交会对接任务天基双目标测控通信设计

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1、日勰王忠贵1961年生，博士，研究员，现任中国裁人航天工程副总设计师，探月工程(二期)副总设计师。历任北京跟踪与通信技术研究所总体室主任、“风云一号”卫星工程测控系统总设计师、栽人航天工程办公室总体室主任。长期从事测控通信总体工作和载人航天工程，在航天器飞行控制方面有较深的造诣。参加了“神舟一号”至“神舟八号”飞船历次飞行任务以及“嫦娥二号”卫星飞行任务，近年来主持完成了“神舟七号”出舱活动、“天宫一号”与“神舟八号”空间交会对接以及“嫦娥二号”卫星飞行控制技术工作。获国家科技进步奖特等美1项、一等奖1项，国防科技进步奖一等奖4项、二等奖4项，荣获政府特殊津贴、栽人航天工程突出贡献奖和探月工

2、程突出贡献奖等。交会对接任务天基双目标测控通信设计。王忠贵(中国载人航天工程办公室·北京·100720)摘要：针对交会对接任务对测控通信提出的高覆盖率和双目标测控等需求的问题，分析2颗中继卫星能够提供的覆盖率，设计双目标测控工作模式以及天地协同机制，计算中继链路的性能，分析表明，天基测控可提供约72％的测控覆盖率，能够支持双目标测控，链路余量满足要求；统计了任务中关键段落的测控通信工作情况，分析结果和实际任务情况验证了天基测控在交会对接任务测控通信中的重要作用；最后提出后续任务改进和完善的建议。关键词：交会对接；中继卫星；天基测控；双目标测控；链路预算中图分类号：V556；TN914文献标志

3、码：A文章编号：1674—5620(2012)03—0001一05DesignofaSpace-BasedDual—ObjectTT&CSystemforChina’SFirstRendezvousandDockingMissionWANGZhonggui(ChinaMannedSpaceEngineeringOffice，Beijing100720)Abstract：Adual—objectTT＆．Coperationmodeandspace-groundcoordinationmechanismaredesignedtomeethighcoverageanddual—objectTT&C

4、requirementsofChina’sfirstrendezvousanddockingmission．PerformanceofthelinksbetweenuserspacecraftandTDRSSsatellitesarecomputed．TheresultsshowthattheTDRSSsatellitespro—videabout72％coverage．meetingdual—objectTT＆Crequirements，andthelinkmarginmeetsmissionrequire—ments．StatisticsisgivenforTT＆-Candcommuni

5、cationforcriticalsegmentsofthemission．ThedesignisvalidatedthroughsimulationandChina’sfirstrendezvousanddockingmission．Suggestionsarefinallygivenforfurtherim—provementinfollow—upmissions．Keywords：rendezvousanddocking；TDRSS；space-basedTT＆C；dual—objectTT8LC；linkbudget0引言空间交会对接由2个飞行器配合完成，对双目标同时进行高可靠、高精

6、度和连续的测控是交会对接成功的重要保证‘“。实现多目标同时测控的方式有多种，如同一测站不同设备分别跟踪不同目标、单-收稿日期：2012—03—12；修回日期：2012—04—1I台设备同一波束内对多目标进行测控、中继星和地面站分别跟踪不同的目标，等等。何种方式最佳，需针对交会对接任务特点和现有测控资源进行深入分析和研究。对各种可能方式综合分析认为：不同的设备跟踪不同的目标虽简单可行，但花费大、效益不高；地面站同一波束支持多个目标，能充分发挥单台2飞行器测控学报第3l卷USB(统一S频段)设备的作用，但只有在两飞行器非常近的情况下才能处于地面站USB设备同一波束内，使用范围受限；中继星轨道位置

7、高，对低轨飞行器覆盖范围广，其s频段波束可覆盖上千km，对大范围、长时间的多目标同时测控比较有利。本文分析和研究利用我国第1代中继星进行双目标测控的实现途径、天地基测控协同机制以及对“天宫一号”和“神舟八号”交会对接的支持能力，设计的中继星对“天官一号”和“神舟八号”同时测控方案以较小的代价实现了较大范围的双目标测控，飞行任务表明这一方案合理可行。中继星在“天宫一号”和“神舟八号”交会对接中的成功应用，不仅为