在信息社会中,航天技术的作用将变得更巨大,终将彻底改变地球上的面貌。下面是由我整理的航天技术论文2000字,谢谢你的阅读。
航天技术与信息现代化
摘要介绍了空间信息高速公路的概念、特征,及其对应用卫星的需求,并论述了空间信息高速公路对社会经济发展的巨大推动作用。
经由卫星实况转播这个 短语 是航天技术取得巨大成就的象征,随着卫星通信广播事业的快速发展,这个短语已逐渐被人们省略,而成为日常生活中普遍公认的传播方式。卫星通信用电波把整个世界既快又准确地联系在一起,这种联系一旦中断,经济发展的速度将会大大放慢。
人类社会正进入信息社会,信息已成为世界上最重要的战略资源。信息技术是当代最为活跃的生产力。应用信息技术可提高工农业和服务行业的效益及竞争能力,促进管理和决策的科学化, 推动国民经济各部门逐步转移到新的技术基础上来。大力发展信息产业,加速国民经济信息化,是建立和发展我国社会主义市场经济,保持国民经济持续、快速、健康发展的客观要求。
在信息社会中,航天技术的作用将变得更巨大,进一步丰富其内涵,扩展其外延,最终将彻底改变地球上的面貌。航天技术与计算机的融合,形成了在地球上跨越时间和空间的信息基础结构,它将逐步进入千家万户,从根本上改变人们的生产、生活和相互交往的方式,并加速人类文明和 文化 的传播,增进互相理解和全球意识。因此,加速发展航天技术,从多方面、高效率地利用航天技术, 特别是充分利用空间信息资源,以促进社会生产力的发展,提高人流、物流和能量流的利用率,增进文化交流和人民间的理解和信任,已成为当今世界各国的共识。
一、空间信息高速公路
世上本没有路,路是人走出来的。我国汉朝开辟了经西域通往西方的道路,沟通了我国同西方许多国家在经济和文化方面的联系,被后人称之为“丝绸之路”。1855年德国机械工程师卡尔·本茨发明了世界上第一辆实用的内燃机汽车。当他驾驶这辆木制的三轮汽车,在自己的院子里行走撞到墙上的时候,还没有想到路。7年之后,福特发明了汽车,并于10年后形成产业的时候,人们开始把目光盯在汽车的跑道上,于是1913年柏林西南部出现了世界上第一条高速公路。在此后的数年中,高速公路这种具有魔力的通道,使世界发生了神奇的变化。
信息高速公路作为信息革命的基础设施和通向21世纪的神奇通道,已成为世界各国争夺信息资源,确保竞争优势的筹码。1993年,在美国政府 报告 中,对信息高速公路给出了明确的概念:它是一个能够向用户提供大量信息,由通信网、计算机、数据库,以及日用电子产品组成的完备网络。具体地说,就是在全国范围内,铺设新型光缆作为信息流通的干线,通过光缆和多媒体向全国提供 教育 、科研、卫生、商务、金融、文化娱乐等颇为广泛的服务。
所谓空间信息高速公路,可形象地将它理解为以卫星——光纤为主体,再辅之以 其它 通信手段作为“公路”,并利用集电脑、电话、电报、传真等为一体的多媒体,使信息能够高速传递并可共享的通信网络。这种网络可遍布全国乃至全球。在中国,则将它称之为国家经济信息化基础设施, 其内涵包括4项要素:网络与通信、计算机与信息化设备、信息资源与服务、人与信息化环境。
空间信息高速公路有两个特征:第一个特征是利用通信卫星群和光导纤维网组成混合型全球通信网,实现计算机网络化和信息双向交流;另一个特征就是用多媒体技术普及计算机的使用。卫星通信和数字网络光缆就像高速公路一样,是促进社会经济发展的基础设施。它不仅指地面光缆数字通信网络系统,而且还包括通信卫星、卫星定位和导航、环境和灾害监测信息系统。此外,还应包含社会、经济统计数据库和自然资源数据库系列,以及宏观调控、规划决策和工程设计服务、知识库、逻辑推理人工专家系统。这样就能有效地实现以信息流代替人流、物流与能量流。
在空间信息高速公路中,卫星无线电通信频带宽,极容易实现双向高速率的数据传输和可视电话业务,并且适用于单向多路的电视节目传输,也非常适合于大型跨国企业间的业务联系。由于地面信息高速公路的成本昂贵,需要10~15年甚至更长的时间才能建成,是一个无法在短期内普及服务的巨额投资项目。对于发展中国家来说,空间信息高速公路的建设,可弥补通信基础设施差, 以及区域性通信空缺的不足。
地面信息高速公路的全球化和用户的移动化都十分困难,而空间信息高速公路的全球网络却很容易实现,因此,用它进行全球移动通信,在数率不特别高的情况下,便能实现诸如可视电话之类的双向传输。
空间信息高速公路,更具有能适应现阶段经济发展中所出现的各地区差别悬殊的特点。在中国地广人稀的西部地区,加强卫星远距离教育和电视广播,对于提高西部地区的文化素质,普及科学技术知识,消灭贫困愚昧落后现象无疑有着重大的意义。
因此,空间信息高速公路,一方面利用了光导纤维传送信息量大、信号几乎不失真、速度快而且保密性强的特点;另一方面,又利用了通信卫星的通信方式极其方便、覆盖面十分宽广、特别适合于移动终端和全球个人通信的特点。这两者组合,形成了优势互补,可以认为是最佳的方案。
二、信息社会对应用卫星的需求
1?静止通信卫星网
美国休斯空间通信公司提出了建设全美卫星通信网络的计划。建设投资6?6亿美元,计划发射2颗静止通信卫星,从1998年开始以无线形式向美国用户提供高速双向数据传输和可视电话业务,在美国电信业务中,率先开发频率宽度可根据用户需要而变化的传输业务项目。最近又提出, 到2000年,将美国全国性的卫星通信网络,扩大成全球通信网络,最终发展成全球性空间信息高速公路,设计总投资约32亿美元,由9颗静止通信卫星组成可覆盖全球的通信网络。
2?低轨道卫星群移动通信系统
在通信方面除可利用静止通信卫星网以外,还可利用低轨道上位于不同轨道面的多颗卫星,来转发地面用户的信号。目前全世界已出现了十几种较为有名的方案,有些方案正在付诸实施。例如,美国摩托罗拉公司提出的“铱”卫星系统,由6个极地、近地、近圆轨道面上运行的66颗小型通信卫星组成,每个轨道面均匀分布着11颗卫星。由于这一卫星系统中的卫星轨道距地球表面较低,只有400~500公里,所以无线电信号很强,个人手持式无线电话机很容易获得清晰的信号和语音。“铱”卫星系统的地面设备则由系统控制中心,以及分布在世界各用户国家和地区的关口站和终端设备等组成。又如,美国呼叫公司与其它有关公司创建的全球无线通信网,也称之为全球通信系统。由于以宽带传送,因而能传送电视及高速数据。这一耗资90亿美元的庞大通信网络,将由 840颗低轨道(700公里高度)现代小型通信卫星来覆盖地球95%的地区,它可以双向传输包括电视图象在内的各种信号,以及个人语音通信,具有数据、传真、寻呼和定位功能。该系统的主要特征, 是利用通信卫星群和光纤网实现计算机网络化和信息双向交流,并将成为二次信息革命的主要物质基础与保障。
3?大容量激光卫星通信
