深空通信導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用研究

摘 要：深空通信在發(fā)展的過程中與傳統(tǒng)的通信技術(shù)還是存在著非常大的不同，其對于信號的要求更高，但是其實際的接收信號的質(zhì)量是不夠有效和精確的，因此在進(jìn)行相應(yīng)的導(dǎo)航定位的過程中，需要提高其中所使用的編碼技術(shù)。本文結(jié)合國內(nèi)外研究狀況，對深空通信導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，提高了得到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：深空通信；導(dǎo)航技術(shù)；射頻頻段技術(shù)

中圖分類號：TN927 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0331-02

深空通信測量，主要就是為了將所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，因此在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，為了有效地保證數(shù)據(jù)傳輸，完成深空測量功能的設(shè)備需要應(yīng)具有多項功能才能保證在實際應(yīng)用的過程中能夠適應(yīng)深空環(huán)境，在深空環(huán)境當(dāng)中也要保證其設(shè)備的可靠性，在進(jìn)行信息的傳輸和接受的過程中，也要有一定的技術(shù)對其進(jìn)行精確性和傳輸效率的保證。所以為了使深空測量能夠正常開展工作，就需要對其中所使用到的技術(shù)進(jìn)行更加深入地研究，使得到的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

1 深空通信概述

1.1 深空通信內(nèi)涵

在進(jìn)行深空通信的過程中，需要對深空通信設(shè)備離地球的距離進(jìn)行考慮，在地球以外>2×106km的空間進(jìn)行探測，對設(shè)備的要求是非常高的，深空通信的探測器以及信息傳輸設(shè)備都需要有一定的適應(yīng)深空的能力。

1.2 深空通信特點

深空通信與其他傳統(tǒng)的通信方式不同之處有以下4點：①在進(jìn)行深空通信的過程中，由于其所工作的空間與地球之間的距離過遠(yuǎn)，在進(jìn)行信息傳輸?shù)倪^程中對于信息的準(zhǔn)確性不能進(jìn)行很好的保證，因此在進(jìn)行信號的保真的過程中，需要對其編譯碼技術(shù)進(jìn)行較大程度上的提高。②在深空通信的過程中使用了許多不常用的編碼方式，具體使用的編碼方案也與其他類型的編碼技術(shù)有著很多不同的地方。③深空通信信道在工作的過程中總會受到許多干擾，這是可以模擬的。④在進(jìn)行深空通信的過程中對于相應(yīng)的設(shè)備的要求更低[1]。

2 深空通信導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用

2.1 編譯碼技術(shù)應(yīng)用

在進(jìn)行編譯的過程中，其想要達(dá)成的3個目標(biāo)之間是存在矛盾的，因此為了更好地解決其中的矛盾，應(yīng)當(dāng)采用信道編碼理論。

Turbo碼在信道編碼領(lǐng)域的應(yīng)用是非常廣泛的，在實際的深空探測的信道編碼的過程中也會使用Turbo碼來進(jìn)行編碼?？蒲腥藛T為了更深層次地研究深空通信方面的編碼技術(shù)，在研究Turbo碼的基礎(chǔ)之上，對LDPC碼在深空通信中所發(fā)揮的作用也進(jìn)行了一定的研究。具體體現(xiàn)在使用這種編碼標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行編碼的過程中容錯率是比較高的，而且還能夠?qū)urbo碼中的問題進(jìn)行一些解決，因此深空通信領(lǐng)域?qū)＜覍@種新型的編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了相應(yīng)的研究，使其在實際使用的過程中能夠發(fā)揮更大的作用。為了讓編碼技術(shù)有更好的發(fā)展，越來越多的專業(yè)人員參與了LDPC碼及其他能應(yīng)用到深空通信中的信道編碼技術(shù)的研究與應(yīng)用。

2.2 導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)

美國對于導(dǎo)航系統(tǒng)的研究是非常重視的，其在軍事方面的應(yīng)用是非常重要的。美國所研究的導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)是在X射線脈沖星的基礎(chǔ)之上的，這種類型的導(dǎo)航系統(tǒng)在實際的應(yīng)用過程中對于實際的應(yīng)用條件和環(huán)境的要求比較低，而且在進(jìn)行深空探測的過程中也不會由于導(dǎo)航設(shè)備與地球之間的距離加大而出現(xiàn)精度方面的問題，因此在提高航天器綜合導(dǎo)航性能的過程中，可以通過加入人工導(dǎo)航系統(tǒng)來進(jìn)行，在這方面的研究也是非常有必要的。有關(guān)這一方面的相關(guān)研究已經(jīng)有了比較多的理論實驗基礎(chǔ)，在未來，X射線脈沖星的應(yīng)用會更加成熟。我國在這一方面的研究才剛剛開始，因此在進(jìn)行研究的過程中需要更加細(xì)致，使其在發(fā)展的過程中能夠更好更快地發(fā)展。

2.3 射頻頻段技術(shù)

