现代航天遥测技术

第1章 绪 论 ……………………………………………………… 1
1 . 1 航天遥测系统概念 …………………………………………… 1
1 . 2 航天遥测发展历程 …………………………………………… 2
1 . 2 . 1 遥测技术的发展 ………………………………………… 2
1 . 2 . 2 我国遥测系统的发展 …………………………………… 4
1 . 2 . 3 遥测系统的未来发展 …………………………………… 5
1 . 3 现代航天遥测系统组成 ……………………………………… 7
1 . 3 . 1 数据采集 ………………………………………………… 8
1 . 3 . 2 数据传输 ………………………………………………… 9
1 . 3 . 3 数据处理、 显示及记录 ……………………………… 1 1
1 . 4 现代航天遥测系统分类 …………………………………… 1 1
1 . 5 现代航天遥测系统特点 …………………………………… 1 3
1 . 6 航天遥测系统作用 ………………………………………… 1 4
参考文献 …………………………………………………………… 1 7
第2章 航天遥测技术基础 ………………………………………… 1 8
2 . 1 参数测量及数据采集 ……………………………………… 1 8
2 . 1 . 1 信息与信息量 ………………………………………… 1 8
2 . 1 . 2 信号的描述及分类 …………………………………… 1 9
2 . 2 信息论简述 ………………………………………………… 2 3
2 . 2 . 1 参数测量 ……………………………………………… 2 3
2 . 2 . 2 数据采集 ……………………………………………… 2 4
2 . 3 信息编码 …………………………………………………… 2 8
目 录
·8 ·
2 . 3 . 1 信源编码 ……………………………………………… 2 8
2 . 3 . 2 信源加密 ……………………………………………… 3 6
2 . 3 . 3 信道编码 ……………………………………………… 5 4
2 . 4 遥测传输链路基础 ………………………………………… 6 7
2 . 4 . 1 传输方程 ……………………………………………… 6 7
2 . 4 . 2 噪声分析 ……………………………………………… 6 9
2 . 4 . 3 遥测传输链路设计 …………………………………… 7 5
2 . 5 信号调制与检测 …………………………………………… 7 6
2 . 5 . 1 信号调制 ……………………………………………… 7 6
2 . 5 . 2 遥测信号复用 ………………………………………… 9 7
2 . 5 . 3 遥测信号检测 ………………………………………… 1 0 0
2 . 5 . 4 遥测信号同步 ………………………………………… 1 0 8
参考文献 ………………………………………………………… 1 1 4
第3章 现代航天遥测系统 ……………………………………… 1 1 6
3 . 1 概述 ………………………………………………………… 1 1 6
3 . 1 . 1 航天遥测系统的发展演变 …………………………… 1 1 6
3 . 1 . 2 现代遥测需解决的问题及未来发展趋势 …………… 1 2 7
3 . 2 系统工作原理 ……………………………………………… 1 3 1
3 . 2 . 1 遥测发送端 …………………………………………… 1 3 1
3 . 2 . 2 遥测接收端 …………………………………………… 1 3 1
3 . 2 . 3 遥测系统信息传输模型 ……………………………… 1 3 7
3 . 3 系统总体设计 ……………………………………………… 1 3 9
3 . 3 . 1 航天器轨道与空间环境 ……………………………… 1 3 9
3 . 3 . 2 测量需求分析 ………………………………………… 1 5 7
3 . 3 . 3 遥测数据率论证 ……………………………………… 1 5 8
3 . 3 . 4 传输体制选择 ………………………………………… 1 6 0
3 . 3 . 5 传输频率选择 ………………………………………… 1 6 2
3 . 3 . 6 链路设计 ……………………………………………… 1 6 8
3 . 3 . 7 六性设计 ……………………………………………… 1 7 5
现代航天遥测技术
·9 ·
3 . 4 导弹火箭遥测系统 ………………………………………… 2 0 9
3 . 4 . 1 导弹火箭遥测系统的作用 …………………………… 2 1 0
3 . 4 . 2 导弹火箭遥测的特点 ………………………………… 2 1 1
3 . 4 . 3 测量与传输体制 ……………………………………… 2 1 4
3 . 4 . 4 导弹火箭遥测系统组成和工作原理 ………………… 2 4 8
3 . 4 . 5 导弹火箭遥测系统设计中的若干问题 ……………… 2 4 9