激光与普通光源相比,具有很多特殊的性质,譬如激光辐射在“时间”上高度集中,很适合用于快速保密通信。激光辐射在“空间”上高度集中,方向性很强,而且具有高增益,因而用于通信可以传递得非常之远。激光辐射在“波长”上高度集中,因此波长分布范围很窄。激光的相干性、单色性和方向性,使它成为通信的理想载体。在理论上,光的频段宽度达到10?13~10?15赫,这样大的带宽,对每路仅4千赫的电话,可容纳100亿路之多;对带宽为10兆赫的彩色电视,也可同时传输1000万套电视节目而不相互干扰。由此可见,一旦激光卫星通信投入实际应用之后,由于其具有容量大和抗干扰性强等特点,不仅能扩大通信容量,缓和通信频段拥挤的局面,而且可避免洲际通信时的时延现象发生,是实现空间通信和准确快速、保密性强的军事卫星通信的重要途径。卫星激光通信技术无论是在静止轨道上的卫星,还是低轨道的卫星、飞船、航天飞机、空间站,以及深空探测器,都可以利用激光通信技术将它们连接在一起,形成一条无形的光学链路,使信息畅通无阻,因而空间信息高速公路成为名符其实的高速公路。
中国重视信息通信技术的发展,而且已经列入国家计划。面对世界高科技领域的挑战,为加快发展具有中国特色的信息高速公路,而不失时机地推动信息化,中国以“金字”工程为生长点,与卫星通信相结合,逐步形成信息产业。通过“金字”工程的实施,建立国家数据通信基干网和一系列专用网,为发展信息产业奠定基础。根据宏观分析预测,中国目前使用的卫星转发器不到50个,到 2000年中国大约需要145~150个卫星转发器,到2010年,将需要588~837个卫星转发器。
三、空间信息高速公路将推动社会经济发展
随着空间信息高速公路的建成,将使工商企业和整个社会处于一场革命之中,而这场革命的规模和效果是难以预测的。对其发展前景,现初步分析如下:
1?巨大的商业利益
为了建设信息高速公路,美国政府和企业界计划共同投资400多亿美元。根据预测,2010年, 信息高速公路产业所创造的市*2?改变人类生产和生活方式伴随着社会信息化和信息高速公路的建设,人们便能充分利用信息,大大提高物质生产的效率,提高原材料和能源利用率,有可能改变人类的生活方式,并终将从传统的生产和生活中解放出来。将出现电视电话、可视电话会议、电视购物、电视教学、家庭影视室、家庭图书馆、家庭数据库、在家中办公等等一系列新生事物。随之而来的将会给教育、卫生,保健等部门带来一场革命,无论在何时何地,都可向所有图书馆要求检索所需资料,浏览有关图书;随时随地可通过联机方式,立即获得最好的医疗保健服务和其它社会需求服务,医院遇到疑难病症时,可以向远距离的医学专家请教,以求得正确的诊断和治疗。以美国为例,仅医疗支出这一项,每年可节省1000亿美元。此外,可为能源、交通、环境等问题提供一种新的缓解 方法 。
3?推动高新技术发展
建设空间信息高速公路和国家信息基础结构的计划,将成为发展各种高新技术的驱动力。美国认为,在执行“国家信息基础结构”行动计划中,应优先发展的技术包括:半导体与微电子学、计算机、通信、高速网络、多媒体技术、光电子、高清晰电视、应用软件等。比如计算机,必定要向功能更多、性能更优、速度更快、容量更大、体积更小的方向发展,这就对超高速集成电路,新的计算机体系结构与微电子系统集成技术提出了新的要求。而多媒体技术的发展,将采用大量的专用集成电路,对高速信号处理器、视听信号压缩与解压缩、调制解调器、数据存贮器、图象识别、语音识别等器件提出了新的要求。
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“嫦娥一号”(Chang'E1)卫星由中国空间技术研究院承担研制,以中国古代神话人物嫦娥命名,主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。在初样研制阶段,有电性星和结构星这两颗初样卫星承担卫星测试工作。嫦娥一号平台以中国已成熟的东方红三号卫星平台为基础进行研制,星体尺寸为2000毫米×1720毫米×2200毫米,并充分继承中国资源二号卫星、“中巴地球资源卫星”等卫星的现有成熟技术和产品,进行适应性改造。所谓适应性改造就是在继承上的创新,突破一批关键技术。
北京时间2007年10月24日,探测器从西昌卫星发射中心成功发射。
概况
嫦娥一号星体为立方体,两侧各有一个太阳帆板,最大跨度达18.1米,重2350千克,工作寿命一年。它将运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上。
该卫星平台由结构分系统、热控分系统、制导,导航与控制分系统、推进分系统、数据管理分系统、测控数传分系统、定向天线分系统和有效载荷等9个分系统组成。这些分系统各司其职、协同工作,保证月球探测任务的顺利完成。星上的有效载荷用于完成对月球的科学探测和试验,其它分系统则为有效载荷正常工作提供支持、控制、指令和管理保证服务。
根据我国探月卫星工程的四大科学目标,在嫦娥一号上搭载了8种24台件科学探测仪器,重130千克,即微波探测仪系统、γ射线谱仪、X射线谱仪、激光高度计、太阳高能粒子探测器、太阳风离子探测器、CCD立体相机、干涉成像光谱仪。
航天专家介绍,电性星的试验主要是用于一些带有电子性能的设备的综合测试,结构星的试验主要是要考核结构设计的合理性,和整星上温度控制设计的合理性。目前,这两颗初样星的结构制造已经完成,将在年底以前开始整星测试。在这个基础上,再进行“嫦娥一号”正样卫星的研制。据介绍,整个初样测试阶段持续到2007年6月份,随后将进入卫星正样星的研制阶段。
为了保证完成月球探测工程任务,科研人员对承担卫星发射任务的长三甲火箭进行了41项可靠性的设计工作,以提高其运载可靠性。
嫦娥一号是我国的首颗绕月人造卫星。以中国古代神话人物嫦娥命名,已于2007年10月24日18时05分(UTC+8时)左右在西昌卫星发射中心升空,整个“奔月”过程大概需要8-9天。预计卫星的总重量为2350千克左右,寿命大于1年。该卫星的主要探测目标是:获取月球表面的三维立体影像;分析月球表面有用元素的含量和物质类型的分布特点;探测月壤厚度和地球至月亮的空间环境。
技术难点
1、轨道设计与飞行程序控制问题
2、卫星姿态控制的三矢量控制问题
3、卫星环境适应性设计
4、远距离测控与通信问题
“嫦娥一号”卫星由中国空间技术研究院承担研制,主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。“嫦娥一号”月球探测卫星由卫星平台和有效载荷两大部分组成。卫星平台利用东方红三号卫星平台技术研制,科研人员对结构、推进、电源、测控和数传等8个分系统进行了适应性修改。有效载荷包括CCD立体相机、成像光谱仪、太阳宇宙射线监测器和低能粒子探测器等科学探测仪器。
