張維

摘要：針對(duì)中國新一代運(yùn)載火箭發(fā)射軌道多樣、外部環(huán)境日益復(fù)雜、上行控制和空間環(huán)境安全要求逐步提高等發(fā)展特點(diǎn)，以及高碼率、高覆蓋、高精度的測(cè)控需求，研究了人基測(cè)控、多音組合編碼安控、高效遙測(cè)和測(cè)控?cái)?shù)傳一體化等幾種運(yùn)載火箭測(cè)控新技術(shù)的應(yīng)用前景;從工程的角度，提出了中國運(yùn)載火箭測(cè)控系統(tǒng)發(fā)展思路和人地一體化的測(cè)控體系結(jié)構(gòu);并就測(cè)控系統(tǒng)資源配置與使用模式、新型測(cè)控體制和測(cè)控手段、遙測(cè)和安控頻段等重點(diǎn)發(fā)展方向簡(jiǎn)述了作者的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)載火箭;測(cè)控系統(tǒng);人基測(cè)控

1引言

中國的運(yùn)載火箭測(cè)控系統(tǒng)是從導(dǎo)彈測(cè)控系統(tǒng)發(fā)展起來的，起步于20世紀(jì)50年代，經(jīng)歷了引進(jìn)仿制、自主研發(fā)、提高發(fā)展等3個(gè)階段。目前，現(xiàn)有的酒泉、太原、西昌3個(gè)航天發(fā)射場(chǎng)己圓滿完成了180余次各型運(yùn)載火箭發(fā)射任務(wù)，發(fā)射場(chǎng)和各射向任務(wù)航區(qū)擁有固定、車載、船載等85套光學(xué)和無線電測(cè)控設(shè)備，己形成比較完備的運(yùn)載火箭測(cè)控系統(tǒng)。

2運(yùn)載火箭測(cè)控新技術(shù)

新的測(cè)控需求促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，近年來取得突破并逐步用于工程任務(wù)的新技術(shù)主要集中在以下幾方面：

1）天基測(cè)控技術(shù)。

隨著我國北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和天鏈一號(hào)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的建成運(yùn)行，天基測(cè)控技術(shù)正成為大力推廣應(yīng)用的重點(diǎn)。UNSS（Ulobal Navigation Satel-lite場(chǎng)stem，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）在運(yùn)載火箭上的成功應(yīng)用，不但提高了整個(gè)飛行軌道的測(cè)量精度，同時(shí)也為簡(jiǎn)化航區(qū)的地而外測(cè)設(shè)備奠定了基礎(chǔ);而數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的應(yīng)用，將在大范圍、長(zhǎng)弧段內(nèi)為運(yùn)載火箭提供數(shù)據(jù)傳輸手段?！笆晃濉逼趩枺黄屏思dS頻段共形相控陣天線關(guān)鍵技術(shù)，并于2012年2次成功開展了CZ-3 A系列運(yùn)載火箭遙測(cè)數(shù)據(jù)的中繼衛(wèi)星傳輸試驗(yàn)，傳輸速率256 kbit/s。目前，正在開展基于中繼衛(wèi)星Ka頻段的運(yùn)載火箭遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究，預(yù)期傳輸速率可達(dá)2-5M bit/s;同時(shí)，還將開展基于中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的前向安控關(guān)鍵技術(shù)研究，解決地而安控覆蓋能力有限的問題。

2）多音組合編碼調(diào)頻安控技術(shù)。

自20世紀(jì)60年代中國自行研制154一期安全遙控系統(tǒng)起，經(jīng)過多年發(fā)展，盡管設(shè)備可靠性得到很大改善，但其調(diào)制體制一直沒變。為進(jìn)一步提高安全控制的可靠性，在新發(fā)射場(chǎng)建設(shè)中，參照美國主字母安全遙控體制，提出了一種改進(jìn)型主字母安全遙控體制，即多音組合編碼調(diào)頻體制。該體制采用15單音選4組成1個(gè)字母，可定義1 365個(gè)字母，從中選擇若十個(gè)字母組成1條指令。由于指令的每個(gè)字母是由特定的4個(gè)單音組合的，而靶場(chǎng)電磁環(huán)境很難產(chǎn)生特定的字母單音組合，因此，虛指令概率大大降低。

3運(yùn)載火箭測(cè)控系統(tǒng)發(fā)展構(gòu)想

針對(duì)新型、多類運(yùn)載火箭的發(fā)展，測(cè)控系統(tǒng)也需要進(jìn)行優(yōu)化和發(fā)展，其總體思路是：進(jìn)一步優(yōu)化測(cè)控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，大力推進(jìn)新技術(shù)應(yīng)用，合理發(fā)展實(shí)況景象測(cè)量，適當(dāng)擴(kuò)展運(yùn)載火箭測(cè)控頻段，構(gòu)建手段多樣、配置優(yōu)化、性能最優(yōu)、安全可靠的天地一體化運(yùn)載火箭測(cè)控系統(tǒng)。

