导航与定位技术（李晋）遥测遥控-01

1课程简介（1）教师：李晋电话mail:lijin@研究方向：雷达成像与信号处理卫星导航与定位

2课程简介（2）遥测遥控技术是一门专业的标志性课程，是电子信息工程专业的专业方向课。本课程教学内容包括两个部分：无线电遥测与遥控技术卫星导航与定位技术

3课程简介（3）学习要求：1)按时完成随堂作业；2)提交试验总结报告；3)考勤。平时成绩占总成绩20%。

4授课方式

以课堂讲解为主，课后自学为辅主要讲解原理，不注重公式推导

共48学时，其中：实验8学时考核形式：开卷考试，占80%。

5第一章遥测遥控概述引言现代科学技术的发展促进了现代测控技术的发展，并使之形成一门独立的学科。产品生产过程日益趋向自动化，分散状态的目标的集中监视和管理。综合自动控制技术、计算机技术和现代电子通信技术三大领域。6引言

7近年来，无线电测控技术在国防现代化和国民经济建设中发挥了越来越重要的作用。在国防领域，是国防工业现代化不可缺少的重要组成部分，并成为导弹实验、航天器发射运行等的重要支持系统。在国民经济发展的多个行业，提高生产效率，降低成本，减小能耗，间接带来经济效益。航天技术与遥测遥控航天是遥测遥控技术的一个重要的应用场合。航天技术通常分为：航天运载器技术；航天器技术；航天测控技术。航天测控系统是指在航天飞行器飞行的各个阶段完成对其测量和控制两大任务的技术系统。

8航天测控系统的基本任务航天测控系统的基本任务包含：测量、控制和通信三个方面。

9测量：外弹道测量和内弹道测量控制：一次性控制和飞行器运行指令控制通信：语音通话、监视显示和数据传输航天测控系统的基本任务

10外弹道测量（外测）：精密测量导弹或航天飞行器的飞行轨道参数，如坐标、速度和加速度等。测量手段：角度交会、距离交会、雷达测量及全球定位系统（GPS）等。内弹道测量（内测，又称遥测）：测量导弹或航天飞行器的内部工作状态、宇航员的生物学参数、各种工程参数等。测量手段：无线电遥测、有线测量及数据记录器回收等。航天测控系统的基本任务

11一次性控制：如飞行器发生故障，从地面发出使故障弹自毁的安全控制指令，简称“安控”。飞行器指令控制：如导弹或飞行器的姿态控制、变轨、交会、对接、停靠及回收等各种机动控制，又称“遥控”。航天测控系统的功能与组成

12航天测控系统包含四项基本功能：跟踪（Tracking）遥测（Telemetering）控制（Command）天地通信与数据传输国际上一般把航天测控系统简称为TT&C，它由实现上述功能的相应分系统和辅助支持分系统组成。数据处理、监控显示、地面通信、时间统一、气象保障及大地测量等。航天测控系统主要分为：导弹测控系统、卫星测控系统、载人航天测控系统及深空测控系统几类。航天测控系统的分类

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测控系统特性要求导弹测控系统卫星测控系统载人航天测控系统深空测控系统测轨精度高中中低作用距离数千公里卫星轨道决定航天器轨道决定宇宙深空测控时间几小时以内几年几天到几年探测器寿命测控内容遥测、遥控遥测、遥控、数传遥测、遥控、数传、语音遥测、遥控、数传不同航天测控系统的分类和比较航天测控网

14航天测控网是对运载火箭和航天器进行跟踪、测量和控制的专用网络系统。一般由航天指挥控制中心和若干测控站（含测量船、测量飞机、跟踪与数据中继卫星）及测控通信系统组成。航天测控网的主要技术指标包括测量精度、测控覆盖率、天地数据传输速率、多任务支持能力等。联盟号与阿波罗号宇宙飞船交会对接测控系统示意图测控通信系统测控与通信至关重要。如果航天器是风筝，测控站和分布在三大洋的远洋测量船就是牵住风筝的那一根线，地面的控制系统就像放风筝的人。测控通信系统保持天地之间的经常性联系，完成飞船遥测参数和电视图像的接收处理，对飞船运行和轨道舱留轨工作的测控管理。测控通信系统由航天指挥控制中心、陆上地面测控站和海上远望号远洋航天测量船队组成，执行飞船轨道测量、遥控、遥测、火箭安全控制，航天员逃逸控制任务。15中国航天测控网16航天测控是反映一个国家综合科技实力的重要标志之一。作为当今世界最尖端的领域之一，航天测控涉及天文、天体力学、空间控制技术、电子信息、数值计算等多个尖端学科。中国航天测控网，是中国跟踪测量和控制航天器的地面系统。由西安卫星测控中心、九个航天测控站、若干陆上活动测控站、六艘测量船以及连接它们的测控通信网构成。主要测控装备有微波雷达、多普勒测速仪和光学设备以及超高频指令遥控系统和微波统一系统等。中国卫星测控网17西安卫星测控中心卫星测控站远望号测量船天链一号中继卫星神舟载人航天18航天员系统飞船应用系统载人飞船系统运载火箭系统发射场系统测控通信系统着陆的系统神舟载人航天19航天员系统：航天员个人装备，医学监督等飞船应用系统：对地观测和各种科学实验载人飞船系统：推进舱、轨道舱、返回舱、附加段等运载火箭系统：运输飞船进入太空发射场系统：负责火箭的测试及发射、上升阶段的测控测控通信系统：负责飞船从发射、运行至最终返回的全程测量和遥控，包括远洋测量船、固定测量站和活动测量站着陆的系统：航天员和返回舱的回收神舟载人航天20测控精度