“嫦娥一号”月球探测卫星于2007年10月在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空。卫星发射后,将用8天至9天时间完成调相轨道段、地月转移轨道段和环月轨道段飞行,执行科学探测任务。它将完成四大科学任务,首要目的便是为月球“画像”,也就是要通过各种手段获取月球表面影像和立体图像。此外,还要分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点,探测月壤厚度以及地月空间环境。
专家介绍,嫦娥一号卫星两米见方,太阳翼展开后,最长可达18米,起飞重量为2350公斤,卫星需要10-12天可以飞到月球附近。嫦娥一号设计寿命为一年,执行任务后将不再返回地球。
准备
探月计划酝酿10年
我国航天科技工作者早在1994年就进行了探月活动必要性和可行性研究,
1996年完成了探月卫星的技术方案研究,
1998年完成了卫星关键技术研究,以后又开展了深化论证工作。
测试
中国探月计划第一颗卫星“嫦娥一号”的有效载荷正样系统正在进行最后联试,以确保科学探测设备将来在太空正常工作。
“嫦娥一号”卫星有效载荷的研制测试工作由中国科学院空间科学与应用研究中心负责。有效载荷总指挥、中科院空间中心主任吴季16日在接受采访时说:“在有效载荷正样系统联试的最后阶段,各研制人员应继续保持严慎细实的工作态度,按质量要求完成正样联试,确保有效载荷设备顺利交付和工程任务圆满完成。”
卫星有效载荷因不同的航天任务而异,在现阶段主要是进行科学探测的仪器和科学实验的设备。“嫦娥一号”卫星有效载荷将包括微波探测仪分系统、空间环境探测分系统、有效载荷数据管理分系统等。
据了解,微波探测仪分系统将主要对月壤的厚度进行估计和评测,这是国际上首次采用被动微波遥感手段对月表进行探测。空间环境探测分系统由太阳高能粒子探测器等3台设备组成,将探测地月和近月的空间环境参数。
“嫦娥一号”于2007年发射,而后围绕月球进行一年的探测。
中国的探月计划经过长期准备、10年论证,于2004年1月正式立项,被称作“嫦娥工程”。该工程目前主要集中在绕月探测、月球三维影像分析、月球有用元素和物质类型的全球含量与分布调查、月壤厚度探查以及地月空间环境探测。
发射
“嫦娥一号”卫星发射后首先将被送入一个地球同步椭圆轨道,这一轨道离地面最近距离为200公里,最远为5.1万公里,探月卫星将用16小时环绕此轨道一圈后,通过加速再进入一个更大的椭圆轨道,距离地面最近距离为500公里,最远为12.8万公里,需要48小时才能环绕一圈。此后,探测卫星不断加速,开始“奔向”月球,大概经过114小时的飞行,在快要到达月球时,依靠控制火箭的反向助推减速。在被月球引力“俘获”后,成为环月球卫星,最终在离月球表面200公里高度的极月圆轨道绕月球飞行,开展拍摄三维影像等工作。
卫星奔月总共需时114个小时,距离地球接近38.44万公里。而过去,中国发射的卫星距离地面一般都在3.58万公里左右,二者几乎相差了10倍。
“嫦娥一号”发射倒计时
36小时:部分系统进行最后“体检”。
12小时:进入发射前功能检查状态。
8小时:进入发射程序,各系统进行辅助准备。
7小时:加注液氧。
5.5小时:加注液氢。
2小时:进入射前系统。地面开始给系统加电,同时各种口令也在这时开始下发。
40分钟:3号塔架回转平台开始展开。
15分钟:最后一批人员撤离。
90秒:转电。从地面给系统供电,变为系统内部电池供电。
60秒:从塔架后伸向前塔的橘黄色电缆摆杆此时摆开,准备为火箭点火、发射。
40秒:01号指挥员开始报告倒计时。
30秒:牵动。是过去发射系统的专有命令,尽管现在已经不再使用有关系统,但这一程序沿用至今。
10秒:点火倒计时。
0秒:点火。
Logistics Sci—Tech No.10,2008
· 军事物流·
物流科技2008年第1O期
摘 要:现代军事物流是信息化战争后勤保障的重要支
撑。随着信息技术的不断发展, 卫星定位系统逐渐应用于军
事物流领域,成为现代军队战斗力的倍增器。文章介绍了卫
星定位系统概况, 阐述了卫星定位系统在军事物流领域的应
用现状,对军事物流领域应用卫星定位系统的前景及思路进
行了探讨。
关键词:卫星定位系统;军事物流;应用
中图分类号:E075 文献标识码:A
文章编号:1002—3100 f2008) 10—0071—03
Abstract: Modern military logistics is one of the important
pans of logistics under informationization war. Nowadays,
satellite positioning system is applied in the field of military
logistics gradually with the development of information technology.
This paper introduces the general situation of satellite
positioning system,analyses its current and future application
in the field of military logistics, discusses the development
ideaS of applying satellite positioning system in the field of
military logistics.
Key words:satellite positioning sy stem;military logistics;application
军事物流是指军事物资经由筹措、运输、储存、包装、维修保养、配送等环节,从供应地向部队用户有序流动的过程ll】。
卫星定位系统作为当今最先进的信息设施之一,是提高军事物流信息化建设水平,增强部队战斗力不可缺少的技术工具和手段 。
在现代军事物流活动中,重视这~ 技术的创新和推广应用,将快速实现对军事物流的实时监控,从而有效提高信息化战争的后
勤保障效能
1 卫星定位系统概况
卫星定位系统是利用多颗人造地球卫星、地面控制设备和信号接收设备,对地面静态或动态目标进行定位和导航的系统。
目前,全球正在运行或研制中的卫星定位系统有美国全球定位系统(Global Positioning System.GPS)、俄罗斯全球卫星导航系
统(GLONASS)、欧盟伽利略导航卫星系统计划(GALILEO)和中国“北斗一号” 卫星导航定位系统。
GPS是美国军方20世纪70年代研制的军民两用卫星定位系统,军用加密,民用降低定位精度后在全球使用,在用户数量
上处于霸主地位。GLONASS是由原苏联(现由俄罗斯)国防部独立研制和控制的第二代军用卫星导航系统, 其建立目的主要
是避免在军事上受制于美国。由于种种原因, 目前处于“半可用”状态,市场中GLONASS设备极少,产品多是内置GLONASS
和GPS两种接收装置, 以提高精度和可用性。同样出于避免受制于美国的目的.欧盟2003年也开始了GALILEO计划.建造世
