面向发射任务的复杂电磁环境及应用研究

论文摘要

在发射任务中,由于测试发射、测控及通信等系统中的电子设备众多,使电磁环境异常复杂,导致常常存在电磁不兼容现象,影响发射任务的正常进行,严重时导致发射任务失败;另外,随着电子战的兴起,国外间谍卫星对发射任务的侦测及有意电子干扰不可避免地影响发射场的电磁安全,对我国航天发射任务构成严重威胁,而目前我国对发射场中复杂电磁环境的研究还处于空白,因此,针对发射任务中的复杂电磁环境,本研究工作以发射任务中复杂电磁环境分析监测、复杂电磁环境建模仿真以及复杂电磁环境下的试验技术为重点,主要研究内容是:根据发射任务技术特点,分析了发射任务电磁环境构成及特征,在此基础上,研究了发射场电磁兼容预测分析的理论方法,给出了干扰预测的数学模型;探讨了发射场复杂电磁环境的动态监测技术,给出了发射任务监测的系统组成及电磁兼容性试验方法,并提出采用仿真技术弥补实际监测的不足。以发射场复杂电磁环境构成要素分析结果为基础,分析了发射任务中复杂电磁环境仿真实体,采用脉冲描述字PDW构建了雷达电磁环境、信号耦合及噪声干扰等实体的功能模型。基于HLA设计了复杂电磁环境下发射试验技术仿真系统最小原型,以某型火箭的实际飞行试验为蓝本进行了测试发射仿真场景设计和推演分析。从复杂电磁环境下测量控制任务中天地数传的可靠性出发,构建了CCSDS AOS天地测控通信链路仿真模型,采用SCPS-TP的SNACK技术对现有TCP协议进行了适应性改进和仿真对比分析。根据发射任务复杂电磁环境分析、复杂电磁环境对发射任务的影响和复杂电磁环境仿真研究结果,研究复杂电磁环境下的发射任务试验技术对策,进一步分析了测试发射过程和测控系统的电磁环境特点,提出了在复杂电磁环境下的指挥控制策略、测试发射技术解决方案以及基于PCM体制和CCSDS AOS体制的测量控制技术应对措施。为应对复杂电磁环境的挑战,分析了发射场复杂电磁环境构建的试验设施,提出了发射场复杂电磁环境构建设想,指出现阶段发射任务复杂电磁环境研究应采取仿真建模和试验相结合的方法,通过仿真推演研究复杂电磁环境对发射试验的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景及意义
• 1.2 面向发射任务的复杂电磁环境
• 1.2.1 复杂电磁环境
• 1.2.2 电磁环境效应
• 1.2.3 面向发射任务的复杂电磁环境
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外发射场复杂电磁环境研究
• 1.3.2 我国发射场复杂电磁环境研究现状
• 1.3.3 国内外发射场复杂电磁环境下的试验技术研究对比
• 1.4 论文主要创新点及贡献
• 1.5 论文章节安排
• 第二章 发射任务复杂电磁环境分析
• 2.1 发射任务技术特点
• 2.2 发射任务中面对的复杂电磁环境
• 2.2.1 构成发射任务电磁环境的分系统
• 2.2.2 构成发射场电磁环境的场源
• 2.2.3 发射场电磁环境的主要特点
• 2.2.4 复杂电磁环境对发射任务的影响
• 2.3 发射场电磁兼容性预测与分析
• 2.3.1 系统干扰信号分析
• 2.3.2 系统间电磁干扰概要预测分析
• 2.3.3 EMC 详细预测分析
• 2.3.4 干扰性能预测分析
• 2.4 发射场复杂电磁环境动态监测技术
• 2.4.1 电磁测量的系统组成
• 2.4.2 电磁信号的测试与分析
• 2.4.3 电磁信号的仿真发射
• 2.4.4 发射场电磁兼容性测试系统设计
• 2.4.5 发射场电磁兼容性试验
• 2.4.6 电磁环境动态监测技术的缺陷分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 发射任务中的复杂电磁环境建模与仿真分析
• 3.1 发射场复杂电磁环境与仿真技术
• 3.2 发射任务中复杂电磁环境仿真实体分析
• 3.3 基于功能仿真的实体建模
• 3.3.1 雷达电磁环境模型构建
• 3.3.2 信号耦合模型构建
• 3.3.3 噪声干扰模型构建
• 3.4 复杂电磁环境下发射试验技术仿真系统设计
• 3.4.1 设计思想和目标
• 3.4.2 逻辑体系结构
• 3.4.3 应用体系结构
• 3.5 发射试验实例设计与仿真结果分析
• 3.5.1 仿真剧情想定
• 3.5.2 联邦成员划分
• 3.5.3 联邦成员交互关系
• 3.5.4 联邦运行流程
• 3.5.5 关键模型构建
• 3.5.6 仿真实现与结果分析
• 3.6 测控数传模型构建与仿真结果分析
• 3.6.1 CCSDS 标准及在测控系统中的应用
• 3.6.2 空间通信环境对测控数传的影响
• 3.6.3 天地数传模型构建
• 3.6.4 高误码下的天地数传性能仿真分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 复杂电磁环境下的发射试验技术研究
• 4.1 复杂电磁环境下的指挥控制技术
• 4.2 复杂电磁环境下的测试发射技术研究
• 4.2.1 测试发射过程电磁环境特点
• 4.2.2 复杂电磁环境下的测试发射对策研究
• 4.3 复杂电磁环境下的测量控制技术研究
• 4.3.1 测控系统电磁环境特点分析
• 4.3.2 现有测控模式在复杂电磁环境下的对策研究
• 4.3.3 基于 CCSDS 标准的测控模式在复杂电磁环境下的对策研究
• 4.4 复杂电磁环境构建方法研究
• 4.4.1 复杂电磁环境试验设施分析
• 4.4.2 复杂电磁环境构建设想
• 4.4.3 复杂电磁环境的仿真和推演
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 下一步展望
• 参考文献
• 博士期间发表的文章
• 博士期间取得的主要成果
• 博士期间所参加的科研课题
• 致谢