应用于深空探测的小卫星测控系统方案研究

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1、第25卷第6期航天器工程V01．25No．62016年12月SPACECRAFTENGINEERING81应用于深空探测的小卫星测控系统方案研究石雷熊亮宁金枝窦骄(航天东方红卫星有限公司，北京100094)摘要针对深空测控任务的特点，分析了小卫星平台典型测控方案用于深空测控存在的问题，包括天线组阵存在干涉区、有效全向辐射功率(EIRP)和接收灵敏度不足、系统电磁自兼容性(self—EMC)较弱、不支持高精度定轨测量的差分单向测距(DOR)功能等。为解决这些问题，文章进行了方案的设计改进，提出了一种小卫星深空测控方案，通过仿真及计算分析，验证

2、了设计方案的可行性，结果表明：改进后的深空测控方案，可为小卫星及其它航天器进行深空探测提供参考。关键词深空；小卫星；有效全向辐射功率；电磁兼容性；测控方案中图分类号：TN919文献标志码：ADOI：10．3969／i．issn．1673—8748．2016．06．013ResearchonTT＆CSchemeofSmallSatelliteAppliedtoDeepSpaceExplorationSHlI。eiXIONGLiang(DFHSatelliteCo．，Ltd．NINGJinzhiDOUJiao，Beijing100094，Chi

3、na)Abstract：AimingatthecharacteristicofdeepspaceTT&Ctask，thispaperanalysestheproblemswhicharecausedbyapplyingtherepresentatiVeTT&CschemeforsmallsatelliteplatformtodeepspaceTT＆Ctask，includingexistinginterferenceareainantennaarray，faintEIRPandreceivingsensibility，systemself—

4、EMCproblemandlackofhigh—precisionDORmeasurementfunction．Toresolvetheproblems，itintroducesakindofmodifieddeepspaceTT&Cschemeonsmallsatellite．Bytheanalysisofemulationandcalculation，itvalidatesthefeasibilityofscheme．EventuaUyitgivestheconclusionoftheanalysis：them。difieddeepsp

5、aceTT&Cschemecanprovidereferencefordeepspaceexplorationofsmallsatelliteandotherspaceprobe．Keywords：deepspace；smallsateUite；EIRP；EMC；TT&Cscheme1引言进入21世纪，各主要航天国家都先后开展了不同类型的深空探测活动，同时纷纷推出新的深空探测发展规划Ⅲ。如美国在20世纪60年代已成功进行载人登月，在21世纪计划重返月球，随后深入太阳系进行探测，最终将人类送往火星或更远的深空。目前，我国已成功开展先期月球探测

6、任务，后续月球探测任务正在全面实施中，此外，还有更远空间的深空探测计划有待实施。深空探测器的测控技术已在“嫦娥”探测任务中逐步得到在轨应用，而能否使用小卫星平台进行深空测控通信，尚处于研究论证阶段；由于小卫星平台的布局、质量和功耗约束较严苛，因此使用典型的统一载波测控体制方案进行深空测控，存收稿日期：2016一06—15；修回日期：2016—10一11作者简介：石雷，男，硕士，工程师，研究方向为航天器通信系统设计。Email：xitekshilei@sohu．com。航天器工程2j卷在一定局限性。本文针对如何通过改进系统设计实现小卫星的深空

7、测控问题，进行分析并提出了解决方案。2典型测控方案及其局限性深空测控任务的特点体现在：卫星飞行距离远，飞行过程复杂[23；对地姿态变化较大，要求卫星飞行全过程全空间对地可实时测控，无测控盲区；卫星测定轨精度要求高，需要支持差分单向测距(D()R)功能[3]。根据深空测控任务特点，本文拟在小卫星平台典型s频段统一载波测控体制(USB体制)基础上进行深空测控应用方案的设计。典型USB体制。叫测控方案是目前国际通用的测控方案，下面对其方案进行简要介绍，并分析其应用于深空测控任务存在的问题。典型S频段统一载波测控系统组成如图l所示。Ⅳ胥“Lf{图1

8、典型测控方案框图Fig．1RepresentativeTT&Cschemediagram由图1可知，典型小卫星平台统一载波测控系统由测控天线和应答机两部分组成，其中测控天线收发共