界上第一个非军方控制和管理的民用』J星导航定位系统.预计2010年正式投入商业运行 这3个系统都是全球卫星导航定位
系统,导航范围覆盖全球。中国“北斗一号” 系统则是覆盖我国本土的区域导航定位系统, 目前拥有5颗导航卫星,除具有导
航功能外,还具有短报文通信和精密授时功能。在2008年南方抗击雨雪冰冻和四川特大地震灾害中初露锋芒.在北京奥运会
期间将为交通调度和场馆监控提供服务。
GPS导航系统是被动式伪码单向测距三维导航,采用的是无源定位。定位数据由用户设备独立解算, 因此不能提供通讯服
务。 “北斗” 系统是主动式双向测距二维导航,采用的是有源定位.定位数据由地面控制中心解算后提供给用户,用户需要通
过地面中心站联系及地面中心站的传输;因此可以提供通讯服务,通讯不必通过其他的通讯卫星.实现了一星多用。
GPS、GLONASS、GA[ ILEO和“北斗” 系统对比见表1
2 卫星定位系统在军事物流领域的应用现状
卫星定位系统的建立源于军事目的,美国GPS在近几场局部战争中应用于指挥控制、兵力投送、精确制导、目标侦察、战
场救援、军事物流等各个方面,成为美军战斗力的倍增器。尤其在伊拉克战争中,超大量战争物资运输保障,战时补给,大兵
团诸军兵种的专用装备保障,没有GPS 的导航和定位,军事物流则难以实现适时、快速、精确的保障,也就很难在短时间内
结束战斗并取得战斗的胜利 。近几年,我国加紧研发中国“北斗” 系统,引进对GPS的应用.逐渐将卫星定位系统应用于军
收稿日期:2008~06—24
作者简介: 白 娟(1973一),女,山东济南人,后勤指挥学院研究生五队硕士研究生,研究方向:军事物流信息化建设。
卫星定位系统在军事物流领域应用现状及前景探讨
表1 GPS、GLONASS、GALILEO和“北斗” 系统对比表
美国GPS 俄罗斯GL0NASS 欧盟GALILE0 中国“北斗” 系统
研制时间 20世纪70年代 20世纪70年代中期 1999年2月 2000生
卫星个数 28 24 30 5
轨道高度(KM) 20 186 l9 l00 23 222 36 0o0
运行周期 l1:15:44 l1:15:00 14:22:00 l1:58:00
民用单频CA码 民用单频CA码 CA码
调制码 军用双频P码 军用双频P码
P码
定位精度 CA码约l2米 水平方向约l6米 水平定位精度优于10米 约30米
P码小于10米 垂直方向约25米
覆盖范围 全球 全球 全球 中国及周边地区
主要功能 定位导航导航定位、短报文通信、
. 精密授时 定位导航,精密授时 定位导航.精密授时 精密授时
优点优点:投资小、用户设
: 全天候: 全球覆盖; 三维 由于GL0NASS卫星发 该系统提供三种导航定 备价廉
。定速定时高精度缺点: 不能覆
:快速省时高效 射的载波频率不同. 可 位信号
率: 免费信号、收 盖两极地区. 赤道附近
系统特点 : 应用广泛多功能。缺点:信 以防止整个卫星导航系 费加密信号
、号存在易损性和丢失性满足更高 定位精度差:不能满足
. 抗干扰 统同时被敌方干扰. 因 要求的收费加密信号
, 能力差高动态和保密的军事用
: 定位精度受美国军方限 而具有更强的抗干扰能 供各种不同的用户使用 户要求
. 书1 力 用户数量受一
定限制
民用领域: 用于航空/航海导航、
大地测量、石油勘探、地震测量、 由于种种原因. 目前处
野外救生、探险、森林防火、飞 于“半可用” 状态. 市
机播种、农田耕种、车辆自动导 场中GL0NASS设备极 2010年正式投入商业运 使用者基本是军队等国
应用现状 航监控、机场,港13'交通管理等诸 少, 而且多是美国产品, 行 家用户. 市面上很少有
多方面军用领域: 美军用于指挥 内置GL0NASS和GPS 北斗星的接收机出售
控制.兵力投送、精确制导、目 两种接收装置. 以提高
标侦察、战场救援、军事物流等 精度和可用性
方面
主动式双向测距二维导
定位原理 被动式伪码单向测距三维导航航。定位数据由地面控
, 定位数据由用户设备独立解算 制中心解算后提供给用
事物流领域,但仍处于初级阶段,其应用主要体现在以下几个方面
2.1 对军事物资运输的监控调度
通过将卫星定位系统的用户接收机安装在军用车辆、飞机、舰船上实现对军事物资运输的监控调度。利用卫星定位系统和
电子地图GIS可实时显示出运输工具的实际位置与轨迹,从而对其进行实时、有效的定位、监控和调度。实现方式是运输工具
通过终端接收导航定位信息,经处理后,将数据按一定格式由无线电收发机传送到指挥中心,指挥中心接收机将接收到的数据
输入计算机,经处理,在电子地图中显示运输工具和物资位置。
2.2 对军事运输路线的导航规划
选择正确、便捷的运输路线,是实现军事物流快速保障的前提条件。运用卫星定位系统的导航规划功能则充分满足了这一
需求。卫星导航系统的路线规划功能包括自动、手动和指令式3种。自动式路线规划是由驾驶员确定起点和终点,由计算机软
件按照要求自动设计最佳路线。手动式路线规划是驾驶员根据自己的目的地设计起点和终点等,系统在电子地图上设计路线,
同时显示运行途径和方向。指令式路线规划是指指挥中心对行驶站点的时间和路线能作出有效反应,提出路线的规划,并给运
输工具发出导航指令。实现方式是将卫星定位终端与计算机相连接,实现数据的实时传输,以电子地图的形式显示导航数据。
2-3 对需求信息的查询
在军事运输途中,卫星定位系统可以提供主要物标,在电子地图上根据需要进行查询,显示其位置。同时指挥中心可以利
用监测控制台对所在位置进行查询,车辆及物资信息则以数字形式在指挥中心的地图上显示出来。此外,利用卫星定位系统记
录和储存保障物资详细的运输内容和信息,消除了很多需要人工处理的环节,使得整个军事物流系统中所有程序及信息系统实
现信息传输的快速、准确、一致。
2 4 对险情、事故的紧急救援
72 {) ij¨P S t ~1 t lj 20~)g.{O
卫星定位系统在军事物流领域应用现状及前景探讨
通过卫星系统定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的地方进行紧急援助。监控台的电子地图显示求助信息和报
警目标,规划最优援助方案,并以报警声光提醒监控人员进行应急处理。我国自主研制的“北斗一号”卫星定位系统在四JIl汶
JIl地震救援中不仅实时监测到了救援部队的行进状态,而且在通信中断的情况下充分发挥了其短报文通信的功能,保障了救援
的顺利展开。
3 卫星定位系统在军事物流领域的应用前景
3.1 应用于建立网络化军事物流保障体系
军事物流保障网络化是信息化条件下一体化联合作战的要求,是指通过多种信息技术将各个物资保障网点(如物流中心、
后方基地、仓库等)集成为军事物流保障网,实现物流配送实体网络和信息网络的“无缝链接”,从而在战争中以实时的快速
