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深空测控通信系统设计原理与方法【深空测控通信系统设计原理与方法】《深空测控通信系统设计原理与方法》是2015年清华大学出版社出版的书籍 ， 作者是李海涛 。
基本介绍书名：深空测控通信系统设计原理与方法
作者：李海涛
ISBN：9787302381860
定价：98
出版社：清华大学出版社
出版时间：2015.06.05
内容简介全书共分为9章 。第1章绪论 ， 介绍了深空探测和深空测控通信的概念； 第2章深空测控通信系统概述 ， 介绍了天地一体的深空测控通信系统概念、全球深空测控网基本情况以及太空飞行器测控通信分系统概况等； 第3章深空测控通信基础知识 ， 着重介绍了深空测控通信相关的天文知识、时间与坐标系、无线电知识、深空测量和深空通信基础等； 第4章系统设计过程与方法 ， 借鉴国内外系统工程套用成果 ， 从系统工程方法论的角度描述了系统设计的过程与方法； 第5章天地测控通信系统链路设计 ， 论述针对特定深空探测任务的测控通信系统链路设计 ， 即根据地面深空测控通信系统性能和功能以及任务需求 ， 设计确定天地测控通信系统链路性能及参数的过程； 第6章链路损耗计算 ， 详细介绍了链路估算过程中 ， 準确评估计算大气损耗和设备损耗的原理和方法； 第7章链路噪声温度分析与估算 ， 重点探讨影响接收系统外部噪声温度的各种因素及其在链路计算过程中的估算方法； 第8章天地一体化链路设计与试验验证 ， 针对深空太空飞行器直接对地的测控通信情况 ， 通过实例介绍了天地一体化链路设计 ， 并总结了试验验证方法； 第9章未来深空测控通信技术发展 ， 结合未来深空测控通信需求 ， 对天线组阵技术、深空光通信技术、行星际网路技术、自主与认知技术、网路编码技术和太赫兹通信技术等深空测控通信新技术进行介绍和展望 。本书结合作者亲历的探月工程经验、相关科研成果以及国外航天大国和组织在深空测控通信方面所取得的技术成就 ， 对深空测控通信系统设计的原理和方法进行了较为全面系统的论述 ， 可供航天、电子通信等领域的科研人员和工程技术人员阅读参考 。前言仰望星空、探索宇宙是人类永恆追求的梦想 。随着科学技术水平的发展 ， 人类已经具备了通过航天活动来探索地球以外天体的能力 。深空探测是指脱离地球引力场 ， 进入太阳系空间和宇宙空间的探测活动 。我国嫦娥一号月球探测任务的圆满成功 ， 是继人造地球卫星、载人航天飞行取得成功之后我国航天事业发展的又一座里程碑 ， 也开启了中国人走向深空、探索宇宙奥秘的新时代 ， 标誌着我国已经进入世界具备深空探测能力的国家行列 。嫦娥二号和嫦娥三号任务的连续顺利实施 ， 进一步深化了我国深空探测成果； 探月工程三期再入返回飞行试验任务的圆满成功更是为三期工程的月球自动採样返回任务奠定了坚实的基础 。随着我国探月工程“绕、落、回”三步走战略的有序推进 ， 自主火星探测等深空探测任务也已提上了议事日程 。深空测控通信系统是对执行深空探测任务的太空飞行器进行跟蹤测量、监视控制和信息交换的专用系统 ， 其在深空探测任务中具有举足轻重和不可替代的地位和作用 。首先 ， 它是天地之间进行信息互动的唯一途径 ， 也是太空飞行器正常工作运行、充分发挥其套用效能的重要保证 。通过地面站建立地面与太空飞行器之间的天地无线通信链路 ， 完成对太空飞行器的跟蹤测量、遥测、遥控和天地数据通信业务 。其次 ， 它是深空探测体系的重要组成部分 ， 从深空太空飞行器发射入轨一直到全任务周期结束 ， 测控通信系统一直负责对太空飞行器进行操作管理 ， 提供长期的飞行状态监视和飞行控制 ， 并进行探测信息接收、处理和数据交换 。此外 ， 它还为相关係统提供太空飞行器精确轨道与姿态数据、遥测数据 ， 作为科学探测载荷套用数据处理的基準信息 。作为我国航天测控系统总体设计单位 ， 北京跟蹤与通信技术研究所组织深空测控科研团队 ， 不断跟蹤和研究国际深空测控通信技术 ， 先后完成了我国深空测控网的顶层设计以及历次探月任务的测控系统总体设计 ， 积累了深空测控通信系统设计的有益经验 。本书结合作者亲历的探月工程经验、相关科研成果以及国外航天大国和组织在深空测控通信方面所取得的技术成就 ， 从深空测控通信系统概念、技术基础知识、系统设计过程与方法、天地系统链路设计、链路损耗计算、链路噪声温度分析与估算、天地一体化链路设计与试验验证等方面进行了较为全面的论述 ， 试图从技术原理和方法层面为从事深空探测任务测控通信系统设计的工程技术人员提供一个相对比较完整的系统技术参考 。