第1章 航天测控系统概述
测控系统概念
第一章1.1测控系统的概念测控系统是现代检测技术与现代控制技术发展的必然和现实的需要，是以检测为基础，以传输途径，以处理为手段，以控制为目的的闭环系统。
测控系统的基本构成由四个部分构成：传感检测部分：感知信息（传感技术、检测技术）信息处理部分：处理信息（人工智能、模式识别）信息传输部分：传输信息（有线、无线通信及网络技术）信息控制部分：控制信息（现代控制技术）1.3测控系统的基本特点❖设备软件化：简化硬件、缩小体积、降低功耗、提高可靠性。
❖过程智能化：以计算技术和人工智能为核心。
❖高度灵活性：实现组态化、标准化、分布式。
❖高度实时性：采集、传输、处理、控制高速化。
❖高度可视性：图形编程、三维技术、虚拟现实。
❖测控一体化：测量、控制、管理。
二、测控系统的分类和组成（ppt图10页）1.检测系统又称数据采集系统。
以通用计算或嵌入式计算系统为核心，单纯实现系统信号的检测、处理、记录和显示为目的的系统。
2.控制系统以通用计算机或嵌入式计算系统为核心，单纯以实现控制为目的的系统。
3. 测控系统以通用计算机或嵌入式计算机系统为核心，以实现检测、传输、处理和控制为目的的系统4. 局域分布式测控系统以通用计算机和网络为核心，以实现对分布在局部区域内的多个系统的检测、传输、处理和控制为目的的系统5. 广域分布式测控系统以通用计算机和网络为核心，以实现对分布在大范区域内的多个系统的检测、传输、处理和控制为目的的系统四、测控技术的发展方向◆微型化：向微机电系统方向发展◆网络化：向无线网、自组织网、物联网、泛在网方向发展◆智能化：向人工智能化方向发展◆虚拟化：向虚拟现实方向发展测控系统的网络化（1）有线测控网络工业总线、局域网络、广域网（2）无线测控网络ADhoc自组织网络、传感网（3）混合测控网络物联网、泛在网第二章MEMS器件的封装要求(1)封装应对传感器芯片提供一个或多个环境通路(接口)；(2)封装给传感器带来的应力要尽可能的小；(3)封装与封装材料不应对应用环境造成不良影响；(4)封装应保护传感器及其电子器件免遭不利环境的影响；(5)封装必须提供与外界的通道。
飞行器飞行控制与导航系统设计
飞行器飞行控制与导航系统设计第一章：引言随着航空技术的飞速发展，飞行器的飞行控制与导航系统的设计变得愈发重要。
飞行控制与导航系统是保障飞行器安全飞行的关键因素之一。
本文将从飞行控制与导航系统的概述入手，深入探讨该系统的设计原理和方法。
第二章：飞行控制系统飞行控制系统主要由飞行控制计算机、执行器、传感器以及作动器等组成。
飞行控制计算机是飞行控制系统的核心，其通过算法和模型来控制飞行器的姿态、航向和高度等。
执行器负责将计算机生成的指令转化为力和力矩，通过作动器作用于飞行器。
传感器则用于采集飞行器的各种状态参数。
飞行控制系统的设计目标是确保飞行器的稳定性、可靠性和安全性。
第三章：导航系统导航系统是指飞行器用于确定其位置、速度和航向等信息的系统。
常见的导航系统包括惯性导航系统（INS）、全球定位系统（GPS）和惯性/全球定位系统（INS/GPS）等。
惯性导航系统通过加速度计和陀螺仪等传感器来测量飞行器的加速度和角速度，进而计算出其位置和航向。
全球定位系统则通过接收地面的卫星信号，来确定飞行器的准确位置和速度。
惯性/全球定位系统是结合了两者优点的一种导航系统。
第四章：飞行控制与导航系统的设计原理飞行控制与导航系统的设计原理主要包括建模、控制算法选择和系统集成等方面。
建模是指将飞行器的动力学和环境模型抽象为数学模型。
控制算法是指根据这些模型，选择合适的控制策略来实现稳定控制和导航。
系统集成则是指将飞行控制系统与导航系统进行有机地集成，确保二者之间的相互作用。
第五章：飞行控制与导航系统的设计方法飞行控制与导航系统的设计方法包括仿真、实验和实际飞行验证等。
仿真是指利用计算机模型来进行系统设计和性能评估。
实验则是通过实际物理设备进行系统验证和优化。
最终需要进行实际飞行验证，以验证系统在真实飞行环境中的性能表现。
第六章：飞行控制与导航系统的发展趋势随着航空技术的不断进步，飞行控制与导航系统也在不断发展。
未来，飞行控制与导航系统将更加智能化和自动化。
测控系统
2010年
第一章 概述
• 就技术而言： 测控系统是传感器技术、通信技术、计算机技术、控制技术、 计算机网络技术等信息技术的综合；
• 就其应用而言： 广泛应用于国民经济的各个领域，如化工、冶金、纺织、能源、 交通、电力，城市公共事业的自来水、供热、排水、医疗， 在科学研究、国防建设和空间技术中的应用更是屡见不鲜。
放大器是任何一台现代测量仪器不可缺少的基本电路。越灵 敏的仪器，越需要高增益高性能的放大器。根据实际仪器的 功能和要求的不同，对放大器也有这样或那样的性能要求， 如增益的高低，频带的宽窄，输入阻抗的高低等等。实际上， 放大器的参数远不止这些，还有许许多多的参数来表征放大 器，如非线性放大器，程控放大器，差动放大器，微功耗放 大器，轨—轨放大器……所以，放大器的种类举不胜举。往 常，通用运算放大器是设计工程师们的“万金油”。不管什 么样的放大器都用通用运算放大器来设计。虽然有的运算放 大器在某个或某些参数上具有突出的特性，比较适合于某些 应用场合。但可以说，最适合应用于某种场合的放大器一般 都不是采用通用运算放大器所构成的放大器，而是采用某些 有特色的运算放大器或专门设计的放大器芯片
●第三代就是智能式仪器仪表：计算机置于仪器中
●第四代为虚拟仪器：仪器仪表置于计算机中
以计算机为核心
• 门捷列夫：“科学是从测量开始的”
• 钱学森：“新技术革命的关键技术是信息技术。 信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三 部分组成。测量技术是关键和基础”
数据采集技术