反应、精确的投向投量和灵敏高效的指挥调度实现适时、适地、适量的后勤保障。卫星定位系统在军事物流网络化建设中具有
不可替代的作用,主要体现在功能多、精度高、覆盖面广,是构建网络的最佳技术设施和应用平台; 二是构筑在卫星定位系
统的网络公共平台,具有开放度高、资源共享程度高等优点,无地域性限制的信息获取,提高了定位系统的利用率。
3.2 应用于军事物流资产可视化管理
信息化条件下,战场透明度越来越高,物资储存和运输的可见性变得至关重要。物流资产可视化管理是依赖计算机技术、
网络技术、数据库技术、自动识别技术、卫星定位技术等多种信息技术,实现物资在储、在运、在处理全过程的数据跟踪可
视.使得部队指挥官可以不问断、可视化地掌握全部后勤资源的动态情况,全程跟踪“人员流”、 “装备流” 和“物资流”,并
指挥和控制其接收、分发和调换。在运资产通常是装载于某种运输工具,如火车、飞机、轮船、汽车等。实现在运资产可视
化,首先要掌握运输工具的实时位置,而掌握移动中的运输工具的实时位置离不开卫星定位系统。卫星定位系统在军事物流资
产可视化的应用,集中在两个主要方面:其~ 。卫星定位系统用于提供运输工具的位置数据。其二,卫星通信可使控制站和驾
驶员实现双向信息交流。有效运用卫星定位系统,形成有力的统一组织指挥中心,能够提高物流管理的透明度,为优质、高效
的物流保障提供坚实的技术平台。
3-3 应用于实现精确主动配送式保障模式
精确主动配送式保障是指在精确预测部队需求的前提下,打破过去那种逐级前送、被动等待的后勤保障运行机制,通过将
所需物资主动配送到战斗单位乃至士兵,使补给速度发生质的变化,是现代化军事物流保障模式的研究方向。物流配送的过程
是实物的空间位置转移过程,在物流配送过程中,涉及到货物的运输、仓储、装卸、送递等处理环节,对各个环节涉及的问题
如运输路线的选择、仓库位置的选择、仓库的容量设置、合理装卸策略、运输车辆的调度和投递路线的选择等进行有效的管理
和决策分析将有助于物流配送有效地利用现有资源, 降低消耗,提高效率。卫星定位系统解决了物流配送过程中运输车辆调度
和投递路线选择、精确定位部队用户等诸多问题,有利于提高物资的补给速度,从而实现精确主动配送式保障。
4 军事物流领域应用卫星定位系统的发展思路
目前.卫星定位系统在军事物流信息化建设的应用基本上还处于起步阶段,要实现这项技术的全面推广和运用.建立适应
我军后勤发展的军事物流系统,可以从以下几个方面着手:
(1)加强卫星定位系统在军事物流领域推广应用的组织领导。由总部牵头统一组织规划、统一技术体制、统一信息标准、
统一软件开发,并与作战指挥系统兼容,从研究开始就杜绝卫星定位系统在军事物流领域应用中各自为政、互不统一、缺乏系
统集成等问题的出现。再就是加强军地合作,把军队的资源优势和地方的技术优势整合起来,共同研制、发展新技术,以保证
其在军事物流领域应用的有效性
(2)开展规划研究、突破关键技术。从顶层对研究项目进行规划设计,并根据我军现状确定当前及今后一段时期内卫星
定位系统在军事物流领域应用的重点和难点。必须立足于新技术引进后的自主开发和创新,形成自己的技术.组织科研力量协
力攻关,力争解决自主技术与外军技术相结合、抗干扰、精度限制、加密技术等关键难题,为卫星定位系统在军事物流信息化
建设中的进一步应用做好准备。
(3)研发基于卫星定位系统等先进信息技术的军事物流应用平台, 建设相关实验室,着眼未来信息化战争实际.跟踪国
内外、军内外卫星定位系统应用研究发展动态,积极探索卫星定位系统在我军军事物流领域的应用研究.以带动全军后勤信息
化的发展。
(4)在后勤保障部队试点后推广。选择部分后勤保障部队进行实验试点,使得卫星定位系统的应用真正与部队建设的实
际结合起来,通过解决实际中遇到的各种问题,不断完善卫星定位系统在军事物流建设的应用研究。从而最大限度地挖掘整个
军事物流系统的保障潜力,使我军后勤保障实现质的飞跃。
参考文献:
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【2] 谭建中.物流信息技术【M】.北京: 中国物资出版社,2008.
【3】戢觉佑,王京海.美军后勤理论与实践【M】.天津:海军后勤学院,2003.
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中国科学院披露载人航天实验内容
中国科学院有关负责人表示,载人飞船工程应用系统的主要任务是开展空间对地观测、空间科学及技术实验。我国载人航天工程(第一阶段)应用系统的目标是大力推进和发 展我国空间科学与空间应用技术,为国家经济建设和社会发展做出有重要价值的贡献,同时为今后有人参与的空间科学与技术实验打下基矗。
其中,“对地观测任务”是以与国际同步发展先进空间遥感器及开拓地球系统科学研究为目的,确定了中分辨率成像光谱仪器、多模态微波遥感器(包括微波高度计、辐射计和散射计)、地球环境监测和遥感应用研究等在轨实验和应用任务。地球环境监测包括太阳常数监测、太阳和地球紫外辐射监测以及地球辐射收支探测。遥感器应用研究为我国遥感应用技术的发展奠定基础;开展成像光谱技术和微波遥感技术在海洋、陆地和大气方面的应用研究和应用示范。
“空间科学研究”安排了空间生命科学、微重力科学(包括空间材料科学项目,微重力流体物理研究项目),还有空间天文项目、空间环境预报和监测任务,目标是全面提高我国空间科学水平。“空间生命科学和生物技术”研制了多种空间实验设备,开展空间生物学效应研究、空间蛋白质结晶、空间细胞培养、空间细胞电融合以及空间蛋白质和生物大分子分离纯化等研究;“空间材料科学研究”研制多工位晶体生长炉和晶体生长观测装置,开展二元和三元半导体光电子材料、透明氧化物晶体、金属和合金等材料研究和空间生长,研究空间晶体生长动力学;“空间环境预报和监测”研究可以建立空间环境预报中心,发布长期、中期、短期空间环境预报和警报,进行效应预测,保障航天员、载人航天器和空间设备安全。载人飞船构造:
1,轨道舱呈圆桶形状,是航天员工作、生活和休息的地方。轨道舱调整了舱内布局设计以便安装应用系统设备及航天员食品和饮用水装置。轨道舱的后端底部设有舱门,航天员通过这个舱门可以进入返回舱。轨道舱外部两侧装有两个像鸟儿翅膀一样的太阳电池翼,轨道舱所需要的电能就是由这两个电池翼提供的。
2,返回舱是载人飞船唯一返回地球的舱段,飞船起飞、上升到入轨及返回着陆时,航天员都在返回舱内。神舟六号的返回舱形状像钟,其舱门与轨道舱相连,航天员通过这个舱门,可以进入轨道舱。返回舱是飞船的指挥控制中心,舱内安装了航天员的座椅。飞船在起飞、上升和返回地面时,航天员躺在座椅上的。返回舱内还安装了飞行中需要航天员监视和操作的仪器设备,航天员通过这些仪表可以随时判断、了解飞船的工作情况,还可以在必要时人工干预飞船的系统和设备的工作。
