无线电技术在航天航空上的应用研究

无线电技术在航天航空上的应用研究

摘 要 无线电技术具有实时性，传播距离远，载波频率唯一等特点，采用数字信号处理器，可实现对无线电技术的信号的采集与转换，从而得到用户需要的频率段的无线信号。在现行航空航天上，无线电技术具有导航、定位、实时跟踪等性能，在安全性能评估上起到举足轻重的作用，本文全面而系统的分析了无线电技术在航天航空上的应用研究。

关键词 无线电技术；导航定位；航天航空

0 引言

近时期，无线电技术在军事上和民用上和航天航空上的研究越来越多，无线电技术是一个黑匣子，看不见摸不着的一门无线通信技术，无线电技术是一种具有良好的跟踪性能、识别定位性能的一种新型的技术，其应用很广泛。无线电技术的数据的发送和接受，主要体现在其传感器上，特别的是，现行的无线电通信系统集数据的采集、通信性能和数据的处理于一体，其在现有我国的汽车行业、航天航空领域应用越来越广泛，无线电技术的发展依赖于无线电系统的不断的更新和改进，无线电系统的性能，应该和无线电功能相适应，数据的实时传输型和实时显示，实时的保存记录和运行测试等数据的判断，均对无线电设备有着重要的影响。由于无线电技术的广泛的应用，其功能的改进，技术的进步，收到广大学者的关注和研究，本文将着重的论述无线电技术在航天航空上的的应用研究。

1 无线电技术的发展

19世纪中期，莫尔斯发明第一台电报机，标志着无线通信的发端；随后贝尔实现了有线电话的通讯，早期的无线电发射器过于笨重，由于使用的是功率很强的间歇放电发射器，因此不便于安装，携带等；到了20世纪30年代，阿姆斯特朗发命令FM方式无线电，是无线电技术应用的新的里程碑，采用FM调制解调技术，大大的提高了无线电设备工作灵敏度，能够有效的弥补传输过程中的快速衰落或波动性等缺陷，因此取代了先前的AM方式无线电，在无线通讯领域广泛应用。然而现在的无线电技术多使用卫星遥测定位技术，使得无线电通信更加迅速和便捷，无线电通讯误码率和误诊率大大的降低。20世纪中期，我国引进原苏联的遥测无线电系统，应用于军事上的导弹的测量和跟踪等方面，无线电技术能否实时快速跟踪目标并且锁定目标位置，使得军事防御与攻击显得更加可控，21世纪，我国投入基于GPS系统的无线通信手段于军用、明勇航天航空系统，汽车等领域，实现了实时跟踪航天航空分级位置，多点定位和对空定位等一系列技术难题，现行我国无线电通讯技术在不考虑我国的路由带宽的影响下，其效率相对比较低下，同世界其他各国的遥测系统而言，就水平比较较低下，我国无线电系统主要是数据速率低、最高码率才只是每秒2兆，而且与国际先进水平相比，国外同类产品至少是每秒5兆；因此我国在无线电通讯领域仍处于相对薄弱的地位。

2 无线电技术于航天航空应用分析

北京2008年奥运会，为了确保广播电视的实时有效的播出，就是采用无线电技术实现信号的传输，无线电通讯系统设置站点的实时检测和远程控制等操作，在实况转播期间，采用无线电通讯技术，广播电视的播出能够实时有效的传输，全球覆盖，其盲区也很小。无线电通讯系统，实现了对网内各站点的实时检测，设备的远程操作，数据的实时传输等功能的实现，使得用户可以能够实时的发现问题，并及时的更正，节约了大量的人力、物力、财力，使得无线电技术得到更多备受关注。

无线电技术，是采用无线电作为传输介质进行信息的发送和接受的，无线电通信，又叫移动通信，例如常见的手机、车载台、航天航空飞机等等，由于目标的移动，因此常导致移动通信中的动中通信问题，如发生多普勒现象，信号衰落等等。对于航天航空上的应用，假设当移动接受台由向（航天飞机）以的速度移动时，发生的多普勒频移可以表示为：

