技术、高级在轨系统等内容。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。　　本书系统讲述航天无线电测控的原理、技术和系统，主要内容分三部分：航天测控的概念、原理。重点介绍航天无线电测控信号基本理论、信号调制与解调技术；统一载波测控系统，重点分析外测系统、遥测系统、遥控系统的结构、组成、工作原理；天基测控系统与测控新技术，重点分析中继卫星系统组成与工作原理，全球定位系统及其在航天测控中的应用。　　本书可作为测控、雷达、导航、电子侦察等领域工程技术人员的参考书，也可以作为相关专业高年级本科生的教学用书。