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第1章 绪论 1

1.1 航天遥测系统概念 1

1.2 航天遥测发展历程 2

1.2.1 遥测技术的发展 2

1.2.2 我国遥测系统的发展 4

1.2.3 遥测系统的未来发展 5

1.3 现代航天遥测系统组成 7

1.3.1 数据采集 8

1.3.2 数据传输 9

1.3.3 数据处理、显示及记录 11

1.4 现代航天遥测系统分类 11

1.5 现代航天遥测系统特点 13

1.6 航天遥测系统作用 14

参考文献 17

第2章 航天遥测技术基础 18

2.1 参数测量及数据采集 18

2.1.1 信息与信息量 18

2.1.2 信号的描述及分类 19

2.2 信息论简述 23

2.2.1 参数测量 23

2.2.2 数据采集 24

2.3 信息编码 28

2.3.1 信源编码 28

2.3.2 信源加密 36

2.3.3 信道编码 54

2.4 遥测传输链路基础 67

2.4.1 传输方程 67

2.4.2 噪声分析 69

2.4.3 遥测传输链路设计 75

2.5 信号调制与检测 76

2.5.1 信号调制 76

2.5.2 遥测信号复用 97

2.5.3 遥测信号检测 100

2.5.4 遥测信号同步 108

参考文献 114

第3章 现代航天遥测系统 116

3.1 概述 116

3.1.1 航天遥测系统的发展演变 116

3.1.2 现代遥测需解决的问题及未来发展趋势 127

3.2 系统工作原理 131

3.2.1 遥测发送端 131

3.2.2 遥测接收端 131

3.2.3 遥测系统信息传输模型 137

3.3 系统总体设计 139

3.3.1 航天器轨道与空间环境 139

3.3.2 测量需求分析 157

3.3.3 遥测数据率论证 158

3.3.4 传输体制选择 160

3.3.5 传输频率选择 162

3.3.6 链路设计 168

3.3.7 六性设计 175

3.4 导弹火箭遥测系统 209

3.4.1 导弹火箭遥测系统的作用 210

3.4.2 导弹火箭遥测的特点 211

3.4.3 测量与传输体制 214

3.4.4 导弹火箭遥测系统组成和工作原理 248

3.4.5 导弹火箭遥测系统设计中的若干问题 249

3.4.6 再入遥测系统 263

3.5 卫星飞船遥测系统 276

3.5.1 卫星飞船遥测系统的作用 277

3.5.2 卫星飞船遥测的特点 277

3.5.3 遥测体制的选择 278

3.5.4 系统组成和工作原理 280

3.5.5 卫星飞船遥测系统设计中的若干问题 286

3.6 临近空间遥测系统 288

3.6.1 临近空间遥测系统的作用 288

3.6.2 临近空间遥测的特点 288

3.6.3 遥测体制的选择 290

3.6.4 系统组成和工作原理 296

3.6.5 临近空间遥测系统设计中的若干问题 297

3.7 深空遥测系统 302

3.7.1 深空遥测系统的作用 302

3.7.2 深空遥测的特点 303

3.7.3 深空遥测体制选择 306

3.7.4 深空遥测系统组成及关键技术 318

3.7.5 深空遥测系统的技术发展趋势 328

3.8 天基遥测系统 340

3.8.1 天基遥测系统的作用 341

3.8.2 天基遥测系统的特点 345

3.8.3 天基遥测体制的选择 348

3.8.4 天基遥测系统组成和工作原理 359

3.8.5 天基遥测系统设计中的若干问题 364

3.9 航天遥测技术在无人机领域的应用 364

3.9.1 无人机遥测系统的作用与特点 364

3.9.2 无人机遥测系统的发展现状与趋势 365

3.9.3 无人机系统设计中的若干问题 366

参考文献 369

第4章 遥测传感器 373

4.1 概述 373

4.1.1 传感器的地位和作用 373

4.1.2 传感器的分类 376

4.1.3 传感器的静态特性 376

4.1.4 传感器的动态特性 378

4.2 航天遥测传感器和变换器 380

4.2.1 液位传感器 380

4.2.2 温度传感器 398

4.2.3 加速度传感器 419

4.2.4 压力传感器 451