3.1運(yùn)載火箭測(cè)控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

我國己經(jīng)建成了覆蓋亞太區(qū)域的北斗二號(hào)區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以及東、中、西3星組網(wǎng)的準(zhǔn)全球覆蓋中繼衛(wèi)星系統(tǒng)。天基測(cè)控手段的成熟應(yīng)用，將為地而測(cè)控系統(tǒng)的組成優(yōu)化創(chuàng)造良好條件，未來我國運(yùn)載火箭測(cè)控總體上采用天地基測(cè)控相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)（圖1）。天基主要采用中繼衛(wèi)星系統(tǒng)和以北斗二號(hào)導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)的UNSS測(cè)量手段，重點(diǎn)解決覆蓋范圍和全程測(cè)量精度問題。地基首區(qū)主要采用光學(xué)、雷達(dá)、遙測(cè)、遙控等手段，重點(diǎn)解決運(yùn)載火箭發(fā)射初段中繼天線覆蓋受限，首區(qū)安全測(cè)量與控制問題;航區(qū)主要采用遙測(cè)手段，重點(diǎn)保證運(yùn)載火箭飛行關(guān)鍵段的可靠監(jiān)視問題，逐步弱化直至取消航區(qū)地而外測(cè)手段。

3.2新型測(cè)控體制的應(yīng)用

1）積極推廣多音組合編碼調(diào)頻安控體制在其他靶場(chǎng)的應(yīng)用。建設(shè)中的海南發(fā)射場(chǎng)安全遙控己經(jīng)采用多音組合編碼調(diào)頻體制，太原發(fā)射場(chǎng)也即將采用多音組合編碼調(diào)頻安控體制，該體制具有安全性好、可靠性高、抗十?dāng)_能力強(qiáng)的特點(diǎn)。測(cè)控系統(tǒng)計(jì)劃在“十二五”末期啟動(dòng)酒泉發(fā)射場(chǎng)和西昌發(fā)射場(chǎng)安控?fù)Q代，在“十三五”中期將安控體制全而更新為多音組合編碼調(diào)頻安控體制。

2）進(jìn)一步完善測(cè)控?cái)?shù)傳一體化技術(shù)。上而級(jí)運(yùn)載火箭測(cè)控的發(fā)展思路應(yīng)與衛(wèi)星測(cè)控趨于一致或兼容，有利于綜合應(yīng)用地而測(cè)控資源，這就要求技術(shù)體制要兼容幾kbir/a到10Mbir/s的遙測(cè)信息傳輸，要適應(yīng)上而級(jí)短時(shí)大數(shù)據(jù)量傳輸與衛(wèi)星長(zhǎng)期應(yīng)用的特點(diǎn)。根據(jù)這種思路和需求，就是要發(fā)展箭星通用的測(cè)控?cái)?shù)傳一體化體制?！笆濉蹦┢谑紫韧瓿晌鞑秃Ｄ习l(fā)射場(chǎng)發(fā)射任務(wù)S頻段遙測(cè)設(shè)備和測(cè)控設(shè)備測(cè)控?cái)?shù)傳一體化改造，具備支持上而級(jí)運(yùn)載火箭測(cè)控能力;同時(shí)，不斷完善技術(shù)體制，適時(shí)在衛(wèi)星中推廣應(yīng)用。

3.3合理增強(qiáng)實(shí)況景象測(cè)量能力

隨著首區(qū)反射式動(dòng)目標(biāo)測(cè)量脈沖雷達(dá)、UNSS測(cè)量等無線電測(cè)量設(shè)備的使用，對(duì)光學(xué)設(shè)備彈道測(cè)量功能的需求逐步降低;而光學(xué)飛行實(shí)況景象測(cè)量功能具有無線電設(shè)備無法比擬的優(yōu)勢(shì)，能夠直接反映運(yùn)載火箭飛行狀態(tài)，為任務(wù)指揮和故障分析提供更好的條件。因此，發(fā)射場(chǎng)光學(xué)測(cè)量設(shè)備功能將由彈道測(cè)量為主向?qū)崨r景象測(cè)量為主發(fā)展，但因易受天氣影響制約，將進(jìn)一步加強(qiáng)紅外測(cè)量手段的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)由可見光測(cè)量向多譜段綜合測(cè)量的轉(zhuǎn)變?nèi)铡ν瑫r(shí)，支持運(yùn)載火箭發(fā)展箭載高清圖像測(cè)量，為運(yùn)載火箭飛行狀態(tài)判別及飛行故障識(shí)別、定位提供更為直觀的依據(jù)。

4結(jié)語

由于我國運(yùn)載火箭的標(biāo)準(zhǔn)化和型號(hào)的穩(wěn)定性，使測(cè)控系統(tǒng)的技術(shù)體制和狀態(tài)也保持了長(zhǎng)期的穩(wěn)定。當(dāng)前，多類新型運(yùn)載火箭正在研發(fā)，新的功能和應(yīng)用形態(tài)不斷出現(xiàn)，這必將帶來測(cè)控需求的變化，而這種變化正是測(cè)控系統(tǒng)優(yōu)化體系結(jié)構(gòu)、發(fā)展技術(shù)體制、研究應(yīng)用新技術(shù)、不斷提高綜合能力的驅(qū)動(dòng)和機(jī)遇，也預(yù)示著新一代運(yùn)載火箭測(cè)控系統(tǒng)將會(huì)很快出現(xiàn)。

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