其中表示载波频率，表示光速，表示多普勒频移，表示最大多普勒频移，和入射角无关，它是为0时的最大值，表示移动台的相对运动速度。可以看到，多普勒频移与载波频率和移动台运动速度成正比。

特别对于航天航空系统而言，接受端常常是移动终端，因此很可能在移动接收台与发送台相对移动速度较快时产生多普勒效应使信号频率产生偏移，这种偏移被称为多普勒频移，由于发送端和接收端之间的运动是随时间变化的，所以接受端信号的多普勒频移也是时变的。因此对于一般的移动通信网络技术较难以实现航天航空飞机上的无线电通讯，无线电通讯技术近十几年在航天航空上应用取得了不少的进步，具有较好的应用情景，其主要通过GPS卫星定位，实现相关的数据的传输，对于飞行器的定位特性，对多点对一点，一点对一点等等通讯技术较成熟，应用较广泛，特别是民航。

针对航天航空上应用的无线电技术，信号的同步问题是解决信号失真的关键，现行的通用的，较系统的无线电技术要数单频网技术。单频网络的另一个重要的应用是蜂窝单频网，例如蜂窝技术常常应用在设备到设备（D2D）的传输系统中，较常见的是LTE系统（引入OFDM和多天线MIMO等关键传输技术）。单频网技术在应用过程中，需要采用大功率的发射机将所广播出去的信号，按照频率同步、时间上同步，发送码元同步等原则进行信号的传输。其中频率的同步则是要求每个单频网发射机的工作频率f相同，对于正交频分复用技术（OFDM）调制方式而言，信号的每个子载波的频率应该是相等的。频率同步是其信号接收的实时性和准确性的根本保证，频率不相同，易导致信号的失真，造成信号的误码率增大，因此一般单频网的是确保来自GPS信号的锁相环同步等功能。

目前，针对GPS定位性能，我国的遥测系统在频段方式上处于不断的完善中。遥测系统主要应用在军事上和民用上和医用上，例如1964年到1986年期间，我国先后研制的两弹一星，其中大容量的遥测系统提供了较大的技术支撑。遥测技术是一个集成性能好的，具有良好的跟踪性能、遥控性能的一种新型的技术，

其应用很广泛。遥测技术的集成性能，主要体现在其集传感器、数据的采集、通信性能和数据的处理于一体，其在现有我国的汽车行业、航天航空领域应用越来越广泛，遥测技术的发展依赖于遥测系统的不断的更新和改进，遥测系统的性能，应该和遥测功能相适应，数据的实时传输型和实时显示，实时的保存记录和运行测试等数据的判断，均对遥测设备有着重要的影响。与国际先进水平相比，国外同类产品至少是每秒5兆；现行我国的遥测系统不具备适应CCSDS标准的测控能力，对于多个目标的跟踪的实时性和准确性难以保证，而且遥测系统的体积也过于庞大，系统的可靠性不强，使用寿命也较低下，这是我国遥测系统下一阶段发展要改进的地方。

3 结论

我国无线电技术突飞猛进，技术在不断地革新，近十年的发展，我国无线电技术取得了较大的进步，随着科技的进步，给无线电技术带来了相关的更高的要求。无线电技术是一个集成性能好的，具有良好的发射、跟踪、遥控、接受的一种新型的技术，在现有我国的汽车行业、航天航空领域应用越来越广泛。

参考文献

[1]白效贤.试飞测试技术现状与发展[J].测控技术，2004，23（10）.

[2]陆同兴，路轶群.激光光谱技术原理及应用.合肥：中国科学技术大学出版社，1999：170-172.

[3]廖志英，董安邦.基于C/S和B/S混合结构的管理信息系统运行模式[J].计算机工程与应用，2002，38（2）： 84-85.

[4]冯景锋，刘验，李国松.国家地面数字屯视标准单频网技术研究[J].广播与屯视技术，2008（6） ：23-26.

[5]刘验、何剑辉、冯景锋等GY/T229.1-2008地面数字电视广播单频网话配器技术要求和测M方法，2008（5）.31 -32.