航天测控网由哪几部分组成?

来源:百度文库 编辑:16楼社区 时间:2019/09/26 10:07:46
航天测控网由哪几部分组成?分哪几种类型?今后发展趋势如何?
航天测控网是完成运载火箭、航天器跟踪测轨、遥测信号接收与处理、遥控信号发送任务的综合电子系统。由于地球曲率的影响,以无线电微波传播为基础的测控系统,用一个地点的地面站不可能实现对运载火箭,航天器进行全航程观测,需要用分布在不同地点的多个地面站“接力”连接才能完成测控任务。航天测控网由多个测控站、测控中心和通信系统构成。测控站直接对运载火箭、航天器实施跟踪测轨、遥测信号接收、发送遥控指令和注入数据。测控中心对各测控站进行任务管理;将测量数据汇集连接,进行分析处理和信息生成;向各测控站发送时间统一勤务信号,即时统信号。通信系统完成测控中心与各测控站发射控制中心,航天器回收场指挥站之间的数据、图像和语音传输。通信系统采用有线、无线和卫星通信等多种手段,专用于测控网。测控中心从发射指挥中心获取发射进程信息,接受发射控制中心的统一任务调度。
航天测控网依据其分布地点可分为地基测控网和天基测控网。在地基测控网中,各测控站设在陆地、海上测量船和飞机上,用有线、无线和卫星通信手段实现通信连接。天基测控网以跟踪与数据中继卫星和全球卫星定位系统为依托,各个地面测控网功能由卫星上的设备去实现,由卫星通信完成通信连接。地基网中的每个测控网的覆盖范围极为有限,布局和维护困难,测控费用高。天基测控网能实现对运载火箭及中、低轨道航天器的测控任务,覆盖率高,使用方便。
航天测控网依据其测控任务可分为运载火箭测控网、航天器测控网、载人航天测控网和深空测控网。它们因任务的测控要求不同,测控站点布局、设备配置、设备性能会有所差异但若无线电空间接口和数据格式相同时,可以相互兼容共用。运载火箭发射时,要求对发射段全航程测控覆盖,目标具有高加速性和高动态。航天器运行时,则只要求每天进行数次定时测控。载人航天要求对发射入轨、返回着陆进行全航程测控覆盖,对空间运行段进行不低于15%的轨道测控覆盖,并要求有话音、电视、图像和双向数据传输信道。深空测控网无线电波传输距离很远,要求有30-100米大口径跟踪天线。
在单一功能的测控站中,配置有一种或几种独立测量功能的设备,如单脉冲测量雷达、连续波测量雷达、电影经纬仪和计算机遥测站等。在综合测控站中,配置有统一使用一个无线电载波综合进行跟踪测轨、遥测和遥控的统一S波段测控系统。
国际航天合作促进了国际测控业务协作。各航天国家测控设备的体制、无线电空间接口(频率、调制方式等)、信号和数据格式都正在实现国际标准化、通用化。分散的测控体制正走向综合、统一,通过数据加密保护各自的数据主权。
美、俄相继建立了全球卫星定位系统,即GPS和GLONASS。现今,已在几种重复使用运载火箭、重复使用运载器试验验证机上试用了全球卫星定位系统,将来还会在各种运载火箭、重复使用运载器、航天器上广泛使用全球卫星定位系统。
数据中继卫星是转发地面站对中、低轨道运载器以及航天器测控信号和数据的同步轨道通信卫星。它相当于把地面上的测控站升高到地球同步轨道高度。三颗数据中继卫星便能形成全球测控的天基网。20世纪80年代以来,美国的“跟踪与数据中继卫星系统”在其航天测控中发挥了巨大作用。21世纪,天基测控网将取代分散庞大的地面测控网。数据中继卫星具有空间数据汇集、转发、交换接收和组网等各种业务能力,将地面的国际互连网与空间用户连通。
在两级和单级可重复使用运载器中,测控功能归入运载器健康管理系统,它能强化运载器自主测控、自我管理,自动保健功能。在飞行中,测控数据直接在运载器上记录,处理后可用于飞行性能评价,故障诊断。当某部分出现故障和性能降低时,健康管理系统能自动诊断确认,隔离故障部件,重新构造工作系统。飞行中,由一条经数据中继卫星转发的双向无线电数字通信线路接入到地面任务管理中心的信息网络,实现数据、图像、电视和电话等信息互连。业务人员可以及时了解运载器运行情况,进行健康咨询,辅助空间作业。在维护厂房中,由一条光缆通信线路接入到检测维护信息网络,重放和详细处理运载器上记录的测控数据,详细进行健康检查,制定维护方案,此时,测控能发挥更大的作用。
转 ???自:《叩开太空之门—航天科技知识问答》