4.2.5 位移传感器 468

4.2.6 热流传感器 479

4.2.7 烧蚀传感器 489

4.2.8 流量传感器 498

4.2.9 噪声传感器 516

4.2.10 信号变换器 529

4.3 传感器在航天型号中的典型应用 530

4.3.1 液位传感器典型应用 530

4.3.2 温度传感器典型应用 536

4.3.3 加速度传感器典型应用 541

4.3.4 热流传感器典型应用 542

4.3.5 烧蚀传感器典型应用 543

4.3.6 相对行程传感器典型应用 544

4.3.7 光学传感器典型应用 545

4.4 遥测传感器的发展趋势分析 546

参考文献 549

第5章 数据采编与调制发射 552

5.1 遥测数字信息的传输 552

5.1.1 常规遥测信息传输 552

5.1.2 图像信息传输 567

5.1.3 内测弹道信息传输 569

5.2 数据综合技术 578

5.2.1 多路信号采集 578

5.2.2 高速总线互联 581

5.2.3 信号存储与处理 604

5.2.4 遥测格式及生成 608

5.3 调制与发射技术 616

5.3.1 调前滤波 616

5.3.2 载波调制 622

5.4 数据压缩 650

5.4.1 数据压缩指标 650

5.4.2 无损压缩 650

5.4.3 图像压缩标准JPEG2000工作原理 650

5.4.4 视频压缩标准H.264 工作原理 652

参考文献 654

第6章 遥测天线 655

6.1 概述 655

6.2 遥测天线基本参量 656

6.2.1 天线方向图 656

6.2.2 方向性系数 660

6.2.3 天线增益 662

6.2.4 天线阻抗 663

6.2.5 天线极化 665

6.2.6 天线效率 667

6.2.7 天线带宽 668

6.3 遥测天线类型 669

6.3.1 地面遥测天线 669

6.3.2 弹载遥测天线 671

6.3.3 箭载遥测天线 673

6.3.4 星载遥测天线 675

6.4 遥测天线设计 680

6.4.1 波导裂缝阵天线设计 680

6.4.2 微带天线设计 699

6.4.3 相控阵天线设计 708

6.4.4 反射面天线设计 733

6.5 新型遥测天线 740

6.5.1 透镜天线 740

6.5.2 可重构天线 748

6.6 遥测天线的结构、热设计 754

6.6.1 遥测天线的结构设计 754

6.6.2 遥测天线的电、机、热一体化设计 756

6.6.3 遥测天线的环境试验 757

6.6.4 可靠性工作 759

6.7 遥测天线的测量 760

6.7.1 天线电参数测量 760

6.7.2 远场测量技术 761

6.7.3 紧缩场测量技术 763

6.7.4 平面近场测量技术 765

6.7.5 球面近场测量技术 767

6.7.6 天线几何量测量技术 767

参考文献 770

第7章 遥测信道 774

7.1 概述 774

7.2 主要参数 775

7.2.1 增益 775

7.2.2 1dB压缩点及饱和输出功率 777

7.2.3 噪声系数 777

7.2.4 幅频特性 779

7.2.5 相频特性 780

7.2.6 频率准确度与稳定度 782

7.2.7 组合频率 785

7.3 遥测信道主要组成部分 788

7.3.1 低噪声放大器 790

7.3.2 变频信道 791

7.3.3 频率基准源及频率合成器 793

7.3.4 功率放大器 796

7.3.5 T/R组件 798

7.4 遥测信道测试方法 800

7.4.1 噪声系数的测量 801

7.4.2 同频增益的测量 801

7.4.3 互调和交叉点的测试 802

7.4.4 群时延及变频增益的测试 803

7.4.5 相位噪声测试 804

7.4.6 频率准确度测试 805

7.4.7 功率测试 806

7.4.8 自动化测试 807

7.5 遥测信道新技术 809

7.5.1 微波毫米波材料与工艺 809

7.5.2 MIC工艺 812

7.5.3 CMOS芯片技术 815

参考文献 823

第8章 遥测跟踪系统 825

8.1 概述 825

8.1.1 遥测天线自跟踪系统的作用及特点 826