3,推进舱形状也是圆柱形的,舱内安装推进系统发动机和推进剂,其使命是为飞船提供姿态高速和进行轨道维持所需的动力,飞船电源、环境控制和通信等系统的一部分设备也安装在这里。推进舱外部两侧也安装了两个太阳电池翼,为飞船提供所需的电能。
载人飞船的轨道舱和返回舱都是密封的舱段,舱内与外界完全隔绝,内部安装的环境和生命保障系统,将为航天员提供一个与地球环境一样的舒适生活环境。另外,还安装了供着陆用的主、备两具降落伞。返回舱侧壁上开设了两个圆形窗口,一个用于航天员观察窗外的情景,另一个供航天员操作光学瞄准镜观察地面驾驶飞船。
长征2F运载火箭主要技术指标:
火箭的可靠性为0.97,安全性为0.997:0.97的可靠性就是说100次发射里,只有3次火箭可能出现问题;0.997的安全性是指火箭出现1000次问题里,可能有3次会危及航天员的生命安全。这是载人火箭的特性。一般的商用火箭可靠性为0.91到0.93,没有安全性要求。
火箭起飞重量为479吨:火箭加上飞船重量约44吨,其它的都是液体推进剂。因此,火箭的90%都是液体,比人体含水量还大。水通常占人体的60%到70%。
飞船重量为8吨多,占船箭组合体起飞重量的六十二分之一:要把一公斤的东西送入轨道,就得消耗62公斤的火箭。神舟六号飞船比神舟五号在重量上有所增加,因此发射神六的火箭也重了不少。
火箭芯级直径为3.35米:古罗马人使用两匹马拉的车,车轮在石板路上磨出两道沟。由于车轮宽窄不一样,路上留下了不同宽窄的沟。后来他们想把轮距统一起来,就把两匹并排的马屁股当成标准,即1.435米,后来英国人修铁路也把铁轨轨距定为1.435米,并被各国沿用。按照这个轨距修建的铁路,能够运输的货物最宽为3.72米,去掉车厢外壳,只剩下3.35米。因此,用标准铁路进行运输的火箭最大直径只能达到3.35米。
火箭入轨点速度为每秒7.5公里:这个速度是音速的22倍。我们通常说的“十里长街”,是指北京建国门至复兴门的距离,长6.7公里。每秒7.5公里的速度,相当于1秒钟内从长安街东头跑到西头。
火箭轨道近地200公里,远地350公里:地球半径6400公里,火箭轨道与地球的距离,仅为地球半径的几十分之一。如果站在地球外面看,飞船就像贴着地面在飞行。
中国航天事业是在50年代中期开始的,1956年,中国制定了12年科
学发展远景规划,把火箭和喷气技术列为重点发展项目。同年建立了第
一个导弹、火箭研究机构,1958年把发射人造地球卫星列入国家科学规
划,组建机构开展空间物理学研究和探空火箭研制工作,并开展星际航
行的学术活动和实验设备的筹建工作。中国航天事业在创业之初经历了
经济上、技术上的种种困难,经过艰苦奋斗,终于在1960年2月发射成
功第一枚探空试验火箭,同年11月又发射成功第一枚自制的运载火箭,
在60年代后期又研制成功中程和中远程运载火箭,为中国航天事业的发
展奠定了基础。中国于60年代中期制定了研制和发射人造地球卫星的空
间计划。1968年组建了中国空间技术研究院。1970年4月24日,中国第
一颗人造地球卫星“东方红”1号发射成功,使中国成为继苏、美、法
、日之后世界上第五个用自制运载火箭成功地发射卫星的国家。1971年
3月3日发射成功的第二颗人造地球卫星向地面发回了各项科学实验数据
,正常工作了多年。1975年11月26日首次发射成功返回型人造地球卫星
,中国成了继美、苏之后世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。1980
年5月,向南太平洋发射大型运载火箭取得成功,1981年9月20日首次用
一枚大型运载火箭把三颗空间物理探测卫星送入地球轨道,1982年10月
从水下潜艇发射运载火箭成功。1984年4月,发射一颗对地静止轨道试
验通信卫星“东方红”2号,4月16日卫星定点于东经125度赤道上空,
至1985年10月,中国依靠自己的力量共发射了17颗不同类型的人造地球
卫星。这些卫星为地质、测绘、地震、海洋、农林、环境保护等国民经
济部门和空间科学研究提供了十分有价值的资料。第一颗试验通信卫星
已用于国内通信广播和电视节目传输,对改善边远地区的通信和广播状
况发挥了重要作用。通过一系列航天活动中国已建立了各类人造卫星、
运载火箭、发射设备和测量控制系统的研究、设计、试验和生产的基地
,建成了能发射近地卫星和对地静止轨道卫星,拥有光测、遥测和雷达
等多种跟踪测量手段的酒泉和西昌航天器发射场;组成了由控制中心地
面台站和测量船构成的卫星测控网,造就了一支富有经验的航天科学技
术队伍,从而有能力不断开拓航天活动。
10月15日到16日神州5号载人飞船发射成功,是中国高科技领域继
“两弹一星”之后又一座光辉的里程碑,中国由此成为世界上继俄罗斯
和美国之后第三个有能力将航天员送上太空的国家
有趣的共振现象 唐朝的时候,洛阳的一座寺院里出了一件怪事。
寺院的房间里有一口铜铸的磬,没人敲它,常常自己“嗡嗡”地响起来,这里是什么原因呢? 原来,这口磬和饭堂的一口大钟,它们在发声时,每秒种的振动次数— —频率正好相同。
我的航天技术论文
在过去半年中,接连发生了两起重大航天灾难。尽管人们备感痛惜,但这些挫折并不能阻挡人类进军宇宙的步伐。 既然航天活动风险如此之大,为什么人类依然不放弃进军宇宙的梦想呢?从长期看,地球的资源是有限的,人类总有一天必须走出自己的摇篮;从中短期看,航天活动可带来巨大回报,是一个国家综合国力的体现。进军宇宙是人类现在和未来的一项伟大事业。于是,载人航天成为现代航天科技发展的重中之重……
中国载人航天技术的发展及其意义和前景
俗话说,天高任鸟飞,海阔凭鱼跃。人类在漫长的社会进步中不断扩展自身的生存空间。现在,人类的活动范围已经历了从陆地到海洋,从海洋到大气层空间,再从大气层空间到太空的逐步发展过程。人类活动范围的每一次扩展都是一次伟大的飞跃。
中国载人航天技术的发展历程
很久以前,人类就有飞出地球、探知太空奥秘和开发宇宙资源的愿望,我国古代的不少神话故事便是突出的反映。最典型的是流传很广的嫦娥奔月,它描写一个叫嫦娥的美女,偷吃了丈夫后羿从西王母那里求得的长生不老的仙药后,身体变轻飘到月亮上去了。
历史上第一个试验乘火箭上天的人是15世纪中国官员万户。1945年,美国学者基姆在他的《火箭与喷气发动机》一书中是这样描写的:万户先做了两个大风筝,并排装在一把椅子的两边。然后,他在椅子下面捆绑了47支当时能买到的最大火箭。准备完毕后,万户坐在椅子当中,然后命其仆人点燃火箭。但是,随着一声巨响,他消失在火焰和烟雾中,人类首次火箭飞行尝试没有成功。
