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        基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的全球天基測控技術(shù)

        2020-11-23 12:02:12陳愷江蘇無線電廠有限公司
        數(shù)碼世界 2020年11期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        陳愷 江蘇無線電廠有限公司

        全球天基測控技術(shù)是空間領(lǐng)域技術(shù),也是當(dāng)前世界各國都在研發(fā)的重要科學(xué)技術(shù),通過全球天基測控技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)對全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)通信和目標(biāo)測控。而在全球天基測控技術(shù)的研發(fā)中,發(fā)現(xiàn)天基測控技術(shù)中還存在數(shù)據(jù)傳輸安全以及數(shù)據(jù)傳輸效率等問題,而利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)全球天基測控技術(shù)的優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)全球天基測控技術(shù)的功能提升。

        1 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的簡要介紹

        北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是當(dāng)前我國自主研發(fā)的衛(wèi)星定位系統(tǒng),已經(jīng)開始投入運(yùn)行,并具有絕對良好的定位與導(dǎo)航功能。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是我國定位技術(shù)發(fā)展的新突破,也是我國衛(wèi)星定位遙感技術(shù)踏入先進(jìn)國家的標(biāo)志,對我國定位技術(shù)的發(fā)展以及綜合國力的提升起到了非常關(guān)鍵的作用。當(dāng)前,我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)完成了亞太地區(qū)衛(wèi)星系統(tǒng)的布置,實(shí)現(xiàn)了亞太地區(qū)的精準(zhǔn)定位,也為飛行器天基測控以及衛(wèi)星通信帶來了便利條件。

        北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是我國科技力量發(fā)展中的重要模塊,早在1983年,我國就提出北斗計(jì)劃,希望能夠通過衛(wèi)星地位對我國的海上航線提供良好的定位指導(dǎo),以更好的發(fā)展海上經(jīng)濟(jì)貿(mào)易。而隨著GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,我國對于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的研發(fā)越來越重視。在2003年末段,我國同時完成了三顆北斗衛(wèi)星的發(fā)射。并在此年開始啟動籌劃北斗二代衛(wèi)星系統(tǒng)。而到了2012年我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)相繼發(fā)送多顆地球靜止軌道衛(wèi)星 (GEO)、傾斜軌道衛(wèi)星 (IGSO)以及中軌衛(wèi)星(MEO)。當(dāng)前,我國北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)發(fā)展非??欤A(yù)計(jì)在2020年內(nèi)完成所有衛(wèi)星發(fā)送,從而實(shí)現(xiàn)北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)對全球范圍內(nèi)的覆蓋。

        2 全球天基測控技術(shù)及其功能需求

        全球天基測控技術(shù)是指利用衛(wèi)星作為信號中繼站以及交換站,從而實(shí)現(xiàn)對任務(wù)目標(biāo)的通信和測控,其具有全球范圍內(nèi)的目標(biāo)覆蓋功能,可以說是現(xiàn)代世界中覆蓋面積最廣的定位監(jiān)控系統(tǒng)。天基測控技術(shù)是利用空間衛(wèi)星完成數(shù)據(jù)傳輸和測控,所以相比于陸/?;鶞y控,其測控覆蓋范圍更廣。另外,從天基測控技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸角度和數(shù)據(jù)安全角度進(jìn)行分析而言,全球天基測控技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中選擇使用到中低軌衛(wèi)星進(jìn)行中轉(zhuǎn)傳輸,從而很大程度上提高衛(wèi)星數(shù)據(jù)的傳輸效率以及安全性。所以,全球天基測控技術(shù)在當(dāng)前軍事領(lǐng)域以及國家建設(shè)當(dāng)中有良好的應(yīng)用。

        全球天基測控技術(shù)中應(yīng)用中主要包括境內(nèi)地面站系統(tǒng)以及中繼系統(tǒng)兩大部分,而其在具體數(shù)據(jù)通信中,地面站系統(tǒng)可以與地面測控目標(biāo)直接進(jìn)行通信,中繼站系統(tǒng)也可以通過地面站系統(tǒng)與測控目標(biāo)完成通信和測控。但是,在實(shí)際的測控通信中,地面站系統(tǒng)還存在有不可視區(qū)域,不可視區(qū)域中,地面站系統(tǒng)不能夠?qū)μ旎鶞y控目標(biāo)進(jìn)行通信和測控,所以在天基測控技術(shù)當(dāng)前的應(yīng)用和發(fā)展過程中,應(yīng)該建立星地以及星間鏈路,從而實(shí)現(xiàn)全球天基測控技術(shù)中全方位的定位監(jiān)測。

        3 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在天基測控技術(shù)當(dāng)中的具體應(yīng)用

        北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的建立和布置為飛行器天基測控以及衛(wèi)星通信帶來了便利條件,所以在天基測控技術(shù)發(fā)展中應(yīng)用到北斗導(dǎo)航系統(tǒng),對于天基測控系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。當(dāng)前,相關(guān)研究專家已經(jīng)試驗(yàn)研究了基于北斗衛(wèi)星的空間飛行器天基測控系統(tǒng),利用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的有效結(jié)合,對全球天基測控系統(tǒng)的飛行器進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測, 其中包括飛行軌跡、時序狀態(tài)以及設(shè)備實(shí)時工作狀態(tài)監(jiān)測等內(nèi)容,從而實(shí)現(xiàn)了天基測控技術(shù)的功能優(yōu)化。以下圖1 基于北斗衛(wèi)星的空間飛行器天基測控系統(tǒng)為基于北斗衛(wèi)星的空間飛行器天基測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