数据采集系统的组成结构
传感器
★时间频率：各种计时仪器与钟表、铯原子钟、时间频率测 量仪等
★电磁量：交、直流电流表、电压表、功率表、RLC测量仪、 静电仪、磁参数测量仪等
航空航天工程师的航天器遥测和控制系统
航空航天工程师的航天器遥测和控制系统航天器遥测和控制系统是航空航天工程师在航天器飞行中至关重要的组成部分。
它不仅能够监测航天器的各种参数，还能实现对航天器的远程操作和控制。
本文将介绍航天器遥测和控制系统的基本原理、应用以及发展趋势。
一、航天器遥测和控制系统的基本原理航天器遥测和控制系统基于遥测技术，通过测量和传输航天器上各种传感器采集的数据，实时监测航天器的运行状态。
同时，它还可以接收地面指令，控制航天器的姿态、航向和速度等参数。
航天器遥测和控制系统由传感器、遥测数据传输模块、指令接收模块和执行机构等组成。
传感器是航天器遥测和控制系统中最基础的部分，它能够感知航天器上各种物理量，如温度、压力、姿态等。
传感器将采集到的数据转化为电信号，并通过遥测数据传输模块传送给地面控制中心。
遥测数据传输模块是连接航天器和地面控制中心的纽带，它可以通过无线电或卫星通信等方式将传感器采集到的数据传输回地面。
遥测数据传输模块可以实现高速、可靠的数据传输，保证航天器上各个部分数据的实时更新。
指令接收模块是地面控制中心向航天器发送指令的接收装置。
通过接收地面发出的指令，指令接收模块可以将指令传递给执行机构，实现对航天器各个部分的控制。
执行机构是根据接收到的指令实现对航天器姿态、航向和速度等参数的调整。
执行机构通过控制航天器上的发动机、推力装置等来实现对航天器运动状态的控制和调节。
二、航天器遥测和控制系统的应用航天器遥测和控制系统广泛应用于各类航天任务中，包括卫星发射、航天器在轨运行以及返回舱的控制等。
它可以监测航天器的运行状态，及时发现并修正运行中的异常情况，确保航天任务的圆满完成。
在卫星发射过程中，航天器遥测和控制系统可以实时监测发射过程中的各种参数，如推力、姿态和温度等。
通过对这些参数的监测，航天工程师可以及时调整发射参数，确保卫星顺利进入预定轨道。
在航天器在轨运行过程中，航天器遥测和控制系统则起到了关键的作用。
它可以实时监测航天器的各项性能指标，如电力系统、姿态控制系统和燃料消耗等。
航天测控和通信系统(王新升)
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2. 卫星测控信道传输及测控的基本原理
2.2航天通信技术的三种情况
对地观测卫星，除测控信道(点频)外，采用另一个 信道单独传送高数据率的遥感数据，该类信道是单 向下行； 载人航天器，除测控信道外，其通信信道中除对地 观测，空间科学实验和空间生产数据外，还有航天 器之间的话音通信，电视信号等，数据传输双向交 互，具有上行和下行； 专门分化出经营通信及广播的卫星，通信为双向， 广播为单向的。
LS LA LP
极化损耗；
L RP
为接收天线指向损耗； 为天线增益；
GR
L r c 接收天线至接收机之间馈线带来的馈线损耗； SF
为系统设计时预留的安全因素
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3. 航天器测控与通信分系统设计
3.1遥测分系统设计
1)遥测基带信号格式
帧同 步码 帧号 1路 2路 3路 全帧 计数 副1'路 副2'路 N-3 路 N-2 路
d l ct l
；其中距离差是由两
个接收点接收电磁波的相位差 t 计统、角饲服系统、天线机座及与上述系统相配套的计算 机、时统、角引导设备等组成，原理是直接测出接收跟踪天线波束的指向，测角的精度取决于天线波 束的宽度，跟踪饲服系统的精度，接收机灵敏度等因素。
CAST2000平台
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3. 航天器测控与通信分系统设计
3.3 小卫星测控系统实例
*小卫星的主要技术指标
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3. 航天器测控与通信分系统设计
3.4跟踪分系统设计
跟踪分系统的功能包括：角跟踪、测距、测速功能
1)角跟踪方法
a)干涉仪法 卫星发出的无线电传输到地面相距为 L 的两个不同接收点 R1、R2 的距离差 d，则 c o s
航空航天测控系统
3.深空通信技术
深空通信距离的遥远，除了导致传输信号强度的 巨大损耗外，还会引起通信的极大时延，
3.深空通信技术
为了应对深空通信中信号的巨大损耗和时延，通常采 用以下措施:
* 提高载波频率; * 采用低温制冷的低噪声放大器; * 增加地面站接收天线和探测器上对地天线的口径; * 增加大发射功率，提高功率利用率，降低系统解调门限信噪比; * 提高频带利用率，减少对邻道信号的干扰; * 采用信道编码、译码技术以获取编码增益; * 采用信源压缩技术以减少传输数据量; * 不依赖地面的实时控制，充分保障探测器自身的自主控制能力 。
2.航空航天测控系统的发展
(1)分离测控体制发展阶段
最初测控系统是由相互分离的跟踪测轨设备 、遥测设备、遥控设备组合而成的, 因而称之为分 离测控系统。
2.航空航天测控系统的现状与发展
(1)分离测控体制发展阶段
单台雷达
被动式基 线干涉仪
卫星跟踪和数据 获取网(STADAN)
2.航空航天测控系统的发展
谢谢！！
航空航天测控系统
• 航空航天测控系统的概念 • 航空航天测控系统的发展 • 深空通信技术 • 美国深空测控通信网
2.航空航天测控系统的发展
测控体制发展中的三个里程牌, 可划分为下列三个发 展阶段： (1)分离测控体制发展阶段 (2)统一载波测控体制发展阶段 (3)跟踪与数据中继卫星系统(Tracking and Data RelaySatellite System) 体制发展阶段