本书的主要特点是理论与实际相结合 ， 突出基础理论分析 ， 内容较为全面 ， 工程实用性强 。相信本书的出版不仅对从事深空测控通信领域的工程技术人员具有较高的参考价值 ， 而且对深空测控通信相关技术研究也具有一定的指导意义 。在本书的编写过程中 ， 北京跟蹤与通信技术研究所的樊敏、郝万宏、李赞、张波等提供了相关文献资料和有益帮助 ， 在此一併表示感谢 。由于编写时间紧促 ， 加之编者学识和水平有限 ， 书中难免有错误或疏漏之处 ， 诚请读者批评指正 。作者2014年7月目录第1章绪论1.1深空探测1.2深空测控通信参考文献第2章深空测控通信系统概述2.1深空测控通信系统的组成2.2太空飞行器测控通信系统2.2.1数据管理分系统2.2.2太空飞行器射频分系统2.3地面测控通信系统2.3.1地面深空测控站2.3.2深空任务飞行控制中心2.3.3地面通信网路参考文献第3章深空测控通信基础知识3.1天文知识3.1.1太阳系3.1.2太阳3.1.3行星际空间3.1.4行星3.1.5小行星和彗星3.1.6月球3.1.7火星3.2时间系统3.2.1世界时3.2.2原子时3.2.3测控通信时间术语3.2.4曆元3.3坐标系3.3.1天球坐标系3.3.2地球坐标系3.3.3月球坐标系3.3.4太阳坐标系3.3.5太空飞行器本体坐标系3.4无线电知识3.4.1电磁辐射3.4.2电磁频谱3.4.3射频3.4.4都卜勒效应3.4.5相位3.5深空测量基础3.6深空通信基础3.6.1锁相与相干3.6.2进入双向模式造成数据丢失3.6.3调製和解调、载波和副载波3.6.4信标3.6.5符号、比特和编码 3.6.6多路复用技术3.7深空测控通信术语参考文献第4章系统设计过程与方法4.1航天任务系统设计过程4.1.1NASA航天任务设计4.1.2ESA航天任务设计4.1.3中国航天任务设计4.2系统设计的方法4.2.1要求的确定4.2.2决策和评估準则4.2.3最最佳化和缩小规模选择4.2.4鲁棒性和灵活性4.2.5风险评估和缓解4.2.6确定设计余量4.2.7分析和权衡研究4.2.8技术性能测量4.3系统设计的约束4.4测控通信系统设计概念4.5测控通信系统设计过程4.5.1确定测控通信系统结构4.5.2测控通信链路设计参考文献第5章天地测控通信系统链路设计5.1测控通信链路的构成5.2链路设计基本原理5.2.1链路方程5.2.2副载波调製信号频谱5.2.3不同副载波波形的功率分配5.3链路指标分配5.3.1跟蹤门限与频宽5.3.2精度门限5.3.3数据门限5.4链路预算方法5.4.1接收功率计算5.4.2噪声温度计算5.4.3接收系统品质因数5.5链路余量5.5.1载波捕获余量5.5.2载波跟蹤余量5.5.3测速余量5.5.4测距余量5.5.5遥测和遥控余量附录5.1多音调相信号频谱结构推导附录5.2跟蹤正弦信号的经典锁相环(PLL)信噪比推导附录5.3正态误差函式表参考文献第6章链路损耗计算6.1大气损耗计算6.1.1空气和水汽损耗6.1.2电离层闪烁损耗6.1.3雨衰损耗6.1.4雾、云损耗6.1.5实测大气引起的衰减6.2设备损耗计算6.2.1指向误差对天线增益的影响6.2.2发射/接收馈线损耗6.2.3极化损耗6.2.4接收信号处理引起的损耗参考文献第7章链路噪声温度分析与估算7.1噪声温度的概念7.2外部噪声温度的测量和计算7.2.1大气噪声7.2.2黑体噪声7.2.3太阳噪声7.2.4银河系噪声7.2.5类噪声干扰7.3系统噪声温度7.3.1接收机有效输入噪声温度7.3.2系统噪声温度的测量7.3.3不同参考点系统噪声温度的归算7.4太空飞行器上应答机工作模式对转发噪声的影响7.4.1测距通道採用非相干AGC控制的情况7.4.2测距通道相干AGC控制7.4.3测距通道前採用限幅器的情况 7.4.4採用射频非相干AGC控制7.4.5採用射频相干AGC控制7.4.6不同模式对噪声影响的比较参考文献第8章天地一体化链路设计与试验验证8.1天地一体化链路设计8.1.1任务概述8.1.2测控通信要求8.1.3地面测控通信设施8.1.4太空飞行器测控通信分系统设计8.1.5天地一体化链路性能分析8.2天地一体化链路射频与调製规範8.3系统验证8.3.1地面验证8.3.2在轨太空飞行器验证参考文献第9章未来深空测控通信技术发展9.1天线组阵技术9.2深空光通信9.3行星际网路技术9.4自主与认知技术9.5网路编码技术9.6太赫兹通信技术参考文献附录A链路计算参数机率密度函式名词索引