20世纪80年代,改革开放带来了航天技术的春天。1986年,中共中央、国务院批准了《高技术研究发展计划("863"计划)纲要》,把航天技术列为我国高技术研究发展的重点之一。"863"高技术航天领域的专家们对我国航天技术未来的发展进行了深入细致的论证,描绘了我国航天技术发展前景的蓝图,一致认为载人航天是我国继人造卫星工程之后合乎逻辑的下一步发展目标。1992年1月,党中央批准研制载人飞船工程。自此,我国的载人航天工程正式启动。1999年11月20日,我国成功发射了自行研制的第一艘飞船神舟1号,成为世界上第三个发射宇宙飞船的国家。此后,又分别把神舟2、3和4号送上九重天。在1992年开始研制载人飞船之前,我国"863"高技术航天领域的专家们曾为研制哪种运输器这个问题进行了几年的研究,即对从研制飞船起步和越过载人飞船直接发展航天飞机的多种技术方案进行了充分的论证、比较和分析,甚至还激烈地争论过。
2003年10月15日圆了万户的梦,因为在这一天中国人民期待已久的第一艘载人飞船神舟5号顺利升空并安全返回,实现了中华千年飞天的理想。它也打破了美国和苏联.俄罗斯在这一领域的多年垄断格局,成为世界第3个独立自主研制并发射载人航天器的国家,这对世界载人航天事业的发展和振兴中华会起到巨大的推动作用。
载人航天的重大意义
历史上,远洋航海技术的兴起,导致了世界贸易的发展、世界市场的开辟和近代科学的一系列成就,开始了一个"全球文明"的时代。当代载人航天技术的问世,则使人类走出地球这一摇篮而到达太空,开始了一个"空间文明"的新时代。
载人航天是航天技术向更高阶段的发展。不过,由于载人航天技术与无人航天技术有很大差别,主要反映在安全性、复杂性和成本高三个方面,所以从1961年第一名航天员上天到现在,它还没有表现出特别明显的用途。但从可以预见的未来来看,人类现在面临的资源枯竭、人口急增等急待解决的几大问题,只有通过开放地球、扩大人类生存空间来解决。即使在当代,发展载人航天也可以起到以下作用:
首先,它能体现一个国家综合国力和提升国际威望。因为航天技术的水平与成就是一个国家经济、科学和技术实力的综合反映。载人航天是航天技术向更高阶段的发展,载人航天的突破--用本国的载人航天器将航天员送入太空并安全返回,更是一个国家综合国力强大的标志。发展载人航天需要依靠先进的技术水平、发达的工业基础和雄厚的经济实力。迄今为止,只有俄罗斯和美国实现了载人航天。其他拥有一定航天技术基础或较强经济实力的国家,虽欲染指载人航天,但因力不从心,所以只能求助于与他们合作,出钱出资,用俄、美的载人航天器将本国航天员送上太空,以图逐步加入世界"载人航天俱乐部"。邓小平同志曾经说过:没有两弹一星就没有中国的大国地位。所以,我国航天员进入太空,也能像上世纪六七十年代我国拥有"两弹一星"那样,引起全世界注视,提高我国的国际地位,振奋民族精神,增强全民的凝聚力。
其次,它能体现现代科技多个领域的成就,同时又给现代科技各个领域提出新的发展需求,从而可以大大促进整个科技的发展,并将为培养和造就航天科技人才作贡献。例如,就载人航天器本身的研制和运行而言,它对通信、遥感、推进、测量、材料、计算机、系统工程、自动控制、环境控制和生命保障等技术提出了很高的要求,因而大大推动了这些技术的进步。
再有,载人航天的发展能促进太空资源的开发,为地球上的人类造福。载人航天器所处的高远位置和微重力等特殊环境,可为科研提供一个理想的实验场所,它在推动生命科学与生物技术、微重力科学与应用等许多方面正发挥着重要作用,并有望在一些前沿学科上取得突破性进展,为人类带来巨大的效益。一些国家已经在太空制药、太空育种和太空材料加工等领域取得显著成果,并准备建造太空工厂,其效率和效益不可限量。
另外,地球能容纳的人口是有限的,大约80亿~110亿,因此有些人已经开始研究向外空移民的方案;地球上的能源也日益紧张,那么是否可以到别的星球开发矿藏呢?这是科学家所关心的一个问题,而且不是天方夜潭,因为类似载人登月等许多过去可望不可及的神话和幻想,如今有不少都变成了现实。
最后,载人航天具有巨大的军事潜力。使用载人航天器可以很好地完成侦察和监视任务;灵活部署、修理和组装大型军用卫星;安全而连续地指挥和控制地面军事力量;还能作为特殊武器的试验场。例如,早在1965年12月,美国双子星座7号飞船上的航天员就曾用红外遥感器监视和跟踪了1枚潜射导弹的发射,所获信息比潜艇上的观察人员报告的还要快。第1次、2次海湾战期间,和平号空间站与"国际空间站"上的航天员对战区进行了大量观测活动,取得了许多有用的信息。
中国载人航天的未来前景
中国载人航天将实施"三步走"的发展战略。中国在成功发射4艘无人试验飞船的基础上,已将首位航天员送入太空,实现了载人航天的历史性突破。然而这只是第一步。第二步除继续用载人飞船进行对地观测和空间试验外,重点包括出舱活动、空间交会对接试验和发射长期自主飞行、短期有人照料的空间实验室,以尽早建成完整配套的空间工程大系统,解决一定规模的空间应用问题。第三步是建造更大的长期有人照料的空间站。
软件无线电在小卫星多功能地面站中的应用
摘要:介绍一个SDR Software Defined Radio 多功能地面站发射系统的设计与实现。
关键词:SDR 地面站 数字上变频器 Inverse-SINC预补偿滤波
随着A/D/A器件与DSP处理器的迅速发展,使得软件无线电技术广泛地应用于陆上移动通信、卫星移动通信与全球定位系统等。本文利用软件无线电的思路,针对中科院创新一号低轨移动小卫星多功能地面站设计的具体要求,研制了一套基于软件无线电技术的多信道发射机设备。该地面站发射系统数字基带部分采用全软件化设计,核心部件是可编程的DSP及FPGA,可同时处理三路信号。该设备具有以下三个优点:多模工作;无线通信系统可升级;发射配置动态更改。该设备可根据实际需要灵活配置系统,适用范围大大扩展。
1 系统构成
SDR地面站发射系统如图1所示。该系统的发射速率为2.4kbps窄带、2.4kbps扩频、19.2kbps窄带或它们混合的速率。中频分别为18.45MHz、20MHz、21.85MHz。DAC的采样频率为78.336MHz。发射系统中FPGA实现FIFO、信道编码、扩频、内插滤波、数字上变频、信道合成、DAC预补偿滤波器等功能。这些功能都集成在一片Xilinx VirtexII芯片中。
图1 FPGA发射机功能模块图
2 FPGA部分功能模块
2.1 FIFO模块
FIFO完成数据缓存功能。为了节省不必要的资源,设计了一个长度为32、深度为2的FIFO。即当一个寄存器32位取完时发出中断给DSP,同时读、写寄存器指针变换,DSP响应中断向FIFO写数,此时数据还在不断地读出。这样就实现了用最少的资源实现数据缓存。
2.2 信道编码
在实际信道上传输数字信号时,由于信道传输特性不理想及加性噪声的影响,所收到的数字信号不可避免地会发生错误。采用信道编码可以将误码率降低。本系统主要采用性能较优的卷积编码和差分编码等。
对于窄带信号还有扰码(CCITT V.35)。扰码能改善位定时恢复的质量,还能使信号频谱弥散而保持稳恒,能改善帧同步和自适应时域均衡等子系统的性能。