航空航天测控系统
• 航空航天测控系统的概念 • 航空航天测控系统的发展 • 深空通信技术 • 美国深空测控通信网
4.美国深空测控通信网
美国深空测控通信网简称深空 网，即DSN(Deep Space Network)。
航天测控通信原理及应用
航天测控通信原理及应用航天测控通信原理及应用随着现代科技的不断发展，航天技术也得到了迅速的发展。
而航天测控通信就是航天技术中不可缺少的一部分。
下面将从原理和应用两个方面介绍航天测控通信。
一、原理1.航天测控的基本原理：航天器在太空中运行时，通过地面站向航天器发送指令，收集空间信息，控制航天器，保证其安全降落。
这就需要航天测控系统。
2.航天测控通信的原理：在航天测控过程中，必须采用通信方式完成地面站和卫星之间的数据传输。
这就是航天测控通信。
通信利用无线电波传播。
一般采用发射功率较小的卫星遥测遥控技术，通过地面站向卫星发出指令，并从卫星收到数据，完成数据传输。
3.航天测控通信系统的构成：航天测控通信系统由地面站和卫星两部分组成。
地面站主要包括天线、收发设备、终端设备、数据处理设备等。
其中最主要的装备为卫星接收机和卫星发射机。
卫星上装配有天线控制装置（ACU）、卫星通信模块、遥控遥测模块等电子设备。
二、应用1.卫星通信：在航天测控中，卫星通信是必不可少的一部分。
利用航天测控技术的无线电波传导特点，将指令传输到卫星，使卫星按指令完成任务。
2.星载测控：随着卫星的发展，测控技术也不断进步。
星载测控技术就是指在卫星上安装测控设备，实现卫星测控的一种技术。
3.深空测控：深空测控是指对行星、卫星、彗星等天体进行跟踪观测，并根据观测结果进行数据分析和处理。
4.测量和确定地球重力场：航天测控通信技术也可以用于测量和确定地球的重力场，帮助科学家更好地研究地球的内部结构和演化历史。
综上所述，航天测控通信是航天技术中不可缺少的一部分，它为航天器的安全运行提供了难以替代的保障。
同时，在工况监测、环境监测、人类生活等多个领域也有广泛应用。
随着信息技术的不断进步，航天测控通信技术也将不断完善和发展。
航天测控系统
航天测控系统1．定义2.发展概况3.系统组成4.航天测控网5.总体设计6.总体设计中必须解决的问题7.电子测控系统8.航天电子测控系统的新发展9.计算系统10.测控的其他应用11.展望1.定义对运行中的航天器（运载火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和其他空间飞行器）进行跟踪、测量和控制的大型电子系统。
2.发展概况中国航天测控系统也是在航天事业的发展中逐步臻于完善的。
在大陆上已经建立了多个测控站和一个测控通信中心。
为了扩展观测范围,还建造了海上测量船,以便驶往远洋对航天器进行跟踪观测。
在整个测控系统中使用了多台计算机，并有贯通各个测控站、测量船和测控中心的通信网络。
3.系统组成①跟踪测量系统：跟踪航天器，测定其弹道或轨道。
②遥测系统：测量和传送航天器内部的工程参数和用敏感器测得的空间物理参数。
③遥控系统：通过无线电对航天器的姿态、轨道和其他状态进行控制。
④计算系统：用于弹道、轨道和姿态的确定和实时控制中的计算。
⑤时间统一系统：为整个测控系统提供标准时刻和时标。
⑥显示记录系统：显示航天器遥测、弹道、轨道和其他参数及其变化情况，必要时予以打印记录。
⑦通信、数据传输系统：作为各种电子设备和通信网络的中间设备，沟通各个系统之间的信息，以实现指挥调度。
4. 航天测控网各种地面系统分别安装在适当地理位置的若干测控站（包括必要的测量船和测控飞机）和一个测控中心内，通过通信网络相互联接而构成整体的航天测控系统。
5.总体设计航天测控系统总体设计属于电子系统工程问题。
对整个系统来说，首先考虑的是航天任务的要求，可以针对某一个任务，也可以兼顾多个任务，从较长远的发展要求来设计。
航天测控系统的中心问题是从地面和航天器整体出发，实现信息获取，即将航天器的飞行和工作数据发回地面，并用计算机进行计算、决策和实时反馈来控制航天器飞行的轨道和姿态。
6.总体设计中必须解决的问题在总体设计中必须解决的问题有：①全系统所要具备的功能和实现这些功能的手段;②测控站布局的合理性;③控制的适时性和灵活性；④各种设备的性能、速度和精度；⑤长期工作的可靠性；⑥最低的投资和最短的建成时间。
航天器控制系统设计及测试技术
航天器控制系统设计及测试技术一、航天器控制系统航天器控制系统是航天器的重要组成部分，包括指令接收、航天器姿态控制、导航与定位、数据传输等多个子系统。
它可以保证航天器在太空环境中进行运行时稳定可靠，是航天器发射与运行的基础。
二、航天器控制系统设计1. 系统需求分析在设计控制系统之前，首先需要明确系统的需求，包括航天器的动力系统、姿态控制要求、信号传输等等多个方面。
通过需求分析确定后，再考虑控制系统的设计方案。
2. 航天器姿态控制航天器姿态控制是航天器控制系统中的重要环节，旨在保证航天器在太空中的精确定位、姿态控制和稳定性。
航天器姿态控制方法包括陀螺仪率系统、星敏感器定向控制系统等。
3. 航天器导航与定位航天器在运行过程中需要进行精确的导航和定位，以确保航天器的运行安全和目标达成。
航天器导航与定位方法包括GPS导航、星敏感器定位等。
4. 航天器数据传输航天器数据传输是指在航天器运行期间，将航天器中产生的数据传送回地面的过程。
数据传输方式包括射频通信、遥测遥控等。
三、航天器控制系统测试技术1. 环境试验在太空环境下，航天器需要承受极为复杂和严酷的工作环境，包括辐射、空气稀薄、高温、低温等。
因此，对控制系统进行环境试验，包括电气性能测试、热导性能测试、防辐射测试等，是检验控制系统工作稳定性和可靠性的重要手段。
