利用罗塞塔探测器进行天线组阵试验可行性分析
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其 生命 的起 源 和演 化 ；从 空 间环 境 的性 质 和对 地 球 的潜 在风 险 ，到人 类 在 空 间 中长 期驻 留的 可 能
加 ，深空 通信单 程 的时 间 延 迟也 大 大 增 加 。地球
到冥 王 星 的单 程 通 信 时 延 大 于 ６ ５ ｍｉ。因此 对 ｈ８ ｎ 于深 空测 量 、控 制和 通 信技 术 而 言 ，实 时 的控制 和通 信都 不 可 能 实 现 。 为 保 证 遥 控 指 令 的 正 确 性 ，对数 据传输 和接 收的可靠 性要 求非 常高 。 ３ ）深 空探 测 获 得 大 量 的 科 学 数 据 ，需 要较
演 示 ，可考虑 借助 于 国外 深空 探 测 器进 行 天 线 组 阵试 验 ，本文 分析 了利 用 欧空 局 发 射 的彗 星探 测
低数据传输速率之下工作。
４ ）在 深 空探 测 中可 以利 用 多普 勒测 量 和距 离 测量 进 行 导 航 ，但 随 着 目标 距 离 的增 大 ，角 度 测量 引起 的 误 差 变 得 很 大 。 传 统 多 普 勒 和距 离 测量 技 术 需 要 良好 的 观 测 几 何 ，同 时 容 易 受
２０ ０ ８年 １ ２月
深 空探 测 研 究
ＤＥ Ｐ ＥＰ Ｓ ＡＣＥ ＥＸＰ Ｌ０ＲＡＴＬ ＯＮ
Ｄｅ ．２ ０８ ｃ ０
第 ６卷
第 ４期
Ｖｏ ． Ｎｏ ４ １６ ．
利用 罗塞塔探测器进行天线组阵试验可行性分析
徐 瑞 李海涛 尚海滨 乔
ｌ 北京 理工 大学 宇 航 科 学 技 术 学 院 ２ 北 京跟 踪 与 通 信 技 术 研 究 所 北京
１ ）深 空探 测 任 务 中通 讯 路 径 损 耗 巨 大 ，导 致接 收 的信 号非 常 微 弱 ，需 要使 用 新 的措 施 以增 加地 面站接 收信 号 的能 力 。
２ ）随 着深 空探 测 目标 与 地 球 之 间 的距 离 增
括星 系 、恒 星 、行 星 ） 的起 源 和演 化 ，到 地球 及
器罗 塞塔进 行天 线阵组 网 的可能性 。
Hale Waihona Puke １ 深 空 探 测通 信 系统 特 点
对深 空探测 中的 长远 目标 进行 测 控 通信 ，是 对 于测控通 信 系统 的一个 挑 战 ，其 要求 远 远 高 于
与普 通 的地 球航 天 器 间 的测 控 通 信 。因 此 ，必须
尽可 能地提 高通 信 链 路 和测 控 精 度 ，以满 足 日益 增多 和不 断发展 的深 空探 测 任 务 的需 求 。深 空探 测任 务 中测 控通 信具有 如下 特点 ：
高 的传输 速率将 探 测 结 果传 回地 球 ，但 由 于深 空 通信 存在 巨大 的距 离 损 耗 ，很 难获 得 较 大 的功 率 来 实现高 速 率 数 据 传 输 的需 要 ， 目前 只 能在 中 、
测 器 与地面进 行通 信 的经 济 、方 便 的 方式 。北 京 跟 踪 与通信技 术研 究 所 已经对 地 面 天线 组 阵 中 的 信 号 获取 、信 息 处 理 等 技 术 进 行 了 深 人 的研 究 。 为 了能够对 我们 目前 掌 握 的技 术 进 行 实 际 的飞 行
规模 阵 的 ２ ７个 天 线 ，与 戈 尔 德 斯 深 空 通 信 站 的 ７ ｍ 和 ２个 ３ ｍ 的天 线组 成 天 线 阵 ，提供 了 自航 ０ ４
天器任务发射以来最大 的数据返 回量 ，使 天线有
实际情况 ，为了能够对我们 目前掌握的天线组 阵技术进 行实 际的实验 验证 ，考虑 借助 于 国外深 空探测 器进行 天线组 阵试 验 ，本文分析 了利用欧空局发射的彗星探测器罗塞塔进行天线阵组网的可能性 。