对于扩频信号还有扩频编码。在直扩系统中,用伪随机序列将传输信息扩展,在接收时又用它将信号压缩,并使干扰信号功率扩散,提高了系统的抗干扰能力。
编码过程在DSP的控制下进行,数据从DSP送出,并标识信道特征,FPGA识别后进入相应的编码通道,这样三路信道可以分时进行编码处理。由于硬件速度快的特点,可视为同时处理。
2.3 信道合成
信道合成模块由内插滤波器、数字上变频、信道复接三部分组成。
2.3.1 内插滤波器
各信道滤波器性能指标如表1所示。
表1 各信道滤波器指标
滤波器性能要求
19.2kbps窄带收信机在f0±80kHz外,杂散小于50dBc;谐波(二、三次)小于40dBc2.4kbps窄带发信机在f0±10kHz外,杂散小于50dBc;谐波(二、三次)小于40dBc2.4kbps扩展发信机在f0±1.25MHz外,杂散小于50dBc;谐波(二、三次)小于40dBc
为了以最少的滤波器阶数得到较低的符号间干扰和高阻带衰减,成形滤波器采用一个根升余弦滤波器,滚降系数0.4。其频域表达式为:
式中α为滚降因子,取0.4。
成形滤波器设计采用频率采样技术,这样可以得到阶数较低、性能较好的滤波器。成形滤波器一般采用4倍或8倍的内插系数。先用MATLAB把滤波器阶数和系数确定下来,这样可以用移位加运算代替乘法以节省大量硬件资源。在FPGA实现时,采用DA(Distribute Algorithm)技术。DA技术提出了二十多年,广泛应用于线性时不变信号处理,已被证明不适用于可编程DSP的固定指令系统结构,但是用FPGA实现却是个好的选择——DA电路中没有直接的乘法器,乘法可由查找表得到。
CIC滤波器是一种灵活的无乘法滤波器,适合于硬件实现,并可处理任意大的数据率变换。由此,第二级内插滤波采用CIC滤波器是最佳选择。
在不降低性能的前提下,从节省资源的角度考虑,各信道内插滤波器分为两步实现:第一级FIR成形滤波器,第二级内插滤波器采用五级CIC滤波器。各信道滤波器内插分解为两级,大内插系数滤波器由CIC完成,其结构如图2所示。实验结果表明这样做并不影响性能。
图3 19.2kbps窄带内插滤波器频率响应
三路信道内插滤波器分别描述如下:
(1)2.4kbps窄带信号:编码后信号采样率为4.8kHz,要用78.336MHz进行采样,必须经过78336/4.8=16320倍内插。第一级采用75阶8倍内插成形FIR滤波器,第二级采用2040倍五级CIC内插滤波器。
(2)19.2kbps窄带信号:编码后信号采样率为38.4kHz,要用78.336MHz进行采样,必须经过2040倍内插。第一级采用75阶8倍内插成形FIR滤波器,第二级采用255倍五级CIC内插滤波器。该路信道所有内插滤波器频率响应如图3所示。
(3)2.4kbps扩频信号:编码后信号采样率为1.224MHz,要用78.336MHz进行采样,必须经过64倍内插。第一级采用25阶4倍内插成形FIR滤波器,第二级采用16倍五级CIC内插滤波器。
2.3.2 数字上变频
数字上变频器的主要功能是对输入数据进行各种调制和频率变换,即在数字域内实现调制和混频。笔者设计了三个单路数据DUC。
在BPSK调制模式中,内插滤波器把数据流采样频率升至时钟频率后,通过载波NCO进行混频。DUC设计取22位累加器,SIN/COS的分辨率为12位。其频率输出调谐精度为18.68Hz。NCO简单结构如图4所示。
2.3.3 信道复接
三路信道分别完成数字上变频后经过一个加法器变为一路信号送至DAC,这样只需要一个RF模块就可完成发射功能。如图5给出了发射机信道复接后的频谱。
2.4 Inverse-SINC预补偿滤波器
Inverse-SINC预补偿滤波器用于补偿发射时由DAC采样保持工作导致的频率响应的失真。该偏差在21.85MHz时为-1.142dB。为了达到性能最优化,采用频率采样的方法设计了一个11阶的补偿滤波器,该滤波器频率响应如图6所示。
为了分析发射机的性能,用矢量信号分析仪画出各信道的星座图与眼图。图7所示为窄带19.2kb现实意义。根据“创新一号”小卫星对多功能地面站的研制要求,自行开发了一个软件无线电多信道发射机系统,具有功能强、功耗低、体积小、灵活性大等特点,极大地方便了用户。
从红军长征精神到航天精神
酒泉卫星发射中心发射测试站一代代官兵与广大科技工作者一起,谱写了中国尖端科研事业的不朽史诗,创造了中国航天史上的一次次辉煌:成功发射40颗卫星、6艘飞船,和一枚枚火箭……同时,也付出了52个年轻的生命,他们的平均年龄只有20多岁。
捧读这个先进的群体、这批特殊官兵的事迹,我们不禁想起了这样一群人和这样一种精神,那就是红军长征精神。
整整70年前,当三支长征大军在西北的黄土高原紧紧拥抱的时候,他们的身后,同样是一部世所罕见的伟大史诗:几乎每天都有一次遭遇战,平均走365华里才休息一次,日均行军74华里……
从长征路到飞天路,贯穿两部伟大史诗之中的,是同样一种精神。这便是自主创新、敢闯新路的精神,这便是百折不挠、敢于胜利的精神,这便是无私奉献、勇于牺牲的精神。
长征途中,中国共产党人首次独立自主地解决了中国革命的重大问题,使党和红军,使中国革命的命运和前途转危为安;长征途中,党领导红军突破了几倍乃至十倍于己的敌人的围追堵截;长征途中,英勇的红军战士跨越了雪山草地,仅是牺牲的营以上干部,就超过了400人。
作为中华民族最可宝贵的精神财富,长征精神生生不息,航天精神的源头无疑就是长征精神。
中国航天事业的飞跃,同样靠的是自主创新,是自强不息,是航天官兵和广大科技工作者的勇于牺牲和奉献。面对发达国家在高技术领域的一系列封锁,他们靠自力更生起步,在自主创新中发展;面对恶劣的环境条件,他们战天斗地风餐露宿;面对一次次危险的试验任务,他们不惜献出年轻的生命,即使死后也要选择大漠作为最后归宿,守望着茫茫荒原万古不灭的篝火,守望中国航天和尖端科研领域一次次辉煌的腾飞。
他们,无愧于红军的传人;他们,无愧于长征的接力者。
长征途中率十七勇士强渡大渡河的孙继先将军,在48年前成为酒泉卫星发射中心前身——中国第一个导弹综合试验靶场的第一任司令员;而参与指挥那场战斗的聂荣臻元帅,则成了我国国防科技尖端事业和航天事业的奠基人。
元帅和将军,都把自己的归宿选择在大漠戈壁的发射架下,而中国的运载火箭也定名为“长征”,这不仅仅是巧合。
当一枚枚火箭直刺云霄的时候,全人类几乎都看到了箭体上那两团鲜明的标志:长征。
长征精神薪火相传,在人类探索太空的新征程上,长征的后来人无疑会谱写出更加绚丽的新的史诗
《卫星导航定位与北斗系统应用》为近一年的国内关于卫星导航,尤其是北斗方面的研究论文总结,包括五部分,分别为综述、北斗卫星系统的应用、精密测地应用、导航与位置服务应用和卫星系统与设备。内容涉及初步确定精准应用、位置服务、北斗产业化、CORS建设与高精度应用、Telematics、嵌入技术、智慧城市、移动互联、导航运营商、智能车联、金融投资、行业应用等。
是图书,不是核心期刊。