2. 硬件测试硬件测试是指对航天器控制系统中的各类硬件进行性能测试，包括陀螺仪、控制芯片、支持芯片等。
通过硬件测试，评估硬件的可靠性、稳定性和生命周期，从而保证航天器运行期间系统的正常工作和稳定性。
3. 软件测试软件测试是指对航天器控制系统中各类软件、指令进行验证和量化分析的过程。
软件测试主要包括功能测试、性能测试、网络测试等，通过对软件的测试，保证系统的正确性、可靠性和稳定性。
4. 集成测试集成测试是指将各个单元进行集成，测试集成后的整个控制系统的运行效果。
通过集成测试，发现并纠正系统中可能存在的缺陷，排除可能的风险，确保航天器运行期间系统的正常工作。
《航天系统原理》读书笔记模板
10.1卫星导航系统 10.2卫星导航定位基本原理 10.3卫星导航地面运控与应用系统
第11章太空态 势感知系统原
理
பைடு நூலகம்第12章太空安 全威胁
11.1太空态势感知概念 11.2太空态势感知活动 11.3太空目标探测系统
12.1动能武器威胁 12.2定向能武器威胁 12.3电子对抗
读书笔记
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目录分析
第2章太空环境
第1章航天发展史
第3章航天器运动 原理
1.1古代人类的飞天梦想与尝试 1.2近代航天发展简史 1.3人类的太空探索 1.4中国航天发展与成就
2.1太空的范畴与特点 2.2近地太空环境及其效应 2.3太阳活动的影响 2.4外空国际规则
3.1轨道运动的基本原理 3.2轨道运动的特点 3.3卫星与地球的关系 3.4轨道的类型与特征 3.5航天器姿态运动
航天系统原理
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 精彩摘录
目录
02 内容摘要 04 读书笔记 06 作者介绍
思维导图
本书关键字分析思维导图
学习
系统
航天
专业
基本原理
第章
应用
原理
系统
基本原理 航天
基础
系统
原理
特点
卫星
概念
航天器
人类
内容摘要
航天系统是由多个系统组成的完成特定航天任务的工程系统，是典型的复杂大系统，涉及多个学科领域。本 书基于系统工程的视角，从基本概念、原理到应用，详细介绍航天系统的基本原理与知识点，使读者能把握航天 系统的物理本质，理解航天系统的基本原理，了解航天系统应用中的关键问题，建立对航天的整体认识，具备一 定的“知天、用天”能力，为后续的专业学习和航天应用奠定基础。
测控系统原理及设计概论
西安卫星 测控中心
测控系统原理及设计概论
中国于2000年10月开始发射“ 北斗”定位卫星，可提供高精度的 定位、测速和授时服务，中国计划 在2015年形成覆盖全球的卫星导航 定位系统。
测控仪器和测控系统是检测技术的具体实 现 ，是获取信息的工具。
测控系统原理及设计概论
1.2 测控技术的发展
传统的测量仪器仪表用以测量、观察、监视 、验证、记录各种物理量、物质成分、物性参数 等。如压力表、测长仪、显微镜等。
随着工业的发展，测量和分析、计算、控制 常常融为一体。因此，现代仪器仪表还包括计算 、分析、控制、报警、信号传递和数据处理等功 能。
计算机测控系统
测控系统原理及设计概论
第1章 计算机测控系统概述
测控系统原理及设计概论
1.2 测控技术与仪器专业的定位
测控技术与仪器专业是多个仪器仪表类专业 合并而成的大专业，“测控技术与仪器”是指对 信息进行采集、测量、存贮、传输、处理和控制 的手段与设备。包含测量技术、控制技术和实现 这些技术的仪器仪表及系统。其内涵如所示。
测控系统原理及设计概论
课程名称
电路
模拟电子技术（I）
数字电子技术
微机原理与接口技术
自动控制原理
单片机原理与应用
可编程逻辑器件原理与设计
传感器原理
数字化测试技术
传感器技术课设
可编程逻辑器件课设
单片机技术课设
测控系统原理及设计概论
学分 5
3.5 3.5 3.5
4 4 3 4 4 1 1 1
本课程是测控专业的专业课，本课程 以 模拟电路、数字电路、传感器技术和微机 技术为前提，不同于先修课程，本课程主 要学习如何将各个功能模块组装起来构成 一个完整的测控系统，换言之，先修课程 是从微观上学习各模块自身的原理及构成， 而测控系统这门课程是从宏观上学习各个 模块之间的连接及影响，学习如何将各个 功能模块组合起来实现测试和控制的功能。
航天概论课件 第一章
·积累了研制现代火箭系统的经验和配套的工业设施。
至此，人类初步掌握了脱离大气层进入太空的基本
手段。
1.1.5 揭开人类探索太空的序幕
☆ 1957年10月4日，前苏联成功发射了世界上第一颗 人造地球卫星，揭开了人类探索太空的新纪元。 ☆ 1961年4月12日，世界上第一艘载人飞船“东方号” 发射成功，前苏联航天员Ю.А.加加林成为人类进 入太空第一人。 ☆ 1969年7月20日，美国发射了“阿波罗11号”飞船 登月成功，航天员N.A.阿姆斯特朗和E.E.奥尔德林 成为人类登上月球的第一批人员，完成任务后成功 返回地球。
☆
1965年下半年，在中央的关怀及有关部门和地方
的支持下，七机部开始了大规模的三线建设。至此，
我国航天工业体系初具规模，较之国防部五院时期，
组织规模进一步扩大，试制、生产能力得到增强， 组织管理更加集中统一，为我国航天事业的大发展 奠定了坚实的基础。 ☆ 1965年1月，当年倡导我国要搞人造卫星的知名科 学家赵九章、钱学森等先后上书中央，建议加速我 国空间技术的发展。
☆ 航天技术成为高新技术发展中最重要的环
节是顺理成章的
·航天技术集诸多学科领域之大成，它的需求推动
各学科领域向前发展。
·航天技术的发展和应用，为各高新技术领域的发
展提供了新的思路和手段，加速了工业、农业、科 学技术和国防现代化的发展。 ·航天技术的发展与国家安全、政治、科技、社会 和经济的发展紧密联系，是综合国力的重要标志之