3 . 4 . 6 再入遥测系统 ………………………………………… 2 6 3
3 . 5 卫星飞船遥测系统 ………………………………………… 2 7 6
3 . 5 . 1 卫星飞船遥测系统的作用 …………………………… 2 7 7
3 . 5 . 2 卫星飞船遥测的特点 ………………………………… 2 7 7
3 . 5 . 3 遥测体制的选择 ……………………………………… 2 7 8
3 . 5 . 4 系统组成和工作原理 ………………………………… 2 8 0
3 . 5 . 5 卫星飞船遥测系统设计中的若干问题 ……………… 2 8 6
3 . 6 临近空间遥测系统 ………………………………………… 2 8 8
3 . 6 . 1 临近空间遥测系统的作用 …………………………… 2 8 8
3 . 6 . 2 临近空间遥测的特点 ………………………………… 2 8 8
3 . 6 . 3 遥测体制的选择 ……………………………………… 2 9 0
3 . 6 . 4 系统组成和工作原理 ………………………………… 2 9 6
3 . 6 . 5 临近空间遥测系统设计中的若干问题 ……………… 2 9 7
3 . 7 深空遥测系统 ……………………………………………… 3 0 2
3 . 7 . 1 深空遥测系统的作用 ………………………………… 3 0 2
3 . 7 . 2 深空遥测的特点 ……………………………………… 3 0 3
3 . 7 . 3 深空遥测体制选择 …………………………………… 3 0 6
3 . 7 . 4 深空遥测系统组成及关键技术 ……………………… 3 1 8
3 . 7 . 5 深空遥测系统的技术发展趋势 ……………………… 3 2 8
3 . 8 天基遥测系统 ……………………………………………… 3 4 0
3 . 8 . 1 天基遥测系统的作用 ………………………………… 3 4 1
3 . 8 . 2 天基遥测系统的特点 ………………………………… 3 4 5
3 . 8 . 3 天基遥测体制的选择 ………………………………… 3 4 8
目 录
· 1 0·
3 . 8 . 4 天基遥测系统组成和工作原理 ……………………… 3 5 9
3 . 8 . 5 天基遥测系统设计中的若干问题 …………………… 3 6 4
3 . 9 航天遥测技术在无人机领域的应用 ……………………… 3 6 4
3 . 9 . 1 无人机遥测系统的作用与特点 ……………………… 3 6 4
3 . 9 . 2 无人机遥测系统的发展现状与趋势 ………………… 3 6 5
3 . 9 . 3 无人机系统设计中的若干问题 ……………………… 3 6 6
参考文献 ………………………………………………………… 3 6 9
第4章 遥测传感器 ……………………………………………… 3 7 3
4 . 1 概述 ………………………………………………………… 3 7 3
4 . 1 . 1 传感器的地位和作用 ………………………………… 3 7 3
4 . 1 . 2 传感器的分类 ………………………………………… 3 7 6
4 . 1 . 3 传感器的静态特性 …………………………………… 3 7 6
4 . 1 . 4 传感器的动态特性 …………………………………… 3 7 8
4 . 2 航天遥测传感器和变换器 ………………………………… 3 8 0
4 . 2 . 1 液位传感器 …………………………………………… 3 8 0
4 . 2 . 2 温度传感器 …………………………………………… 3 9 8
4 . 2 . 3 加速度传感器 ………………………………………… 4 1 9
4 . 2 . 4 压力传感器 …………………………………………… 4 5 1
4 . 2 . 5 位移传感器 …………………………………………… 4 6 8
4 . 2 . 6 热流传感器 …………………………………………… 4 7 9
4 . 2 . 7 烧蚀传感器 …………………………………………… 4 8 9
4 . 2 . 8 流量传感器 …………………………………………… 4 9 8
4 . 2 . 9 噪声传感器 …………………………………………… 5 1 6
4 . 2 . 1 0 信号变换器 ………………………………………… 5 2 9
4 . 3 传感器在航天型号中的典型应用 ………………………… 5 3 0
4 . 3 . 1 液位传感器典型应用 ………………………………… 5 3 0
4 . 3 . 2 温度传感器典型应用 ………………………………… 5 3 6
4 . 3 . 3 加速度传感器典型应用 ……………………………… 5 4 1
4 . 3 . 4 热流传感器典型应用 ………………………………… 5 4 2
现代航天遥测技术
· 1 1·
4 . 3 . 5 烧蚀传感器典型应用 ………………………………… 5 4 3
4 . 3 . 6 相对行程传感器典型应用 …………………………… 5 4 4
