萤火一号火星探测器测控通信关键技术.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第30卷2013年第l朗文章编号：1006—1630(2013)04一0116一05萤火一号火星探测器测控通信关键技术熊蔚明，谢春坚，梁显锋，白云飞(中国科学院空间科学与应用研究中心，北京100190)摘要：基于深空测控通信特点及其技术难点，对萤火一号(YH一1)火星探测器测控通信分系统设计进行了研究。给出了测控通信方案和分系统构成，介绍了火星一地球超远距离通信，小型化测控通信系统，高灵敏度接收机．高集成度发射机，小型化高稳定频率信标，集成化、小型化遥控指令译码器等关键技术设计及主要技术指标。

2、YH一1火星探测器的测控和数传分系统采用一体化设计方案，在质量10b约束条件下，实现了上行遥控通道及下行遥测通道，具备科学数据传输通道及测定轨信号发送的功能，且每个通道均有冗余备份设备。关键词：深空通信；火星探测；遥控；遥测中图分类号：V443．1文献标志码：AKeyTechnologyofTT&CforYH一1MarsProbeXIONGWei—ming，XIEChun—jian，LIANGXian—feng，BAIYun—fei(CenterforSpaceScienceandApp“edResearch，ChineseAcade

3、myofScience，Be巧ing100190，China)Abstract：BasedonthecharacteristicofthedeepspaceTT＆C，thedesignoftheTT＆CsubsystemforYH一1Marspr。bewasstudiedinthispaper．TheTT&Ctechn0109yschemeandthecompositionofthes1】bsystemweregivenout．Thekeytechnologyofultralongdistancecommunicationbetwee

4、nTvIarsandtheearth，miniaturizationTT8LCsystem，highsensibilityreceiver，hlghintegratedtransmitter，miniaturizationhighstablefrequencybeacon，integratedminiaturizationtelecommanddecoderandtheirmajorperformancewerepresented．TheintegrateddesignwasadoptedintheTT&Canddatatransmi

5、ssionsubsystemforYH一1Marsprobe．Theup—Iinkchannelanddown—linkchannelwererealizedundertheconstrainedconditionwithmass10kg，whichhadthesciencedatatransmissionchannelandthefunctionofthedatatransmissionoftheorbitmeasurementanddetermination．Eachchannelhaditsredundancydevice．Ke

6、ywords：DeepspaceTT＆C；Marsexploration；Telecommand；Telemetry0引言YH一1火星探测器是我国第一个真正意义的深空探测器，其质量及功耗约束条件严格。任务期火星与地球相距约3．o～3．6亿千米，YH一1火星探测器测控数传分系统需克服巨大的信号衰减和传输时延等困难，实现深空环境中的星地间有效通信，在地面测控站支持下完成对探测器的跟踪测轨，提供探测器与地面测控站问的遥控指令传输通道及科学、遥测数据传输通道。深空测控通信特点是信号传输收稿日期：2012一09—25作者简介：熊蔚明(1963一

7、)。男，研究员，主要研究方向为空间通信系统。距离遥远，根据空间数据系统咨询委员会(CCSDS)提出的划分标准，只有在距离地球大于2×106km的轨道上执行的任务才是深空探测。与地球轨道卫星相比，开展深空探测面临技术困难有探测器运动距离增大，无线电波信号损失明显增大，环绕火星轨道信号衰减较地球同步轨道增加80dB，需在通信链路设计中设法补偿。因无线电波的传播速度有限，信息传输的单程时延将增至数分钟甚至数十分钟，实时响应的控制操作均不可能实现，要求深空探测器具自主控制能力。地球轨道测量中常用的测角方法，因测角精度低不能作为定位元素使用，需

8、其他新方法完成探测器的测定轨任务，但测距和测速方法尚可使用。影响探测器测控弧段时间的主要因素第30卷2013年第4期熊蔚明，等：萤火一号火星探测器测控通信关键技术是地球自转，需在全球陆基布设测控站，以保持对探测器的连续观