和基本建设工作。
☆
1965年，是我国航天史上具有重大转折意义的一
年。6月1日，国防部五院正式由研究院编制转为工
业部编制，由军队建制转为地方建制。
☆ 1965年5月，中央专门委员会决定，承担战术导
航空航天工程师的航天器地面控制系统
航空航天工程师的航天器地面控制系统航空航天工程师在航天器地面控制系统的设计和开发中发挥着重要的作用。
航天器地面控制系统是指一系列的软件和硬件设备，用于控制、监测和指导航天器的运行。
本文将从控制系统的概述、功能模块、关键技术和未来发展等方面进行论述。
一、控制系统的概述航天器地面控制系统起源于航天事业的发展，并随着技术的进步逐渐完善。
该系统由航天监测、导航、姿态控制、通信和数据处理等功能模块组成。
工程师们需要通过这些模块来实现对航天器的全面控制。
二、功能模块1. 航天监测模块航天监测模块负责实时监测航天器的状态和位置信息。
通过监控设备和传感器，工程师能够获取航天器的各项数据，包括姿态、速度、加速度等，以监测其运行状态。
2. 导航模块导航模块用于确定航天器在空间中的位置和航向。
借助于导航卫星和地面定位系统，工程师可以对航天器的轨道进行实时计算和修正，确保其按照预定轨道运行。
3. 姿态控制模块姿态控制模块是航天器地面控制系统中的核心部分。
它通过控制推进剂的喷射，以及调整航天器内部的飞行控制系统，来实现对航天器姿态的精确控制。
4. 通信模块通信模块负责航天器与地面控制中心之间的实时数据传输和指令交互。
通过建立稳定可靠的通信链路，工程师可以对航天器进行实时控制和监测，并发送必要的指令和数据。
5. 数据处理模块数据处理模块用于对从航天器收集的大量数据进行处理和分析。
工程师需要借助于各种算法和计算模型，对数据进行解读和评估，从而为后续的决策提供支持。
三、关键技术1. 实时控制技术航天器地面控制系统对实时性要求非常高，因此工程师需要借助于实时控制技术，确保航天器能够及时响应指令并做出相应的动作。
2. 高度可靠性技术航天器的运行环境极其恶劣，对地面控制系统的可靠性提出了严格的要求。
工程师们需要采用各种可靠性技术，例如冗余设计、故障检测与容错等，以提高系统的稳定性和可靠性。
3. 数据处理与分析技术航天器地面控制系统需要处理和分析大量的数据，工程师们需要掌握数据处理与分析技术，以便更好地理解航天器的状态和特征，为运行决策提供支持。
第1章 测控系统简介
测控软件技术
Measurement and Control Software Technology
第一章 测控系统简介
1.测控系统概念 2.测控系统作用
3.测控系统应用
4.测控系统组成 5.测控系统分类
6.测控软件概念
7.测控软件地位
1.测控系统概念 测控系统是计算机自动测量和 控制系统的简称。它是自动化 控制技术、计算机科学、微电 子技术和通信技术有机结合， 综合发展的产物。
数据 采集
数据 处理
输出
数据 传输
数据 显示
闭环控制系统
系统的输出端和输入端之间存在反馈回路，输出量 对控制过程产生直接影响，如恒温箱自动控制系统。
只要被控制量的实际值偏离给定值，闭环控制就 会自动产生控制来减小这一偏差，因此，闭环控制 精度通常较高。 系统是靠偏差进行控制的，因此，在整个控制过 程中始终存在着偏差，由于元件的惯性（如负载的 惯性），若参数配置不当，很容易引起振荡，使系 统不稳定，而无法工作。
闭环控制系统框图
输入
被控 对象
信号 调理
数据 采集
数据 处理
输出
数据 传输
数据 显示
控制（反馈）
半闭环控制系统
系统的 反馈信号不是直接从系统的输出端引出， 而是 间接 地取自中间的测量元件。
一般可获得比开环系统更高的控制精度，但由于 只存在局部反馈，在局部反馈之外的部分所导致 的输出扰动无法通过自动调节的方式消除，因此， 其精度比闭环系统要低。
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测控技术在现代科学技术、工业生产和国 防等诸领域中的应用十分广泛。
2.测控系统作用 今天，计算机测控系统在各个工业部门承 担着生产过程的控制、监督和管理等任务。
航天测控通信数传系统概述
航天测控通信数传系统概述航天测控数传通信系统概述1 应用背景数传系统做为航天测控数传通信系统的组成部分，在未来天地一体化信息网络系统建设中发挥越来越重要的作用。
应用领域如下：1）气象、测绘、航侦、预警、侦察等卫星开展业务工作，向地面发送遥感信息。
2）接收空间导航卫星发射的无线电信号，形成定位信息。
3）与通信卫星进行数据收发。
4）深空通信（以遥测方式接收）5）进出空间任务时飞行器参数实时传输，用于飞行状态判决。
（区别于遥测）6）中继星实现在轨飞行器与地面之间的天地数传通信一般有三种实现途径：1）地面应用系统的专用地面接收站直接接收星上应用数据。
2）利用中继卫星系统中转星上应用数据，其优势在于能大大减少测控网覆盖盲区，如神舟系列任务中采用了这种方式。
3）利用统一测控设备的载波搭载传输，测控中心收到后将数据转发给用户单位。
当前未单独建设地面接收站的用户单位一般采用这种方式，针对微小卫星的发展有较好工程应用价值。
建设专用地面接收站作为传统的数传通信模式，其成本较大，考虑到未来卫星商业应用前景广阔，且数传需求将持续增大，建设专用地面站经济效益低下，利用卫星测控系统实现数传通信成为一种经济高效的选择。
目前，许多新研测控设备均已考虑测控数传一体化功能，部分已列装的测控设备也根据任务需求在基带进行了改造，增加了数传功能。
2 典型的数传系统3 发展方向1）测控数传一体化，最大化利用信道；统筹利用现有地面设备资源。
但其面临的主要问题在于现行卫星测控网是基于S频段，无法满足高速率传输需求。
2）发展上行数传。
3）提高工作频段，实现更高速率数据传输。