4 . 3 . 7 光学传感器典型应用 ………………………………… 5 4 5
4 . 4 遥测传感器的发展趋势分析 ……………………………… 5 4 6
参考文献 ………………………………………………………… 5 4 9
第5章 数据采编与调制发射 …………………………………… 5 5 2
5 . 1 遥测数字信息的传输 ……………………………………… 5 5 2
5 . 1 . 1 常规遥测信息传输 …………………………………… 5 5 2
5 . 1 . 2 图像信息传输 ………………………………………… 5 6 7
5 . 1 . 3 内测弹道信息传输 …………………………………… 5 6 9
5 . 2 数据综合技术 ……………………………………………… 5 7 8
5 . 2 . 1 多路信号采集 ………………………………………… 5 7 8
5 . 2 . 2 高速总线互联 ………………………………………… 5 8 1
5 . 2 . 3 信号存储与处理 ……………………………………… 6 0 4
5 . 2 . 4 遥测格式及生成 ……………………………………… 6 0 8
5 . 3 调制与发射技术 …………………………………………… 6 1 6
5 . 3 . 1 调前滤波 ……………………………………………… 6 1 6
5 . 3 . 2 载波调制 ……………………………………………… 6 2 2
5 . 4 数据压缩 …………………………………………………… 6 5 0
5 . 4 . 1 数据压缩指标 ………………………………………… 6 5 0
5 . 4 . 2 无损压缩 ……………………………………………… 6 5 0
5 . 4 . 3 图像压缩标准J P E G 2 0 0 0工作原理 ………………… 6 5 0
5 . 4 . 4 视频压缩标准 H . 2 6 4工作原理 …………………… 6 5 2
参考文献 ………………………………………………………… 6 5 4
第6章 遥测天线 ………………………………………………… 6 5 5
6 . 1 概述 ………………………………………………………… 6 5 5
6 . 2 遥测天线基本参量 ………………………………………… 6 5 6
6 . 2 . 1 天线方向图 …………………………………………… 6 5 6
目 录
· 1 2·
6 . 2 . 2 方向性系数 …………………………………………… 6 6 0
6 . 2 . 3 天线增益 ……………………………………………… 6 6 2
6 . 2 . 4 天线阻抗 ……………………………………………… 6 6 3
6 . 2 . 5 天线极化 ……………………………………………… 6 6 5
6 . 2 . 6 天线效率 ……………………………………………… 6 6 7
6 . 2 . 7 天线带宽 ……………………………………………… 6 6 8
6 . 3 遥测天线类型 ……………………………………………… 6 6 9
6 . 3 . 1 地面遥测天线 ………………………………………… 6 6 9
6 . 3 . 2 弹载遥测天线 ………………………………………… 6 7 1
6 . 3 . 3 箭载遥测天线 ………………………………………… 6 7 3
6 . 3 . 4 星载遥测天线 ……………………………………… 6 7 5
6 . 4 遥测天线设计 ……………………………………………… 6 8 0
6 . 4 . 1 波导裂缝阵天线设计 ………………………………… 6 8 0
6 . 4 . 2 微带天线设计 ………………………………………… 6 9 9
6 . 4 . 3 相控阵天线设计 ……………………………………… 7 0 8
6 . 4 . 4 反射面天线设计 ……………………………………… 7 3 3
6 . 5 新型遥测天线 ……………………………………………… 7 4 0
6 . 5 . 1 透镜天线 ……………………………………………… 7 4 0
6 . 5 . 2 可重构天线 …………………………………………… 7 4 8
6 . 6 遥测天线的结构、 热设计 ………………………………… 7 5 4
6 . 6 . 1 遥测天线的结构设计 ………………………………… 7 5 4
6 . 6 . 2 遥测天线的电、 机、 热一体化设计 ………………… 7 5 6
6 . 6 . 3 遥测天线的环境试验 ………………………………… 7 5 7
6 . 6 . 4 可靠性工作 …………………………………………… 7 5 9
6 . 7 遥测天线的测量 …………………………………………… 7 6 0
6 . 7 . 1 天线电参数测量 ……………………………………… 7 6 0
6 . 7 . 2 远场测量技术 ………………………………………… 7 6 1
6 . 7 . 3 紧缩场测量技术 ……………………………………… 7 6 3
6 . 7 . 4 平面近场测量技术 …………………………………… 7 6 5