什么是航天遥测?

[拼音]：hangtian yaoce

[外文]：space telemetry

遥测技术的重要应用，包括用遥测方法获取航天器飞行参量、宇航员生理参量,以及科学探测和军事侦察所得到的信息。航天器的飞行参量包括火箭发动机的推力、点火时间和关机时间,航天器的位移、速度、加速度、振动、冲击、轨道、姿态、噪声、过载和烧蚀，舱内的温度和压力，以及星载设备的电压、电流、液位、流量等。获取航天器飞行时的工程参量，可以为改进航天器的性能积累资料，并能利用内部工程参量（如航天器的速度和加速度，发动机的点火时间和关机时间等），计算出航天器的d道(轨道)，用以实时监控航天器的运动。当航天器发生故障时，地面测控站便发出自毁命令，使航天器在空中炸毁。在航天测控中，常把这种利用遥测技术获取航天器内部工程参量来计算d道的方法称为内d道测量，简称内测。而把应用雷达和电影经纬仪测量航天器的位置、速度和加速度来计算d道的方法称为外d道测量，简称外测。宇航员生理参量有呼吸、脉搏、心率、心电图及生活工作情况的电视传真照片。用遥测方法获取宇航员生理参量,能监测宇航员的健康情况,在发现有不正常的情况时由地面测控站发出指令，提醒宇航员注意，并建议采取相应的应急救护措施。军事侦察信息包括雷达的频率、波形、数量和配置，军用机场、港口和仓库，导d发射场和军事调动情况等。它是利用侦察卫星飞临其他国家上空时用电子或光学方法收集情报，拍摄成多光谱照片或记录在数字磁带上，待卫星飞临本国地面测控站时进行重放，或等卫星溅落时回收。科学探测信息极其广泛，如地球大气、磁场、辐射分布，其他星球附近及表面状况等。它是利用航天器飞临被考察对象时用电子或光学的手段将要探测的信息以数据或图像的形式实时发回地面测控站或记录在多光谱胶片和数字磁带上。

航天遥测的信息传输有三种基本类型：

（1）实时信息传输。航天器飞行参量和宇航员生理参量的传输大多采用这种方式，科学探测和军事侦察有时也采用这种方式。

（2）记录重放。航天器采集的信息先拍摄成多光谱照片或记录在数字磁带上，待卫星飞临地面测控站时进行重放，发回地面。

（3）溅落回收。航天器采集的信息均记录在磁带和胶片上，待卫星溅落时回收。航天遥测的信息传输往往同时兼用这三种方式。

由于航天器与地面测控站之间距离遥远，只有采用无线电传输。地面测控站收到的遥测信息非常微弱，信噪比小，信号失真大，必须采用数字纠错编码。航天遥测要传输的参量种类多，传输每一类参量各需一条通道。因此从信息传输的角度来说,航天遥测属于多路传输,可用频分制、时分制和码分制来实现。航天遥测传送的内容,不仅有参量信息,而且有图像信息(240000比特／帧)，信息量大,因此常利用信息的相关性对数据进行压缩,以提高信道的传输效率。航天遥测还要求全天候工作，信息传输的可靠性要求很高，必须对空间通信进行专门的研究。随着航天工业的发展，航天遥测的信息传输也得到迅速的发展。

航天遥测系统是航天测控系统的一个分系统，它由发送端和接收端两部分组成(图1)。发送端在航天器上,包括传感器、变换器、分路编码器、记录重放器和发射机，用来将航天器内部的工作参量、宇航员生理参量和科学探测信息发送到地面测控站。接收端在地面测控站上,包括接收机、分路译码器、记录器、显示器和数据处理器，用于实时记录、显示或处理，并可供事后研究处理之用。

航天遥测系统按功能分为10个基本组成部分。

（1）传感器 用来测出被测对象的参量信息，并将其转变为电量。

（2）变换器 在传感器与分路编码器之间起缓冲、匹配、线性化和补偿的作用，有时还包括信源编码器。信源编码器中有模数转换器和数据压缩器。数据压缩的目的是提高信道传输效率。

（3）分路编码器 又称信道编码器。其作用是给基带遥测信号某种附加特征,以利于区分通路,并变换基带信号的形式，增加传输过程中的抗干扰性。在时分制航天遥测系统中（图2）,时分器在每个周期内先后对各路连续信号Si(t)(i=1,2,…，n)采样，产生时间上不重叠的脉冲信号。在调制器中进行脉幅调制、脉宽调制、脉位调制或脉码调制。相加器给信号时间序列加上同步信号，以便接收端的时分器将收到的信号分路送往各通路的终端。在频分制航天遥测系统中（图3），由各路连续的信号Si(t)分别对不同频率的副载波fi(i=1,2,…,n)进行调制，然后将各已调副载波相加后发送出去。接收端对收到的信号用频率滤波器区分通路。在码分制航天遥测系统中(图4),将一组参量信号Si(t)分别对一组正交函数波形Li(t)(i=1,2,…,n)进行调制。接收端对收到的信号利用函数的正交性来区分通路。为了提高信号传输中的抗干扰性，可在编码过程中增加可控冗余度，利用编码码元或码组之间的相关性纠正错码。在航天遥测中常用雷德－所罗门码作为纠错码（见编码理论）。

（4）记录重放器 航天器获取的科学探测信息或军事侦察信息除了采用实时信息传输的方式以外，也可以暂时记录在多光谱照片或数字磁带上，待航天器飞临地面测控站时进行记录重放。

（5）发射机 被参量信号调制的副载波，即已调副载波，在发射机中进一步再调制载波，放大后发送到地面测控站。

（6）接收机 地面测控站的接收机收到航天器发来的遥测信号，经放大、变频后，送到分路译码器。

（7）分路译码器 根据航天器发来的不同制式的遥测信号采取相应的区分通路和译码的方法，分离出各路遥测信号。

（8）记录器 记录需要事后处理和部分重要的实时处理参量

（9）显示器 实时显示航天器的d道（轨道）、航天器内部工作状态参量和宇航员的工作生活情况，以便进行实时监控，及时发出指令。

（10） 数据处理器 包括对收到的数据进行预处理，如数据的剪接，检异，形式变换，消除固定误差和平滑滤波等,以提高数据质量,节省数据处理时间。航天遥测的数据处理有两种基本方式：实时处理（包括实时估算d道和显示宇航员的工作生活情况）和事后处理（用于事后对各种遥测参量进行研究）。