4）加大天基中继平台建设，组建天地一体化信息网络，为数传提供高速通道（欧洲“太空数据高速路”EDRS）5）星间、星地激光通信。
航天器控制系统的使用方法
航天器控制系统的使用方法航天器的控制系统是宇航员和工程师们用来控制和操作航天器的重要工具。
它涵盖了各种设备和软件，用于监测航天器的状态、导航和放置、保持稳定、调整轨道以及进行其他必要的操作。
本文将讨论航天器控制系统的使用方法，并介绍几个重要的方面。
1. 航天器控制系统的组成部分航天器控制系统通常由以下几个部分组成：姿态控制系统、导航和定位系统、推进系统以及电力和通信系统。
姿态控制系统负责控制航天器的方向和姿态，以确保正确的轨道和稳定性。
它包括陀螺仪、推进器、姿态控制喷口和姿态传感器。
导航和定位系统用于确定航天器的位置、速度和轨道。
推进系统则负责给航天器提供推力以改变轨道或调整飞行速度。
电力和通信系统则为航天器提供所需的电力和保持与地面通信的能力。
2. 航天器控制系统的基本操作航天器控制系统的操作通常需要受过专门培训的宇航员或工程师。
下面是一些航天器控制系统的基本操作步骤：步骤一：了解航天器状态。
在操作航天器之前，需要了解其当前的状态。
这包括了解姿态、位置、速度和电力等关键参数。
步骤二：设定目标。
根据任务需求，设定航天器的目标姿态、位置和速度等参数。
步骤三：调整姿态。
根据设定的目标，使用姿态控制系统调整航天器的方向和姿态。
步骤四：导航和定位。
根据导航和定位系统提供的数据，确认航天器的位置和轨道是否符合预期。
步骤五：推进调整。
如有需要，使用推进系统对航天器进行调整，改变其轨道或调整飞行速度。
步骤六：电力和通信。
确保航天器具有足够的电力供应，并与地面通信保持联系。
3. 航天器控制系统的注意事项在使用航天器控制系统时，宇航员和工程师需要注意以下几个方面：首先，安全第一。
航天器控制系统的操作必须遵循严格的安全规程，以确保宇航员和航天器的安全。
其次，熟悉操作手册和指南。
在使用航天器控制系统前，需要详细阅读并熟悉相关的操作手册和指南，以了解系统的工作原理和操作步骤。
此外，密切监测航天器的状态。
在操作过程中，需要时刻监测航天器的姿态、位置、速度和电力等参数，以确保其正常运行。
航天测控通信原理及应用新视角
航天测控通信原理及应用新视角航天测控通信是指在航天器发射、在轨运行和返回过程中，通过测量、控制和通信手段对航天器的运行状况进行监测和控制，并与地面设备进行数据交流的技术。
在航天工程中，测控通信起着至关重要的作用，它不仅直接影响到航天器的运行安全和任务成功，还对科学研究和遥感探测等领域的发展起到推动作用。
本文将从新视角探讨航天测控通信原理及应用的多个方面。
一、航天测控通信的原理及技术1. 测量技术航天测控通信中的测量技术包括航天器的姿态测量、轨道测量和运行参数测量等。
姿态测量可以通过陀螺仪、星敏感器和加速度计等传感器来实现；轨道测量则可以利用地面站的测角、测频和测时等手段来获取航天器的轨道信息；而运行参数测量主要是监测航天器的电力、温度和气压等运行参数。
这些测量技术的准确性和精度对航天任务的顺利进行起着决定性的作用。
2. 控制技术航天测控通信中的控制技术包括航天器轨道控制、姿态控制和能源管理等方面。
轨道控制旨在根据任务需求，通过火箭发动机的点火、停火和推力调整等手段，使航天器达到预定的轨道；姿态控制则通过推进器、陀螺仪和姿态控制器等设备，对航天器的姿态进行控制，保证其朝向正确的方向，并稳定运行。
能源管理是指对航天器电力系统的管理和优化，以提供稳定的电源供应和有效能量利用。
控制技术的高效应用能够保证航天器的准确运行和稳定控制。
3. 通信技术航天测控通信中的通信技术主要包括天线系统、调制解调器和通信协议等。
天线系统负责航天器与地面站之间的信号传输，通过天线的定向接收和发射，实现双向通信。
调制解调器则是将数字信号转换为模拟信号，或将模拟信号转换为数字信号，以实现航天器与地面设备之间的信号转换和数据传输。
通信协议则是约定双方通信规则和数据格式的一系列约定。
二、航天测控通信的应用领域1. 载人航天载人航天是航天工程中最具挑战性和技术含量最高的领域之一。
测控通信在载人航天中起着重要作用，如实时监测航天器的状态、提供与地面的通信以及保障航天器的安全返回等。
我国航天测控系统的现状与发展
一、我国航天测控系统的现状
我国航天测控系统由地面测控站、轨道测量与计算技术、数据传输等多个环 节组成。目前，我国已经建立了一套完整的航天测控体系，为我国的航天事业提 供了强有力的支持。
地面测控站是我国航天测控系统的核心组成部分，主要负责对航天器进行跟 踪、测量和控制。我国已经建立了多个地面测控站，基本覆盖了全球范围。这些 测控站采用了先进的测量和数据处理技术，具备高精度、高稳定性和高效率的特 点。
四、前航天测控技术的现状与前 景
目前，前航天测控技术已经取得了长足的发展和进步。在卫星通信、导航和 探测等方面，前航天测控技术已经具有较高的精度和稳定性。随着科技的不断进 步和应用需求的不断增长，前航天测控技术将迎来新的发展机遇和挑战。
未来，前航天测控技术将朝着更高精度、更远距离、更快速度和更高稳定性 等方向发展。同时，随着人工智能、大数据等技术的不断应用，前航天测控技术 将实现更加智能化、自主化和远程化的控制和管理。此外，随着深空探测的不断 深入，
3、加强人才培养，建立完善的人才培养机制。通过设立奖励机制、提供良 好的工作环境等措施，吸引更多的人才参与航天测控系统的研究和开发。同时加 强对现有人才的培训和提升，提高整个团队的技术水平。
4、加强国际合作，借鉴国际先进经验和技术。通过参加国际会议、加强技 术交流等方式，了解国际航天测控系统的发展动态和技术趋势，促进我国航天测 控系统的长足发展。
1、早期阶段：在卫星通信和航天技术发展的早期阶段，人们主要依靠雷达 和无线电通信技术对航天器进行测控。这种方法虽然可以实现一定精度的测量