8.1.2 系统组成、功能及主要技术指标 827

8.2 跟踪体制 830

8.2.1 圆锥扫描体制 831

8.2.2 比相单脉冲跟踪体制 834

8.2.3 比幅单脉冲跟踪体制 835

8.2.4 高次模检出跟踪体制 837

8.2.5 多波束跟踪体制 838

8.2.6 各种跟踪体制的比较 838

8.3 角跟踪误差解调 839

8.3.1 圆锥扫描体制跟踪误差解调 840

8.3.2 比相单脉冲跟踪体制跟踪误差解调 840

8.3.3 比幅单脉冲跟踪体制跟踪误差解调 842

8.3.4 高次模检出跟踪体制跟踪误差解调 842

8.3.5 角误差标校 843

8.4 天线座 844

8.4.1 天线座的种类和用途 844

8.4.2 风载荷计算 845

8.4.3 驱动功率计算 851

8.4.4 天线座设计中的若干问题 853

8.5 伺服控制 857

8.5.1 概述 857

8.5.2 伺服系统设计 870

8.5.3 数字伺服系统 891

8.6 角跟踪误差分析 907

8.6.1 系统误差分析 907

8.6.2 随机误差分析 914

参考文献 921

第9章 遥测基带 922

9.1 发展历程 922

9.2 数字化处理 924

9.2.1 采样理论 924

9.2.2 中频采样 932

9.2.3 射频采样 933

9.2.4 增益控制 940

9.2.5 数字滤波 942

9.3 信号合成技术 950

9.3.1 分集合成 951

9.3.2 组阵合成 959

9.3.3 数字波束形成 965

9.3.4 MIMO技术 968

9.4 解调与同步 972

9.4.1 载波、副载波解调 972

9.4.2 均衡器 979

9.4.3 符号同步 983

9.4.4 帧同步 988

9.4.5 信道译码 990

9.4.6 数据时标 1000

9.5 指标测试 1004

9.5.1 解调损失 1005

9.5.2 信道编码增益 1005

9.5.3 工作门限 1006

9.5.4 动态适应能力 1006

9.5.5 捕获时间 1006

9.5.6 遥测解调时延 1007

9.6 几类高效率的遥测体制 1007

9.6.1 恒包络调制体制 1008

9.6.2 准恒包络调制体制 1017

9.6.3 高阶调制体制 1022

9.6.4 正交频分复用调制体制 1026

9.6.5 直扩／跳频混合扩频体制 1033

9.6.6 超宽带体制 1040

9.7 遥测基带的发展趋势 1044

9.7.1 集成化、小型化 1044

9.7.2 软件化 1046

9.7.3 智能化 1050

9.7.4 网络化 1054

参考文献 1059

第10章 遥测数据记录 1063

10.1 概述 1063

10.2 特种存储回收 1064

10.2.1 特种存储技术 1064

10.2.2 回收信标技术 1064

10.3 地面数据记录 1065

10.3.1 地面数字记录的基础知识 1065

10.3.2 地面记录分类 1079

10.3.3 数据获取 1082

10.3.4 数据存储和管理 1086

10.3.5 数据回放 1095

10.3.6 数据的完整性和安全性保证 1099

10.3.7 地面遥测记录设备的技术发展趋势 1100

参考文献 1102

第11章 遥测数据处理 1103

11.1 概述 1103

11.1.1 遥测数据的分类 1103

11.1.2 遥测数据处理的作用 1104

11.1.3 遥测数据处理的特点 1104

11.2 遥测数据处理分类 1106

11.2.1 实时处理 1106

11.2.2 准实时及事后处理 1107

11.3 遥测数据处理方法 1108

11.3.1 数据预处理方法 1108

11.3.2 缓变参数处理方法 1114

11.3.3 速变参数处理方法 1130

11.3.4 卫星导航参数处理 1147

11.3.5 图像话音数据处理方法 1149

11.3.6 遥控及安控数据处理方法 1150

11.3.7 有效载荷及其他数据处理方法 1150

11.3.8 商业软件在数据处理中的应用 1150

11.4 遥测数据处理过程 1151

11.5 数据解压缩 1161