关键 词 ：天 线 组 阵 ；试 验 验证 ；可 行 性 分 析
０ 引 言
开展深 空探 测 ，是 人类 认 识 自己 、 了解 太 阳 系和宇 宙起源 、探 索宇 宙 的奥 秘 的 重要 途 径 。从 ５ ０年 代末 开始 ，美 国和前 苏联 就 开始 对月 球 进行 探 测 ，其后进 行 了一 系 列 的深 空 探 测研 究 和探 测 器 的发 射 ，包 括行 星探 测 、行 星 际探 测 和小 行 星 与彗 星探测 。到 目前 为 止 ，已探 测 了除 冥 王 星外 的太 阳系其它 行 星以及部 分卫 星 、小 行 星和彗 星。 人类探 测空 问 有着 广 泛 而 深刻 的动 机 ，并 对 人 类科 学 的方方 面 面有 着 深远 影 响 ：从宇 宙 （ 包
性 ；从 太 阳系 中 是 否 存 在 或 曾 经 存 在 地 外 生 命 ，
到其他 恒星 系是否 有类 地行 星的迹 象 。
随着载 人 航 天 、月 球 探 测 取 得 重 大 的突 破 ， 开展 以月球探 测 为开 端 的 深空 探 测 活 动是 我 国航
天技 术发展 的必 然 选择 。深 空探 测 中 的测 控 通信 技术是 我 国未来 实施 深 空 探测 必 须 解决 的一 项 关 键 问题 ，天线 组 阵技 术 可 以提 供 一 种解 决 深 空 探
２０ 年１ 月 ０８ ２
深空探测研究
．９．
到 太 阳辐 射 压 等 的 严 重 影 响 。为 了 达 到 高 精 度 导航 ，可 以通 过 采 用 差 分 Ｖ Ｂ 技 术 等新 的测 量 ＬＩ
技术 来 实 现 。或 利 用 短 波 频 段 ，减 少 电 离 层 和 太 阳等 离 子 区 中带 电粒 子 影 响 ，提 高 无 线 电测 量 的精 度 。
栋 唐胜景
１０ ８ ００１ １０９ ００４
北京
摘
要 ：天线组 阵技术是实现深空通信 的一种经济 、方便的方式 ，其利 用分布在不 同地 点的多个天线组 成的阵列接收
来 自同一深 空探测器 的信号 ，并将各个天线接收 到的信号进行处理合成 ，从而获得所需 的高信噪 比接 收信号。根 据我国的
加 ，深空 通信单 程 的时 间 延 迟也 大 大 增 加 。地球
到冥 王 星 的单 程 通 信 时 延 大 于 ６ ５ ｍｉ。因此 对 ｈ８ ｎ 于深 空测 量 、控 制和 通 信技 术 而 言 ，实 时 的控制 和通 信都 不 可 能 实 现 。 为 保 证 遥 控 指 令 的 正 确 性 ，对数 据传输 和接 收的可靠 性要 求非 常高 。 ３ ）深 空探 测 获 得 大 量 的 科 学 数 据 ，需 要较
演 示 ，可考虑 借助 于 国外 深空 探 测 器进 行 天 线 组 阵试 验 ，本文 分析 了利 用 欧空 局 发 射 的彗 星探 测
低数据传输速率之下工作。
４ ）在 深 空探 测 中可 以利 用 多普 勒测 量 和距 离 测量 进 行 导 航 ，但 随 着 目标 距 离 的增 大 ，角 度 测量 引起 的 误 差 变 得 很 大 。 传 统 多 普 勒 和距 离 测量 技 术 需 要 良好 的 观 测 几 何 ，同 时 容 易 受
２０ ０ ８年 １ ２月
深 空探 测 研 究
ＤＥ Ｐ ＥＰ Ｓ ＡＣＥ ＥＸＰ Ｌ０ＲＡＴＬ ＯＮ
Ｄｅ ．２ ０８ ｃ ０
第 ６卷
第 ４期
Ｖｏ ． Ｎｏ ４ １６ ．
利用 罗塞塔探测器进行天线组阵试验可行性分析
徐 瑞 李海涛 尚海滨 乔
ｌ 北京 理工 大学 宇 航 科 学 技 术 学 院 ２ 北 京跟 踪 与 通 信 技 术 研 究 所 北京
１ ）深 空探 测 任 务 中通 讯 路 径 损 耗 巨 大 ，导 致接 收 的信 号非 常 微 弱 ，需 要使 用 新 的措 施 以增 加地 面站接 收信 号 的能 力 。
２ ）随 着深 空探 测 目标 与 地 球 之 间 的距 离 增