和控制，但受到天气、地形等因素的影响较大，精度和稳定性都不够理想。
2、卫星测控阶段：随着卫星通信和航天技术的不断发展，人们开始利用卫 星进行前航天测控。这一阶段的技术手段主要包括遥测、遥控和遥感。遥测可以 实时获取航天器的轨道和姿态信息，遥控可以实现对于航天器的精确控制，遥感 则可以获取航天器
第1章 航天测控系统概述
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航天系统 各系统组成
航天发射场系统：是装备有专门设施、采用运载火 箭从地面陆上发射航天器的特定场区系统。航天器的发 射，除上述利用运载火箭从发射场陆上发射外，还可以 从空间、空中和海上发射。
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航天测控系统
课程概况
[1] 周智敏、陆必应、宋千。《航天无线电测控原理与系 统》. 电子工业出版社.2008（3） [2]夏南银、张守信、穆宏飞.《航天测控系统》（第一版）. 国防教育出版社.2002（10）。
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一、航天测控系统概述
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1.1 航天系统和航天器简介
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航天测控系统
课程概况
遥控系统：遥控系统的功能是产生指令信息和注 入数据的编码，经上行无线电链路发向航天器，按任 务需要对航天器进行实时控制或（和）程序定时控制。 测量系统：测量系统的功能是获取航天器相对测 控天线的方向角、距离及径向速度等位置运动参数， 以确定航天器的运行轨道，并测控天线指向航天器， 建立天地无线电链路。
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航天系统 各系统组成
航天发射场系统：是装备有专门设施、采用运载火 箭从地面陆上发射航天器的特定场区系统。航天器的发 射，除上述利用运载火箭从发射场陆上发射外，还可以 从空间、空中和海上发射。
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航天系统 各系统组成
航天着陆场系 统：是提供航天器 返回着陆场区、对 返回着陆后的航天 员及其乘器实施搜 索救援与回收、并 对返回轨道出黑障 后部分进行跟踪测 量的系统。
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航天系统 各系统组成
航天员系统：是选拔培训合格航天员，对航 天员实施医学监督与医学保障，设计合理的人工 环境并研制相应专用设备，以保证在轨航天员的 生命安全、生活条件和工作能力的系统，又称航 天员准备中心或航天员中心。
航天运输系统：运送有效载荷 ( 即运输对象 ) 到预定 轨道的航天运输工具。根据其服务任务的不同，可分为 运载器和运输器两类：运送航天器进人预定轨道的称为 运载器；为在轨航天器接送人员、装备、物质和进行在 轨维修、更换、补给等服务的称为运输器。
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航天测控系统
课程概况
[1] 周智敏、陆必应、宋千。《航天无线电测控原理与系 统》. 电子工业出版社.2008（3） [2]夏南银、张守信、穆宏飞.《航天测控系统》（第一版）. 国防教育出版社.2002（10）。
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航天测控系统 测控系统的组成
航天测控系统按其 系统功能组成，可包括 跟踪测轨、遥测、遥控、 天 - 地通信与数据传输、 数据处理、监控显示、 地 - 地通信和时间统一等 八个主要分系统(系统)以 及有关辅助支持系统。 包括两类基本单元： 测控站及测控中心
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航天测控系统 遥控系统
遥控系统的功能是产生指令信息和注入数据的编码， 经上行无线电链路发向航天器，按任务需要对航天器进 行实时控制或（和）程序定时控制。 控制的内容主要有：航天器上设备开机、关机与备 份切换控制；交轨、轨道调整、轨道维持，交对接，以 及离轨返回等控制；姿态机动、姿态维持，以及自旋稳 定航天器自旋转速调整等控制；向航天器上数据管理分 系统（计算机或程序控制装置）注入数据，修正程序控 制时间、程序控制计算用参数值以及导航有关参数等。
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航天测控系统 跟踪测轨系统
跟踪测轨系统也称跟踪测量系统，其功能是使测控 天线指向航天器，建立天地无线电链路，获取航天器相 对测控天线的方向角、距离及径向速度等位置运动参数， 以确定航天器的运行轨道。 主要采用连续发射射频信号工作方式，易于实现测 速和载波信道综合利用，主要有多普勒测速系统、距离 与距离变化率测量系统和微波统一系统等。微波统一系 统共用一个微波载波信道和一套天线，将对航天器的跟 踪测轨功能与遥测、遥控、通信等功能合理有机地结合 在一起，故在航天测控与通信中得到广泛应用。
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航天测控系统 基本概念
