1）跟踪
跟踪指利用航天器上信标机发出的高频谱纯度、高频率稳定度载 波到达地球上跟踪站后变为平面波，跟踪站检测出电磁波来波取 向和地面站天线主波束电轴指向角的偏差，伺服系统利用此偏差 随时校正，消除偏差，而达到天线主波束实时对准不断运动着的 航天器的目的。利用天线座方位轴(A)和俯仰轴(E)上的光学码盘， 可随时给出天线束的指向角(A,E)。
遥测是一种用来监督、检查航天器上 天后工作状况的唯一手段，也是判断 故障部位、原因的唯一措施。
5
1. 卫星测控系统的技术现状和作用
3） 遥控
通过对遥测参数、姿态和轨道参数的研究和分 析，发现航天器的轨道、姿态、某个工程分系 统或有效载荷工作状况异常或出现故障，判断 出故障部位和做出决策，向卫星发出有关命令 ，修正轨道和姿态，调整分系统和有效载荷的 运行参数，甚至切换备份或部件。遥控指令动 作的结果，再通过遥测信道传到地面站进行回 报证实。
体中的测控通信分机和地面通讯设备（运载与航天器测控网）。 测控与通信系统的任务是对航天器进行跟踪、测轨、定位、遥测
、遥控和通信。 测控（TT&C, Tracking, Telemetry and Command）包括三部分：
跟踪、遥测和命令。 通信是测控之外的另一个星地数据系统，主要目的用来传输航天
2. 统一载波时期：从1965年后逐步形成了跟踪、遥测、 遥控和语音的传输共用一个载频，构成了S波段统一载 波测控系统(USB)，达到了简化天-地设备的效果。
3. 1980年前后，TT＆C和宽带、高速数据通信系统合并成 C&T(通信与跟踪)系统。
4. 由陆(海)基的测控与通信网转向建立天基测控与通信 网： 采用陆(海)基的测控与通信网，需要在全球范围 内建站才能满足载人航天任务的覆盖要求；而天基测 控与通信网主要通过跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS) ，在地面上布一个站就能完成覆盖全轨道飞行任务。
10
2. 卫星测控信道传输及测控的基本原理
1） 数据率传输一般采用的频段类型

数据率在50Mb/s, Ka频段；

数据率小于12Mb/s， 采用S频段；

数据率50～100Mb/s，采用X频段；

数据率大于100Mb/s，采用Ku/Ka/w频段
专门分化出经营通信及广播的卫星，通信为双向， 广播为单向的。
三类通信情况都要求高速传输信息和高效率传输信息 ，即最大限度利用发射功率及尽量减少占用带宽，基 带信号合并为一路统一数据流，直接对载波进行调制 ，数据率低于1Mb/s时，采用BPSK调制体制，数据率 大于1MB/s时，采用QPSK节约带宽。
11
2. 卫星测控信道传输及测控的基本原理
径向速度 测量：利用航天器相对于地面站天线的相对运动、信标 机的载频中产生出多普勒频移，测出频移可换算出径向速度。
测距R：由地面站发射出一个高频率稳定度和高频谱纯度的正弦 副载波（称为测距侧音），发射到航天器后，再转发回来和原来 地面发出的侧音比较相位差，可计算出航天器和地面站之间的距 离。
9
2. 卫星测控信道传输及测控的基本原理
2.2航天通信技术的三种情况
对地观测卫星，除测控信道(点频)外，采用另一个 信道单独传送高数据率的遥感数据，该类信道是单 向下行；
载人航天器，除测控信道外，其通信信道中除对地 观测，空间科学实验和空间生产数据外，还有航天 器之间的话音通信，电视信号等，数据传输双向交 互，具有上行和下行；
根据得到的(A, E, R, ,t)即可确定航天器在三维空间中的瞬时位置。 对于惯性目标，跟踪足够长弧段后，可预测外推未来轨道。
4
1. 卫星测控系统的技术现状和作用
2） 遥测
用传感器测量航天器内部各个工程分 系统、航天器的姿态、外部空间环境 和有效载荷的工作状况，用无线电技 术，将这些参数传到地面站，供地面 的科研人员进行分析研究，用来判断 航天器的工作状况。
内容
1 卫星测控系统的技术现状和作用 2 卫星测控与通信工作的基本原理 3 航天器测控与通信分系统设计 4 GPS系统导航定位工作原理 5 航天统一测控网组成及功能 6 航天器测控通信的发展趋势
1
1. 卫星测控系统的技术现状和作用
1.1. 概述
航空航天活动范围的分界线，一般以距离地面100km为界 广义的测控与通信系统是航天技术的大系统之一，包括航天器本
毫米波
频率 3～30MHz 30～300MHz 300～1000MHz 1～2GHz 2～4GHz 4～8GHz 8～12GHz 12～18GHz 18～27GHz 27～40GHz 40～300GHz
波长 100～10m
10～1m 1～0.3m 30～15m 15～7.5m 7.5～7.35m 3.75～2.5m 2.5～1.67m 1.67～1.11m 1.11～0.75m 0.75～0.1m
遥测和遥控两种技术综合起来构成一种保证航 天器正常运行，增加可靠性，延长寿命的重要 闭环手段。
6
1. 卫星测控系统的技术现状和作用
1.2测控与通信系统的发展经历的四个时期
1. 测控设备独立发展时期：跟踪设备、遥测设备、遥控 设备、电视和语音设备独立发展，各有自己的载频、 天线和收发设备。1965年前基本上处于这种状态，设 备庞大、众多，操作复杂。
7
1. 卫星测控系统的技术现状和作用
1.3 卫星测控特点
多路传输
精确性和 可靠性
信息的多 样性和数 据处理的 复杂性
涉及科学技 术领域的广
泛性
卫星测控特点
8
2. 卫星测控信道传输及测控的基本原理
2.1射频传输与无线电频率
短波 超短波
微
波
波段 高频HF
甚高频VHF 特高频UHF
L波段 S C X Ku K Ka
器上有效载荷取得的高速率数据，有效载荷可能是通信、广播转 发器，对地观测遥感仪器或科学实验仪器所取得的数据.
2
航天器设计
第8章 测控与通信分系统
王新升
Email:xswang@
航天器设计优化与动态模拟教育部重点实验室 北京航空航天大学宇航学院
2019年12月5日
3
1.卫星测控系统的技术现状和作用