星载测控终端型谱化研究

2021-12-25管清华郭志宁王喜奎方轶崔佳

航天标准化 2021年3期

管清华郭志宁王喜奎方轶崔佳

（1中国航天标准化研究所，北京，100071；2战略支援部队，北京，100193；3上海航天电子通讯设备研究所，上海，201109）

为适应卫星快速响应需求，实现卫星批量生产、集中交付、高密度发射、可靠运行、提高经费利用率，本文梳理了通信、侦察、遥感等领域卫星型号对测控终端的应用需求，在统筹现有成熟产品、在研产品和未来规划产品的基础上，规划建立了星载测控终端型谱、终端功能单机型谱，作为后续星载测控终端和单机产品研发、状态鉴定、选择使用和更新换代等工作的依据。

1 需求与现状分析

1.1 现状

目前，不同卫星平台在频段、链路传输能力、抗干扰能力、测距能力、测控模式兼容性等方面有着不同的测控需求，为了满足这些需求，星载测控终端呈现出状态多样性的特点：①频段多样性。星载测控终端所使用的频段覆盖了UHF/VHF、S、C、X、Ku、Ka等多个频段，不同的卫星型号根据产品基本情况和当时历史条件选择不同的测控频段。②测控数据速率多样性。既存在常规低速遥控遥测数据传输需求，也存在在原来基础上扩展的测控数传一体化体制（“数传”指低速数传，下同）中上下行高达1Mbps的测控数据传输需求。③抗干扰能力多样性。在非相干扩频体制下宽带干扰抑制能力的基础上，卫星提出了对抗条件下更高的抗干扰能力需求，将宽带抗干扰能力由15dB提高至45dB以上。④测量能力多样性。目前统一载波体制下测距精度为10米左右，非相干扩频体制下测距精度为1米左右，为了适应高轨卫星高精度测定轨需求，提出了厘米级测距精度要求。⑤测控模式多样性。目前测控有地基测控和中继测控，多数星载测控终端为单模式测控，为优化星上测控设备，提出了天地一体化测控、多模式集成的综合测控需求。

此外，为了提升大规模星座的测控管理能力，提出了随遇测控等新的测控能力需求，上述多种能力需求并存，进一步增加了星载测控终端的多样性。

1.2 问题

作为卫星平台的关键设备，为适应多样性需求，星载测控终端产品线丰富、产品类型多样，很好地满足了不同卫星的测控需求。但是目前未在测控终端层面建立型谱，卫星型号使用的终端多为定制化设计、多样化选用。型号与型号之间，特别是不同院所的卫星型号之间，完成相同测控功能的终端，其研制要求和实现方案存在一定差异。上述差异引起性能指标不同，不利于单机产品的技术状态固化与成熟度提升，在单机产品技术状态控制、单机间匹配性测试、星地对接验证等环节增加了大量工作，亟需在终端层面建立型谱。

1.3 需求

1.3.1 低轨卫星

低轨卫星分为可加装中继功能的卫星和不宜加装中继功能的卫星。可加装中继功能的卫星发射及早期轨道段测控功能需求为对地S频段测控和中继S频段测控，在轨运行段测控功能需求为对地S频段测控、中继S频段测控、S频段扩跳频测控和S频段随遇接入。不宜加装中继功能的卫星发射及早期轨道段测控功能需求为对地S频段测控，在轨运行段测控功能需求为对地S频段测控、S频段扩跳频测控和S频段随遇接入。

1.3.2 高轨卫星

高轨卫星可分为可加装中继功能的卫星、不宜加装中继功能的卫星和具有高精度测控需求的卫星。可加装中继功能的卫星发射及早期轨道段测控功能需求为对地S频段测控和中继S频段测控，在轨运行段测控功能需求为对地Ka频段测控、对地S频段测控和中继S频段测控。不宜加装中继功能的卫星发射及早期轨道段测控功能需求为对地S频段测控，在轨运行段测控功能需求为对地Ka频段测控和对地S频段测控。具有高精度测控需求的卫星发射及早期轨道段测控功能需求为对地S频段测控和中继S频段测控，在轨运行段测控功能需求为对地Ka或S频段高精度测控和对地S频段测控。

2 工作原则

按照“总结过去、支撑现在，引领未来”的基本原则，以“减、加、统”的思路，在现有航天科技集团星箭产品型谱基础上，对相关需求不符合项做减法，对2030年前能力增量做加法，综合形成星载测控终端型谱。

3 命名规则

3.1 测控终端型谱特征参数确定

按测控终端的技术特征区分，将测控终端型谱的第一特征参数选择为上下行工作频段，分为S频段和Ka频段；第二特征参数选择为测控体制方式，分为扩频调制和扩跳频调制；第三特征参数选择为测控功能，包括非相干扩频测控、测控数传一体化、天地一体化测控、高精度测距测控、中继测控、随遇测控、综合测控、高轨扩跳频测控、低轨扩跳频测控。

3.2 测控终端型谱代号编制说明

测控终端型谱代号由产品名称代号、特征代号组成，其形式如图1所示。测控终端名称代号规定为由测控终端的汉语拼音首字母组成，即CKZD。测控终端特征代号用3位数字表示，第1位表示工作频段，第2位表示工作体制，第3位表示测控功能，具体代码见表1～表3。例如，CKZD-332代表S频段天地一体化测控终端，CKZD-745代表Ka频段高轨扩跳频测控终端。

图1 型谱代号示意图

表1 工作频段代码

表2 工作体制代码

表3 测控功能代码

4 测控终端型谱

测控终端在卫星与测控地面站、中继星之间提供双向信息传输信道，配合测控地面站、中继星共同完成对卫星的跟踪、测量、遥控、遥测等任务。根据卫星测控终端应用需求确定测控终端类型，按照频段、体制、功能3个层级对测控终端类型进行划分。其中，按频段可分为S频段和Ka扩频；按体制可分为扩频和扩跳频；按功能还可细分为对地非相干扩频测控终端、对地测控数传一体化终端、天地一体化测控终端、对地高精度测距测控终端、中继测控终端、随遇测控终端、综合测控终端、扩跳频测控终端等。测控终端型谱见表4。