航天测控系统是对航天器飞行轨道、姿态和其上各 分系统工作状态进行跟踪测量、监视与控制的技术系统， 用于保障航天器按照预先设计好的状态飞行与工作，以 完成规定的航天任务。 各种航天系统都包括有航天测控系统。不同的航天 系统可以有其专用的测控系统，某几个航天系统也可以 按其测控需求的共同性合用一个相互兼容的测控系统。 航天测控系统按其测控的航天器类型之不同，大体上可 分为三类，即卫星测控系统、载人航天测控系统和深空 测控系统。
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航天测控系统
主要课程内容：
课程概况
一、航天测控系统基础 二、无线电通信基础知识 三、航天器测量 四、航天器遥测系统与遥控系统 五、统一载波测控系统 六、航天测控系统总体设计 七、测控新技术
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地-地通信系统是连结测控系统中心和测控站以及测 控系统中心和航天系统中其它系统各中心，用以传递数 据、话音和图像等信息的系统。 时间统一系统是为测控系统提供统一的标准时间信 号和标准频率信号的系统。完整的时间统一系统由两部 分组成。一部分是授对系统，即国家时间频率基准及其 授时，其作用是建立和发播国家级时间和频率基准信号； 另一部分是测控系统中的时统设备（或时统站），即时 间统一系统，简称时统。
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航天测控系统 航天测控站
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航天测控系统 测控系统的地位和作用
航天测控系统是任何航天系统的组成中不可缺少的 一个重要系统。不论是无人航天系统，还是载人航天系 统，它们在执行航天任务时都必须借助航天测控系统的 支持，才能便地面人员随时掌握任务情况，做出判断、 决策，发挥干预作用，达到运营使用的目的。 （1）天地联系窗口： （2）综合技术分析和信息交换中枢： （3）为备相关系统提供分析和应用处理所需基准信息：
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航天测控系统 航天测控中心
航天控制中心是航天测控网中的中央测控单元，一 般分两类：航天测控网操作控制中心和航天任务指挥控 制中心，航天测控网操作控制中心的职能是负责测控网 本身的组织调度和操作管理；航天任务指挥控制中心的 职能是飞行任务的计划与组织（即任务控制）和航天器 飞行的监视与操作控制（即航天器操作控制）。
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航天系统 基本概念及分类
无人航天系统包括航天器、航天运输系统、航天发 射场系统、航天测控系统和航天应用系统等五大系统： 载人航天系统除上述五大系统外，还包括航天员系 统和航天着陆场系统。
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航天系统 各系统组成
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航天测控系统
课程概况
遥控系统：遥控系统的功能是产生指令信息和注 入数据的编码，经上行无线电链路发向航天器，按任 务需要对航天器进行实时控制或（和）程序定时控制。 测量系统：测量系统的功能是获取航天器相对测 控天线的方向角、距离及径向速度等位置运动参数， 以确定航天器的运行轨道，并测控天线指向航天器， 建立天地无线电链路。
航天系统 各系统组成
航天应用系统：是直接执行航天使命为科学研究、 技术实验、国民经济建设和军事目的等服务的系统，是 航天工程表现效益的系统，由有效载荷、有效载荷公用 设备、有效载荷应用中心和应用终端系统等部分组成。 其中，前两部分装载在航天器上，是应用系统的空间部 分，而后两部分为应用系统的地面部分。应用系统的有 效载荷部分构成航天器的专用有效载荷系统，它是航天 器的核心，不同用途的航天器相互区别主要在于装有不 同的专用有效载荷系统。
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航天测控系统 监控显示系统
监控显示系统是将数据处理系统处理后送出的、指 挥控制人员关注的信息进行汇集、加工和显示，为分析 决策和指挥控制提供依据的系统。
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航天测控系统 地-地通信系统及时间统一系统
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航天测控系统 辅助支持系统
辅助支持系统主要包括气象保障、大 地测量保障、供配电、空调以及海上测量 船的船位(经度、纬度、航向、航速)、船姿 (纵摇角、横摇角、船体形变)测量和船上跟 踪天线波束指向稳定等系统。
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一、航天测控系统概述
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1.1 航天系统和航天器简介
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航天器概述 各系统组成
各种航天器都具有的分系统有：结构与机构 分系统、热控分系统、 GNC （制导、导航与控制） 分系统、推进分系统、测控与通信分系统、数据 管理分系统、电源分系统和有效载荷分系统。返 回式航天器还特有返回着陆分系统。载人航天器 还特有乘员分系统、 环境控制与生命保障分系统、 仪表与照明分系统和应急救生分系统。各个分系 统的规模和复杂性，视航天器的具体任务和载荷 情况而不相同。