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第1章 概论1

1.1 引言1

1.2 航天系统2

1.3 航天测控系统4

1.3.1 测控系统分类4

1.3.2 航天测控系统的功能与组成5

1.3.3 航天测控网7

1.4 航天测控技术的发展历程与发展趋势9

1.4.1 航天测控技术发展历程9

1.4.2 航天测控技术发展趋势10

思考题12

第2章 航天测控基础13

2.1 近地空间环境13

2.1.1 大气层结构13

2.1.2 电离层14

2.1.3 太阳电磁辐射14

2.1.4 带电粒子辐射15

2.2 航天器运行轨道16

2.2.1 常用天文术语17

2.2.2 导弹飞行弹道18

2.2.3 卫星轨道19

2.3 空间坐标系统与时间系统21

2.3.1 常用坐标系22

2.3.2 坐标系转换23

2.3.3 时间系统24

2.4 空间定位几何25

2.4.1 空间位置参量的几何意义25

2.4.2 常用定轨方法27

思考题29

第3章 测控信号的调制与解调30

3.1 引言30

3.2 常用测控基带信号31

3.3 信号调制34

3.3.1 基带信号对载波的调制34

3.3.2 N个正弦与M个方波副载波对载波的调角信号36

3.3.3 调角信号的带宽39

3.3.4 数字信号对副载波的调制40

3.4 锁相接收机43

3.4.1 锁相接收机中的载波跟踪环43

3.4.2 信号调制对载波跟踪环的影响51

3.4.3 锁相接收机主要技术指标53

3.5 信号的相干解调56

3.5.1 相干接收与相干解调的概念56

3.5.2 调相信号的相干解调57

3.5.3 调频信号的相干解调61

3.5.4 数字信号对副载波调相信号的解调64

附录3.1 随机脉冲序列的功率谱公式推导68

附录3.2 ASK信号的功率谱密度71

附录3.3 公式（3.95）推导73

附录3.4 关于cosθs（t）的计算74

思考题75

第4章 航天外测系统76

4.1 航天测速76

4.1.1 多普勒测速76

4.1.2 双频测速技术81

4.2 测距原理82

4.3 侧音测距84

4.3.1 侧音测距原理及测距精度84

4.3.2 准最优距离估计器86

4.4 伪码测距87

4.4.1 伪码的基本概念及其性质87

4.4.2 m序列92

4.4.3 复合伪随机码101

4.4.4 伪码（PN）距离跟踪接收机111

4.5 角度测量117

4.5.1 圆锥扫描雷达测角原理118

4.5.2 单脉冲雷达测角原理118

附录4.1 特征多项式与序列周期的关系122

思考题125

第5章 航天遥测系统127

5.1 遥测系统概述127

5.1.1 遥测系统作用127

5.1.2 遥测系统组成和基本工作原理128

5.1.3 遥测系统的发展128

5.2 遥测信号调制基本理论129

5.2.1 脉冲调制130

5.2.2 基本数字调制132

5.3 信道编码与扩频调制134

5.3.1 信道编码134

5.3.2 扩频调制137

5.4 多路复用体制与常用遥测系统138

5.4.1 多路复用体制138

5.4.2 几种典型的遥测系统139

5.5 PCM-PSK遥测系统141

5.5.1 系统的组成和工作原理141

5.5.2 PCM系统同步技术144

5.6 分包遥测148

5.6.1 分包遥测概念149

5.6.2 源包与传输帧结构150

思考题152

第6章 航天遥控系统153

6.1 遥控系统概述153

6.2 遥控系统的组成和工作原理154

6.2.1 遥控系统的组成154

6.2.2 遥控系统工作原理155

6.3 差错控制技术156

6.3.1 差错控制机制156

6.3.2 纠错码与检错码157

6.4 遥控数据保护158

6.4.1 数据加密158

6.4.2 加密认证159

6.4.3 PCM遥控数据的格式159

6.5 遥控系统主要技术指标160

6.6 分包遥控161

6.6.1 数据管理业务162

6.6.2 数据路由业务164

6.6.3 信道业务166

6.6.4 分包遥控特点167

思考题167

第7章 统一载波测控系统168

7.1 引言168

7.2 系统组成与工作原理168

7.2.1 系统的基本组成168

7.2.2 地面测控站的工作原理170

7.3 统一载波测控系统举例172

7.3.1 统一S波段系统的组成、工作原理172

7.3.2 “阿波罗”统一S波段系统信号175

7.4 统一载波测控系统的新发展179

7.4.1 数字化中频锁相接收机179

7.4.2 数字化综合基带180

思考题182

第8章 跟踪与数据中继卫星系统183

8.1 概述183

8.1.1 天基测控系统与中继卫星系统183

8.1.2 中继卫星系统的发展184

8.1.3 系统组成185

8.1.4 系统特点187

8.2 TDRSS的跟踪测轨技术187

8.2.1 常规定轨方法188

8.2 2 基于TDRSS信息的卫星自主定轨技术188

8.2.3 测轨原理189

8.3 TDRSS的数据中继192

8.3.1 TDRSS信号调制技术192

8.3.2 TDRSS通信链路与信号形式194

8.4 TDRSS星间链路建立与信号捕获197

8.4.1 天线捕获与角度跟踪197

8.4.2 信号捕获与跟踪198

8.5 TDRSS的应用199

思考题200

第9章 全球定位系统及其在航天测控中的应用201

9.1 卫星导航定位系统概述201

9.1.1 GPS系统201

9.1.2 GLONASS系统204

9.1.3 GALILEO系统205

9.1.4 北斗卫星导航定位系统205

9.2 GPS卫星信号206

9.2.1 GPS卫星信号构成206

9.2.2 GPS信号捕获与跟踪207

9.3 GPS测量定位原理210

9.3.1 伪距测量定位原理211

9.3.2 伪距定位解算212

9.3.3 载波相位测量定位214

9.4 GPS相对定位216

9.4.1 差分定位原理217

9.4.2 伪距差分定位解算218

9.5 航速测定与时间测定221

9.5.1 航速的测定221

9.5.2 利用GPS测定时间223

9.6 全球定位系统在航天测控中的应用223

9.6.1 星载GPS卫星轨道确定223

9.6.2 基于GPS的卫星姿态测量227

9.6.3 GPS在航天测控中的其他应用229

思考题231

第10章 测控新技术232

10.1 深空航天器测控技术232

10.1.1 深空测控技术232

10.1.2 典型深空测控系统233

10.2 小卫星与多星测控技术235

10.3 自主测控技术237

10.4 高级在轨系统238

10.4.1 CPN结构与业务模型238

10.4.2 CPN端—端业务240

10.4.3 SLS及其业务241

思考题244

参考文献245