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弱太阳闪烁对深空探测信道的影响及自适应控制方法
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2010
  • 中图分类:
    TN927
  • 关键词:
  • 成果简介:
    根据我国《十一五空间科学发展规划》,为完成中俄联合火星探测,中国科学院空间科学与应用研究中心于2005年开始了深空探测研究。其中,深空通信就是十分重要的研究方向之一。为实现火星空间环境探测目标,中国科学院空间科学与应用研究中心率先在国内重点研究了太阳活动对深空通信的影响。这样考虑有两个目的,一是研究太阳活动对深空通信的影响,提出解决办法,以确保可靠的深空通信;二是研究太阳活动影响下深空通信特性以反演太阳活动的物理特性。本成果主要考虑了第一点,并为第二点的研究奠定理论基础。 在2005年开展的中俄联合火星探测有关深空通信研究基础上,2007年项目组得到中国科学院空间科学与应用研究中心知识创新工程项目“深空自主通信中信道特性和信道预测技术研究”(课题号:O8211AA26S)的支持,之后,2008年又得到了贵州省省长基金项目“太阳闪烁对深空信道的影响及信道预测研究”(课题号:(2008)25号)的支持。经过近5年艰苦的工作,项目组比较系统地研究了太阳活动对深空通信的影响,深入研究了深空自主通信中信道特性和信道预测技术、研究了太阳闪烁影响下的深空信道自适应控制方法,最后形成了“弱太阳闪烁对深空探测信道的影响及自适应控制方法”的研究成果。 对太阳闪烁的研究主要集中在国外。国外对于太阳闪烁的研究已经相对成熟,在上世纪70年代就开始利用太阳闪烁来探测太阳风。但是,国外对太阳闪烁的研究偏重于太阳闪烁的空间物理机制,主要用来探测太阳风特性,而在太阳闪烁对通信的影响方面还没有深入研究。因此,基于理论基础的太阳闪烁对深空通信的影响的研究亟待开展。在国内,从2005年开始,中国科学院空间中心和贵州师范大学开始此方面的研究,本成果中的工作就是在中国科学院空间科学与应用研究中心知识创新工程项目“深空自主通信中信道特性和信道预测技术研究”(课题号:O8211AA26S)和贵州省省长基金项目“太阳闪烁对深空信道的影响及信道预测研究”(课题号:(2008)25号)的支持下开展的。 在中国科学院空间科学与应用研究中心知识创新工程和贵州省省长基金等项目的支持下,本成果首先研究了不均匀分布的太阳风对深空通信的影响,即太阳闪烁,包括幅度闪烁、相位闪烁和频谱扩展。其次,基于随机介质中的无线电波波传播理论,本成果采用Born 近似描述了弱太阳闪烁下的信道,并进而建立了弱太阳闪烁下的Rician 信道模型,给出了Rician 因子和闪烁指数的关系,并对弱太阳闪烁下的通信性能进行了仿真。最后,基于2阶AR模型,提出了弱太阳闪烁下信道预测方法,并在此信道预测算法的基础上,提出了一种基于连续功率控制和离散速率控制策略的深空信道自适应控制方法。数学分析和计算机仿真表明,太阳闪烁越强,自适应功率控制效果越明显;当太阳闪烁引起的信号衰减不大,小于9.4dB时,MPSK自适应控制信道容量高于非自适应控制信道容量。 项目研究具有如下创新: (1)在系统研究太阳活动对深空通信影响的基础上,建立了弱太阳闪烁下的深空信道模型,为深入研究抗太阳闪烁的深空通信策略提供了重要依据。 (2)基于建立的弱太阳闪烁下深空信道模型,提出并建立了基于二阶AR模型的深空信道模型,由此提出并实现了包括自适应调制、自适应功率控制在内的弱太阳闪烁下深空探测信道的自适应控制方法。 社会效益和应用情况: “弱太阳闪烁对深空探测信道的影响及自适应控制方法”中相关技术已在中俄联合火星探测计划中电测系统中得到使用,必将为我国首次深空探测做出一定贡献。 中国西昌卫星发射中心贵阳测量站作为我国主要航天测量站之一,执行了我国多次航天测控通信任务,包括嫦娥一号卫星应用系统地面电测和荧火一号卫星应用系统地面电测。自2006年12月以来,在多次航天测控通信任务中成功采用了“弱太阳闪烁对深空探测信道的影响及自适应控制方法”相关技术。
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