在深空探測的過程中，對于其所需要的數(shù)據(jù)的要求是不斷提高的，因此在對其進(jìn)行數(shù)據(jù)方面的提高的過程中，可以對其射線頻率進(jìn)行調(diào)整，使其能夠在研究過程中發(fā)揮更大的作用，由于不同的頻率的射線在實際使用的過程中對于所得的數(shù)據(jù)的質(zhì)量是有影響的，在深空探測項目的實際試驗過程中，Ka頻段所獲得的通信質(zhì)量是最高的，因此Ka頻段在進(jìn)行深空探測過程中的使用是非常有效的，而且我國的設(shè)備對Ka頻段功能也有所開發(fā)，在將來也會進(jìn)行更加進(jìn)一步的升級提高。

2.4 天線組陣技術(shù)

在進(jìn)行深空通信的過程中，對于通信數(shù)據(jù)率的要求是非常高的，因此在進(jìn)行相應(yīng)的改善措施的過程中，除了對其通信頻率進(jìn)行調(diào)整之外，還可以對其接受信息的設(shè)備的面積進(jìn)行增大，使其在天線口徑方面有所增長，我國大部分的天線都是50m口徑，目前也出現(xiàn)了70m口徑的天線，但是這種方式也不是可以無限使用的，因為口徑的增大對其他方面也會造成影響。因此對其口徑的設(shè)置需要更加合理，同時在指向方面也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，因此在進(jìn)行天線組陣的建設(shè)過程中，需要對其進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計，而且天線的造價也是非常高的，如果將天線口徑增大，會使其成本大大增加。美國在進(jìn)行相關(guān)實驗的過程中利用天線組陣來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋ＷC，結(jié)果證明在實驗過程中靠天線組陣能夠?qū)⑵鋽?shù)據(jù)傳輸?shù)男蚀蟠筇岣?。因此在進(jìn)行深空探測的過程中，也可以利用天線組陣的方式對其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性加以保障[2]。

3 深空通信導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用趨勢

（1）更穩(wěn)定的時間與頻率。在進(jìn)行深空測量的過程中，需要對其時間和頻率進(jìn)行控制，使其能夠符合更高的標(biāo)準(zhǔn)。國外在進(jìn)行相應(yīng)的時間和頻率上已經(jīng)實現(xiàn)了1×10-16以及1×10-17的各頻率。NASA對于相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)還在不停的研究過程中，其對于標(biāo)準(zhǔn)的提高有利于在Bose-Einstein冷凝頻率方面能夠?qū)崿F(xiàn)更高的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到1×10-18和1×10-19。

（2）新的測量體制。在進(jìn)行測量的過程中一直依據(jù)的都是比較傳統(tǒng)的測量體制來進(jìn)行的，但是目前所出現(xiàn)的與之前不同的新的測量方式也使相應(yīng)的新的測量體制出現(xiàn)了改變。尤其是VLBI技術(shù)（FSR/VSR）、同波束干涉技術(shù)以及CEI測量技術(shù)也為測量體制的創(chuàng)新打下了基礎(chǔ)，使其在深空測量過程中能夠更加準(zhǔn)確。

（3）深空光通信技術(shù)。在進(jìn)行信息傳輸?shù)倪^程中，為了使其通信效率更高，需要將其傳信速度進(jìn)一步地提高，通過光通訊的技術(shù)能夠?qū)⑵渫ㄐ潘俣扔行У靥岣撸疫@種方式在實際的不同場合和設(shè)備的通訊過程中也進(jìn)行了實際的測驗，可以通過建設(shè)相應(yīng)的有一定規(guī)律的中繼通信衛(wèi)星來實現(xiàn)，在進(jìn)行中繼通信系統(tǒng)的建設(shè)過程中，需要對其主要的通訊站的位置進(jìn)行確定，使其能夠形成相應(yīng)的星際網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而能夠提高其通訊的準(zhǔn)確性和有效性。因此其在進(jìn)行相應(yīng)的實際操作的過程中也要對其功能進(jìn)行測試。

4 結(jié)束語

綜上所述，為了使空間站在進(jìn)行通訊的時候能夠保證信息傳輸穩(wěn)定，需要對其進(jìn)行相應(yīng)的保障。因為可靠的深空通訊系統(tǒng)對于信息交流穩(wěn)定來說是非常重要的，在深空探測的過程中需要保證其任務(wù)執(zhí)行過程中得到保障。由于在深空進(jìn)行信息交流的時候，對于信息傳輸會有一定的限制，深空中的干擾也是非常強(qiáng)的，因此對于信息在傳輸過程中的穩(wěn)定性需要進(jìn)行保證，這就要對其信號在傳輸過程中的頻率進(jìn)行保障，在深空通信環(huán)境中也要對其信息的傳輸進(jìn)行可靠性的保證，因此這項技術(shù)是非常重要的。

參考文獻(xiàn)

[1]申景詩，李偉明，張素娟.DTN協(xié)議在空間信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[J].航天器工程，2015（06）：34～40.

[2]王昱霖，張更新，張 威，等.深空探測與行星際互聯(lián)網(wǎng)[J].國際太空，2012（08）：36～40.

收稿日期：2018-7-10

作者簡介：和松竹（1985-），男，云南麗江人，本科，從事設(shè)備運行維修工作。