摘要：当前社会经济不断发展，科学技术不断更新换代。在航天测控通信领域方面激光测控通信技术是一种新型的通信技术，能够超越一般通讯距离、通信的传输准确稳定、信息的通讯速度快、具有较强的抵抗电磁干扰的能力。以对美国，欧盟以及我国在激光测控通信技术方面的研究成果和发展计划作为基础，对激光测控通信系统的性能指标进行了简要的总结，对激光控制通讯技术的发展趋势进行整体系统的分析。
关键词：测控；激光通信；激光测距；激光通信终端
引言
当前航天任务不断增加，基于卫星、飞机和平流层飞艇的高分辨力观测系统、载人飞船交会对接、导航卫星、月球和火星探测等重大工程项目，对航天测控通信系统提出了新的需求，突出表现在以下几个方面：1)提高卫星测轨、定位和姿态测定的精度；2)提高数据传输速率；3)更远的测控通信距离；4)增加测控安全防护能力；5)更低的测控成本。激光测控通信系统利用激光作为信息载体，实现飞行器轨迹测量、地面站与飞行器之间上行遥控信息、下行遥测信息与有效载荷测量信息传输的测控通信一体化系统。由于激光频率高、方向性好、能量集中，激光测控通信技术具有以下优势：1)测量精度高；2)数传速率高；3)作用距离远；4)抗电磁干扰能力强；5)激光载荷体积小、重量轻；6)激光测控通信系统建设效费比高。激光测控通信技术能够满足高速数据传输与高精度测量需求，是航天测控通信技术的重要发展方向。世界上各航天大国极为重视发展激光测控通信技术，投入了大量人力和财力。近年来关键技术取得了重要突破，成功开展了系列演示验证试验，激光测控通信技术的优势得到了充分验证。
1航天测控通信
航天测控通信是指对航天器进行跟踪测轨(即外测)、遥测(即内测)、遥控和通信(传输数据、图像和话音等)。航天测控通信系统是航天器与地面联系的生命线和天地信息的传输线，也是航天工程和空间基础设施的重要组成部分。
2激光测控通信技术应用
2.1美国
美国国家航空航天局在2013年的9月份成功研制出了月球激光通信星载终端载终端，此终端同对月球大气和灰尘环境探测器一起发射升空。在2013年的第四季度，十一月份左右，这一星载终端的完成，也就浴室这月球轨道飞行器和地球之间能够实现双向的高速激光通信实验。一个月球激光通信的终端和三个坐落在不同地区的光通信地面终端是LL-CD系统的基础部分。这三个地面终端分别是，月球激光通信地面终端；月球激光通讯光学终端以及月球激光通讯光学地面系统。在实验期间内，参考气象因素和可以进行观测的时间，在提升星仔与地面基站的链接的接通率的同时降低了接通的时间。在2013年的10月18日，地月之间的双向激光通信的时间第一次演示获得成功。LL-CD的实验周期就进行了一个月，这一个月的轨道实验包含了高度精准的跟踪技术，对激光通信在任何环境（天气情况）或在昼、夜下的通讯实验。此次实验证明了LL-CD系统在白天能够以穿透薄云层的方式对数据进行正常的输送；证明了激光通信链路具有高精确度的测定技术，月球与地球之间的双向测距精确度越来越小。美国正在实验的激光通信中继演示验证LCRD，并且有两套激光通信和地球同步轨道的人造卫星，他们分别建立在美国加利福尼亚和夏威夷岛。美国这两个地区作为整个系统的基础底面站。这一GEO卫星是在2017年被发射的，在此前，实验周期就为2年，并在轨告诉激光通信的实验中，这一类型完全可以被DPSK与PPM同时进行操控。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这一实验能够证明，DPSK系统在告诉与激光通信和PPM系统进行联合，其主要的技术核心，就是中低码率深孔激光通信技术
2.2国内测控通信技术