括星 系 、恒 星 、行 星 ） 的起 源 和演 化 ，到 地球 及
器罗 塞塔进 行天 线阵组 网 的可能性 。
Hale Waihona Puke １ 深 空 探 测通 信 系统 特 点
对深 空探测 中的 长远 目标 进行 测 控 通信 ，是 对 于测控通 信 系统 的一个 挑 战 ，其 要求 远 远 高 于
与普 通 的地 球航 天 器 间 的测 控 通 信 。因 此 ，必须
尽可 能地提 高通 信 链 路 和测 控 精 度 ，以满 足 日益 增多 和不 断发展 的深 空探 测 任 务 的需 求 。深 空探 测任 务 中测 控通 信具有 如下 特点 ：
高 的传输 速率将 探 测 结 果传 回地 球 ，但 由 于深 空 通信 存在 巨大 的距 离 损 耗 ，很 难获 得 较 大 的功 率 来 实现高 速 率 数 据 传 输 的需 要 ， 目前 只 能在 中 、
测 器 与地面进 行通 信 的经 济 、方 便 的 方式 。北 京 跟 踪 与通信技 术研 究 所 已经对 地 面 天线 组 阵 中 的 信 号 获取 、信 息 处 理 等 技 术 进 行 了 深 人 的研 究 。 为 了能够对 我们 目前 掌 握 的技 术 进 行 实 际 的飞 行
规模 阵 的 ２ ７个 天 线 ，与 戈 尔 德 斯 深 空 通 信 站 的 ７ ｍ 和 ２个 ３ ｍ 的天 线组 成 天 线 阵 ，提供 了 自航 ０ ４
天器任务发射以来最大 的数据返 回量 ，使 天线有
实际情况 ，为了能够对我们 目前掌握的天线组 阵技术进 行实 际的实验 验证 ，考虑 借助 于 国外深 空探测 器进行 天线组 阵试 验 ，本文分析 了利用欧空局发射的彗星探测器罗塞塔进行天线阵组网的可能性 。
关键 词 ：天 线 组 阵 ；试 验 验证 ；可 行 性 分 析
０ 引 言
开展深 空探 测 ，是 人类 认 识 自己 、 了解 太 阳 系和宇 宙起源 、探 索宇 宙 的奥 秘 的 重要 途 径 。从 ５ ０年 代末 开始 ，美 国和前 苏联 就 开始 对月 球 进行 探 测 ，其后进 行 了一 系 列 的深 空 探 测研 究 和探 测 器 的发 射 ，包 括行 星探 测 、行 星 际探 测 和小 行 星 与彗 星探测 。到 目前 为 止 ，已探 测 了除 冥 王 星外 的太 阳系其它 行 星以及部 分卫 星 、小 行 星和彗 星。 人类探 测空 问 有着 广 泛 而 深刻 的动 机 ，并 对 人 类科 学 的方方 面 面有 着 深远 影 响 ：从宇 宙 （ 包
性 ；从 太 阳系 中 是 否 存 在 或 曾 经 存 在 地 外 生 命 ，
到其他 恒星 系是否 有类 地行 星的迹 象 。
随着载 人 航 天 、月 球 探 测 取 得 重 大 的突 破 ， 开展 以月球探 测 为开 端 的 深空 探 测 活 动是 我 国航
天技 术发展 的必 然 选择 。深 空探 测 中 的测 控 通信 技术是 我 国未来 实施 深 空 探测 必 须 解决 的一 项 关 键 问题 ，天线 组 阵技 术 可 以提 供 一 种解 决 深 空 探
２０ 年１ 月 ０８ ２
深空探测研究
．９．
到 太 阳辐 射 压 等 的 严 重 影 响 。为 了 达 到 高 精 度 导航 ，可 以通 过 采 用 差 分 Ｖ Ｂ 技 术 等新 的测 量 ＬＩ
技术 来 实 现 。或 利 用 短 波 频 段 ，减 少 电 离 层 和 太 阳等 离 子 区 中带 电粒 子 影 响 ，提 高 无 线 电测 量 的精 度 。
栋 唐胜景
１０ ８ ００１ １０９ ００４
北京
摘
要 ：天线组 阵技术是实现深空通信 的一种经济 、方便的方式 ，其利 用分布在不 同地 点的多个天线组 成的阵列接收
来 自同一深 空探测器 的信号 ，并将各个天线接收 到的信号进行处理合成 ，从而获得所需 的高信噪 比接 收信号。根 据我国的