        圖1 基于北斗衛(wèi)星的空間飛行器天基測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        通過圖1進(jìn)行分析,系統(tǒng)主要包括監(jiān)控中心系統(tǒng)、全球天基測控飛行器系統(tǒng)以及北斗衛(wèi)星系統(tǒng)三部分組成,通過系統(tǒng)三部分的連接工作,實(shí)現(xiàn)北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)與空間飛行器天基測控系統(tǒng)的有效結(jié)合。在北斗衛(wèi)星空間飛行器天基測控系統(tǒng)具體功能實(shí)現(xiàn)中,在天基測控系統(tǒng)中安裝有北斗衛(wèi)星測控終端以及相控陣天線,從而實(shí)現(xiàn)了天基測控系統(tǒng)與北斗衛(wèi)星之間的聯(lián)系,并且通過相控陣天線來完成數(shù)據(jù)獲取和指令傳輸。另外,北斗衛(wèi)星還與地面站監(jiān)控系統(tǒng)相互聯(lián)系,地面站監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星的良好定位和命令發(fā)送,從而實(shí)現(xiàn)地面系統(tǒng)與飛行器天基測控系統(tǒng)之間的聯(lián)系。在整個系統(tǒng)當(dāng)中北斗衛(wèi)星系統(tǒng)起到了中繼站的作用,加強(qiáng)了空間飛行器天基測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信效率以及數(shù)據(jù)通訊安全。以下是對基于北斗衛(wèi)星的空間飛行器天基測控系統(tǒng)的具體分析。

        3.1 地面監(jiān)控系統(tǒng)

        在基于北斗衛(wèi)星的空間飛行器天基測控系統(tǒng)正常運(yùn)行工作中,地面監(jiān)控系統(tǒng)起到了非常關(guān)鍵的作用。其主要功能就是為了實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控站中心與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之間的聯(lián)系,從而對空間飛行器天基系統(tǒng)參數(shù)回來的監(jiān)控信息進(jìn)行接收、分析、研究以及儲存,并且客觀的分析天基測控系統(tǒng)飛行器裝置的具體工作狀態(tài)。而地面監(jiān)控系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)分析以及飛行器分析之后,根據(jù)分析結(jié)果回傳正確的執(zhí)行指令,完成地面控制工作。

        3.2 北斗衛(wèi)星系統(tǒng)

        在整個北斗衛(wèi)星的空間飛行器天基測控系統(tǒng)中,北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中的北斗衛(wèi)星起到了天基中繼的作用,對信息進(jìn)行中轉(zhuǎn)處理和發(fā)送。在基于北斗衛(wèi)星的空間飛行器天基測控系統(tǒng)結(jié)合研究中發(fā)現(xiàn),單獨(dú)的一顆北斗衛(wèi)星不足以滿足天基測控系統(tǒng)全部飛行器的鏈接覆蓋,所以在實(shí)際的設(shè)計(jì)中將所有的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星都計(jì)算在天基測控系統(tǒng)之內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星能夠?qū)υ旎鶞y控系統(tǒng)的飛行器進(jìn)行全面的連接和覆蓋,從而保證飛行器獲取信息更加全面。

        3.3 天基空間飛行器系統(tǒng)

        天基空間飛行器系統(tǒng)原太基測控系統(tǒng)的升級版,其升級內(nèi)容主要包括兩個方面。其一,天基測控系統(tǒng)中安裝應(yīng)用了北斗衛(wèi)星通信終端北斗衛(wèi)星通信終端,極大程度上解決了傳統(tǒng)全球天基測控系統(tǒng)的通訊質(zhì)量不佳的問題,也保證了天基測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸更加高效也更加安全。其二,天基測控系統(tǒng)中安裝應(yīng)用了線控陣天線,也能夠?qū)崿F(xiàn)指令發(fā)送和接收功能。

        天基空間飛行器系統(tǒng)中應(yīng)用了北斗衛(wèi)星通信模塊以及相控陣天線技術(shù),完成了以下幾方面功能提升;1.對飛行器飛行位置進(jìn)行合理的判斷,并合理的計(jì)算出天線指向角。2.對全球天基測控系統(tǒng)的整體工作數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集,其中包括飛行器位置、速度、姿態(tài)、工作參數(shù)等數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)傳輸給北斗中繼站,最終傳輸?shù)降孛嫦到y(tǒng)。

        4 結(jié)束語

        本文筆者詳細(xì)分析基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的全球天基測控,分析系統(tǒng)的具體組成和功能。通過北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了全球天基測控技術(shù)的升級,完成數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化和測控優(yōu)化。希望本文能夠?qū)诒倍穼?dǎo)航系統(tǒng)的全球天基測控技術(shù)發(fā)展有所幫助。

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