近年来，我国在近地测控网建设方面，增加了Ka频段、扩频测控体制(含直扩、扩跳结合)，实现了天线与机房拉远、多天线共用基带池、多频段测控系统与测量雷达共用天线、卫星数据接收与测控一体化等;在深空测控网建设方面，66mS/X双频段深空测控通信系统、35mS/X/Ka三频段深空测控通信系统和深空干涉测量系统已投入使用，3个深空站对深空目标(火星远地点以内)的覆盖率达到90%以上;在天基测控网建设方面，“天链一号”中继卫星系统实现了三星组网运行。整个测控网具备了“有人值班、无人操作”“远程监控、自动运行”能力。在先期技术研发方面，突破了全空域相控阵多目标同时测控、扩跳频测控通信、测控天线与设备可重构、上/下行天线组阵、高速数传(3Gbit/s)、新型跟踪与数据中继体制、同步轨道卫星高精度测距、虚拟基带、激光测控、测控设备远程故障诊断与维护等关键技术，为型号工程研制奠定了技术基础。
2.3欧洲数据中继卫星系统
EDRS通信链接与Ka频率作为LEO卫星并服务的基础，为无人机以及地面站提供用户数据的服务，EDRS是能够为EDRS-A和EDRS-B两套通信卫星的负载提供同时的满足，分别具有自己的一套激光通信终端，此通讯终端用于实现星间高速激光通信的连接，连接所跨越最远的距离能够达到45000千米，信息码处理的速度为1.8Gbit/s，在处理过程中出现错误码的概率10的-8次方，整体采用相干通信系统。
3 测控通信技术发展
3.1激光测控与通信技术向一体化发展
激光测控通信技术能够利用同一套物理设备实现高精度测控与高速通信双重功能，该技术在导航星座星间链路和地面测控系统等领域都有巨大的应用价值。国外设计与研制的一些激光通信系统和激光测距站已经具备测量与通信功能，例如，美国LLCD系统和俄罗斯GLONASS星间激光导航与通信系统均已成功完成测距与通信一体化试验。
3.2空间测控通信互联网方向
重点研究DTN，包括自动连接与数据流传输、多跳友好传输、空间高速路由分配、近距链路和端对端链路宽带组网等技术；自适应网络拓扑结构，包括移动单元之间健壮的Adhoc组网和网状组网、协调授时、定位与间隔保持等技术；信息保证，包括先进的信道访问、用户认证等技术；网络综合管理，包括综合网络管理和协议、综合健康管理，以及自适应网络监视、配置和控制等技术。
3.3激光通信网络向空天地一体化方向发展
欧盟、美国、日本、俄罗斯都在积极部署激光中继系统和激光导航与通信系统。随着天基激光通信系统的建设并投入运行，把各轨道卫星、空间站、临近空间探测器以及地基、海基、空基移动／固定接入终端连接在一起，构成空天地一体化激光通信网络将是必然趋势。世界上首个激光中继卫星系统EDRS将于2017年投入运营。
结语
当前正处于军事航天、民用航天和商业航天的大发展时期，测控通信技术面临前所未有的发展机遇。在客户需求和技术进步双轮驱动下，测控通信技术的发展方向可以归纳为:一是在数字化、光子化、软件化、综合化方面将继续深入发展;二是由点对点测控通信迈向网络化测控通信;三是智能化水平将逐步提高，由计划驱动、自动运行走向用户发起服务、智能资源管理、智能数据处理的智能测控通信模式。广大航天领域科技工作者应把握机遇，攻坚克难，为我国航天事业的发展作出新的贡献。
参考文献:
[1]杨红俊．美军航天测控企业级地面体系的发展［J］．电讯技术，2017，57(7):841－848．
[2]杨红俊．国外数据中继卫星系统最新发展及未来趋势［J］．电讯技术，2016，56(1):109－116．
论文作者:李斌,刘涵,陈彬,胡晓卉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：激光论文; 通信论文; 终端论文; 三星论文; 通信技术论文; 航天论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第24期论文;