11.5.1 JPEG2000解码工作原理 1161

11.5.2 H.264 解码工作原理 1162

11.6 遥测数据处理的发展趋势 1163

参考文献 1164

第12章 遥测系统软件 1165

12.1 概述 1165

12.2 遥测软件架构 1166

12.2.1 软件架构概述 1166

12.2.2 软件复用 1168

12.2.3 经典架构风格 1169

12.2.4 客户／服务器风格 1170

12.2.5 分布式遥测系统软件 1172

12.3 遥测系统监控 1178

12.3.1 监控体系 1178

12.3.2 监控流程 1180

12.3.3 参数管理 1183

12.3.4 状态巡检 1185

12.4 遥测数据管理 1185

12.4.1 数据采集与整理 1186

12.4.2 数据存盘及回放 1190

12.4.3 数据质量检查 1192

12.4.4 遥测数据交互 1192

12.5 自动化管理 1193

12.5.1 计划任务管理的重要概念定义 1194

12.5.2 自动化运行 1196

12.5.3 自动化测试 1198

12.5.4 自动化故障诊断 1200

12.5.5 自动化标校 1201

12.6 用户管理 1202

12.7 日志管理 1204

12.8 软件工程化 1205

12.8.1 遥测系统软件研制各阶段工作 1206

12.8.2 遥测系统软件研制管理工作 1211

12.8.3 遥测系统软件的可靠性、安全性 1214

12.8.4 软件可靠性 1214

12.8.5 软件安全性 1215

12.8.6 全生命周期提高软件可靠性和安全性 1216

12.9 遥测系统软件的发展趋势 1217

参考文献 1219

第13章 遥测信息安全 1220

13.1 概述 1220

13.2 遥测信息加密 1221

13.2.1 遥测信息加密要求 1221

13.2.2 遥测信息加密组成 1222

13.2.3 遥测信息加密算法选取 1223

13.3 密码同步 1223

13.4 密钥管理 1224

13.4.1 密钥生成 1225

13.4.2 密钥的分层次管理 1226

13.4.3 密钥分发 1226

13.4.4 密钥使用 1227

13.4.5 密钥更新 1228

13.4.6 密钥备份和恢复 1228

13.4.7 密钥销毁 1229

13.5 遥测系统抗干扰技术 1229

13.6 遥测系统抗干扰分析 1230

参考文献 1235

第14章 遥测系统测试 1237

14.1 概述 1237

14.2 系统测试内容 1237

14.2.1 遥测传输设备测试内容 1238

14.2.2 遥测接收系统测试内容 1255

14.3 系统测试方法 1258

14.3.1 品质因数G/T测量 1258

14.3.2 系统噪声温度测量 1263

14.3.3 系统幅频特性测量 1264

14.3.4 系统群时延特性测量 1267

14.3.5 饱和电平测量 1268

14.3.6 载噪比测量 1269

14.3.7 系统信号载噪比损失测量 1271

14.3.8 多载波互调比测量 1272

14.3.9 系统相位噪声测量 1273

14.3.10 系统误比特率BER测量 1274

14.3.11 跟踪精度测量 1275

14.3.12 跟踪牵引特性测量 1279

14.3.13 指向精度测量 1280

14.3.14 角速度和角加速度测量 1282

参考文献 1283

第15章 遥测标准简介 1285

15.1 IRIG106遥测标准 1285

15.1.1 概述 1285

15.1.2 IRIG106-17遥测标准介绍 1285

15.2 GJB遥测标准 1286

15.3 CCSDS标准 1288

15.3.1 CCSDS简介 1288

15.3.2 空间数据网的概念模型 1289

15.3.3 CCSDS建议书类型 1292

15.3.4 CCSDS与ISO的关系 1293

15.3.5 CCSDS标准与IRIG标准的区别 1293

15.4 ESA遥测标准 1294

参考文献 1295

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