航天测控技术的发展趋势与展望

天津航天长征火箭制造有限公司 王 杰

西安航天发动机厂 张 磊

上海飞机制造有限公司 韩超众

航天测控技术的发展趋势与展望

天津航天长征火箭制造有限公司 王 杰

西安航天发动机厂 张 磊

上海飞机制造有限公司 韩超众

在航天飞行器完成任务过程中，测控技术的地位是不可忽视的。本文简单介绍了测控网技术的发展现状，并提出了测控技术中的两点难题，并对此提出展望。

测控技术；飞行器；测控网

1 引言

随着太空探测的深入，测控技术在航天领域的地位显得尤为重要。航天测控技术是一种对航天飞行任务目标跟踪测量和控制的综合技术，通过网络通信技术来完成运载火箭等航天器的跟踪测轨、遥测信号接收与处理、遥控信号发送等任务[1]。随着航天领域飞行器的发展，我国的测控技术也有了长足的进步，目前我国的航天测控技术已呈现出高精度测量带和卫星测控网相辅的交叉性协作[2]。航天测控技术和网络通信技术息息相关，一般对飞行器的任务目标的测控过程是通过网络通信来实现，通常测控使用的网络称为测控网。

2 测控技术的发展现状

美国的航天测控网的规模最大，也是最先进的测控网络。从上世纪50年代开始，美国就开始对飞行器测控进行探索与实践，在最初的探索过程中发现：地基网布局耗资巨大，且维护成本巨大，地基网对航天飞行器的覆盖率较低；与此相比，天基网的覆盖率较高，耗资相对低廉，建设天基测控网也就成了一种趋势。到目前为止，美国NASA测控网络已形成天基与地基测控网络体系，军用的有空军卫星控制网、陆军卫星控制网等，其中空军卫星控制网是规模最大且最重要的多用户测控网络[3]。近些年美国使用航天测控网成功发射了高超声速飞行器HTV-2导弹，SpaceX公司通过使用航天测控网络实现了运载火箭的回收及二次发射。

欧空局的航天测控网地基测控站由核心网、加强网和协作网组成，核心网地面站归欧空局所有。为了解决地基测控站对飞行器覆盖率低的问题，欧空局正在建设数据中继卫星系统，将其作为军民两用的系统，为对地观测到深空探测提供军民两用的测控技术支持[4]。从美国与欧空局的发展来看，航天测控网经历了从地基向天基测控网发展的历程。

1984年初，我国初步建成了卫星测控网。1987年底，建成了西安卫星测控中心。在我国的航天测控网的发展中，充分利用了GPS/ GLONASS卫星导航体系来发展国内的北斗卫星导航体系，优化地基测控站的布局，逐渐由地基测控网向建设天基测控网、构建深空探测测控网发展[1,5,6]。目前，我国已建成了覆盖广泛的航天测控网。我国已利用国内的测控网络体系，先后成功发射了神舟系列载人飞船、天宫一号空间站、长征五号新一代运载火箭、天舟一号货运飞船，并完成了神舟十号与天宫一号空间站的交会对接、“嫦娥三号”探测器对月球的探测、天舟一号与天宫二号空间实验室的交会对接等。至此，我国完成了航天飞行器的发射、飞行器的交会对接、深空探测器探月等任务，我国的航天测控技术上了一个新台阶。

3 结论与展望

从测控技术看，近地轨道飞行器的测控技术几乎不成问题。目前飞行器测控技术的难点在于飞行器的回收与深空探测器的测控。在航天飞行器回收中，飞行器以超高声速再入大气层时，其表面会形成电离层，电离层对飞行器的信号传输造成障碍，使信号无法稳定传输，一般飞行器在飞跃黑障区，通常利用的手段是事后重发数据，如果在黑障区，飞行器遇到故障，会导致地面无法得知飞行器的故障信息，对通过测控技术调整飞行器飞行状态造成了困难。在深空探测中，由于飞行器距地面或者中继测控卫星距离较远，信号传输有一定的延时，测控信号延时，在飞行器遇到故障时，无法及时调整深空探测器的运动状态整，致使飞行器产生一些本该避免的故障。

在测控技术的发展中，提出以下建议：

（1）解决飞行器穿越黑障区信号传输难题。

（2）深空探测器在延时测控障碍。

（3）增强军用航天测控网的隐蔽性，提升军民两用航天测控网的抗摧毁性。

（4）提升深空探测器的自主控制能力。

[1]沈荣骏,赵军．我国航天测控技术的发展趋势与策略[J]．宇航学报,2010,22(3)：1-5．

[2]杜伟,于爽,武宏伟．我国航天测控技术的发展趋势与策略[J]．电子技术与软件工程,2017(2)：42-42．

[3]李希媛,孙亚楠,钟选明,等．国外航天测控技术新进展及关键技术研究[C]．中国空天安全会议,2015．

[4]郭丽红,李洲,魏晨曦,等．欧空局航天测控系统现状及发展[C]．第二十四届全国空间探测学术交流会论文摘要集,2011．

[5]王朋．中国航天测控网[J]．太空探索,2006(8)：36-41．

[6]张碧雄,巨兰．2030年前航天测控技术发展研究[J]．飞行器测控学报,2010(5)：11-15．

Development Trend and Prospect of Space Measurement and Control Technology

Wang Jie1Zhang Lei2Han Chaozhong3
（1.Tianjin Long March Launch Vehicle Manufacturing Co，Ltd，Tianjin 300462；2.Xi’an Space Engine Factory，Xi’an 710100；3.Shanghai Aircraft Manufacturing Co.,Ltd）

In the process of completing the mission of the spacecraft，the status of measurement and control technology cannot be ignored.This paper brief l y introduces the development of monitoring and control network technology，and puts forward two problems in measurement and control technology，and puts forward the prospect.

：Measurement and Control Technology；aircraft；Monitoring and control network

王杰（1986—），河北石家庄人，硕士，助理工程师，主要从事于运载火箭的测试工作。