着陆精度神舟五号：2003年10月，4.8公里神舟六号：2005年10月，1公里神舟七号：2008年9月，几乎无误差目前中国测控水平，对于航天器轨道的测控精度可控制在“米”量级，姿态控制可以精确到0.1度。月球探测工程

21嫦娥“嫦娥奔月”是中国家喻户晓的神话故事，相传嫦娥吞下灵药后飞上月亮。2004年，中国正式开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。2007年发射嫦娥一号2010年发射嫦娥二号2013年发射嫦娥三号月球探测工程

222020年前，我国月球探测工程以无人探测为主，分三个实施阶段。“绕”：2004年~2007年（一期），研制和发射我国首颗月球探测卫星，实施绕月探测。主要任务是研制和发射月球探测卫星，突破绕月探测关键技术，对月球地形地幔、部分元素及物质成分、月壤特性、地月空间环境等进行全球性、整体性与综合性的探测，并初步建立我国月球探测航天工程系统。“落”：2013年前后（二期），进行首次月球软着陆和自动巡视勘测。主要任务是突破月球软着陆、月面巡视勘察、深空测控通讯与遥控操作、深空探测运载火箭发射等关键技术，研制和发射月球软着陆探测器和巡视探测器，实现月球软着陆和巡视探测，对着陆区地形地貌、地质构造和物质成分等进行探测，并开展月基天文观测。“回”：2020年前（三期），进行首次月球样品自动取样返回探测。主要任务是突破采样返回探测器小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器人操作臂等技术；在现场分析取样的基础上，采集关键性样品返回地球，进行试验室分析研究；深化对地月系统的起源与演化的认识。在“绕”“落”“回”均成功实现以后，才能进行下一步的人登上月球的计划。嫦娥一号的基本情况23嫦娥一号卫星以东方红三号卫星平台为基础，充分继承尖兵三号、资源等卫星的现有成熟技术和产品，并进行适应性改造。由于月球以及月球科学探测任务的特点，月球卫星相比于一般的人造地球卫星在轨道、测控、制导导航与控制系统、热控分系统等方面都有自己的独特之处。卫星总重2350公斤，本体尺寸2.0米×1.72米×2.2米，采用三轴稳定姿态控制，对月定向工作。卫星在轨运行寿命1年零4个月。嫦娥一号的目标24嫦娥一号卫星携带CCD立体相机、成像光谱仪、激光高度计、伽马/X射线谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子探测器、低能离子探测器七类探测仪器完成科学探测目标任务。卫星在离月球表面200公里高度的绕月球飞行，开展拍摄三维影像为月球“画像”、探测月壤特性、探测地月空间环境等工作。嫦娥一号的具体任务25第一项任务是绘制立体的月球地图。嫦娥1号卫星搭载1台CCD立体相机和1个激光高度计，两者结合绘制完整细致的立体月球地图。第二项任务是探测月球上元素的分布。美国在2000年利用1998年发射的卫星，做了5种元素的月球分布图，包括铁、钛、铀、钍、钾。而嫦娥1号卫星将用世界先进的伽马/X射线谱仪探测月球上14种元素的分布。第三项任务是评估月球上土壤的厚度和氦-3的资源量。估算出月球土壤厚度和月球上氦-3的总量及分布。氦-3是地球上都极其稀少的替代石油的能源。氦-3地球只有15吨，月球有数百万吨。第四项任务是监测远至40万km范围内的空间环境，记录原始太阳风数据，研究太阳活动对地月空间环境的影响。嫦娥一号的测控体系26北京密云的50米口径天线地面站我国嫦娥一号月球探测器发射后，地面通过测控通信系统与嫦娥一号保持联系。测控通信系统实时测量航天器的轨道位置、速度和方位角等参数，并将航天器上分系统的工作状况报告给地面控制人员，同时向嫦娥一号发送指令，对探测器进行任务操作。嫦娥二号的基本情况27嫦娥二号卫星是嫦娥一号卫星的姐妹星，于2010年在西昌卫星发射中心发射升空。嫦娥二号主要任务是获得更清晰、更详细的月球表面影像数据和月球极区表面数据。因此，卫星上搭载的CCD照相机的分辨率更高，其他探测设备也有所改进。为实现月球软着陆进行部分关键技术试验，并对着陆区进行高精度成像，同时，进一步探测月球表面元素分布、月壤厚度、地月空间环境等几项任务。嫦娥二号的基本情况282010年11月8日，国家国防科技工业局首次公布嫦娥二号卫星传回的嫦娥三号预选着陆区月球虹湾区域局部影像图。影像图的传回，标志着嫦娥二号任务所确定的六个工程目标全部实现，四个科学目标也正在陆续实现，探月工程二期嫦娥二号工程任务取得圆满成功。嫦娥二号的基本情况292011年6月9日，“嫦娥二号”再次开始新的旅程，奔向150万公里的拉格朗日L2点；8月25日23时27分，经过77天的飞行，它终于精确抵达科学家们指定的位置。这是世界上首次实现从月球轨道出发，受控准确进入距离地球150万公里远的拉格朗日L2点的环绕轨道；也是国际上第一次从月球轨道出发探测拉格朗日点的航天活动；更是第一次实现我国对月球更远的太空进行探测。嫦娥二号的基本情况302013年7月14日，嫦娥二号卫星与地球间距离突破5000万公里，再次刷新“中国高度”。2013年12月16日，嫦娥二号已飞行到距离地球6500万公里深空。2014年02月14日，嫦娥二号卫星再次刷新我国深空探测最远距离纪录，达到7000万公里。目前，已成为我国首个人造太阳系小行星的嫦娥二号状态良好。据北京航天飞行控制中心计算，嫦娥二号有望最远飞到距地球约3亿公里。这是我国航天器飞行距离最远的一次“太空长征”。嫦娥三号的基本情况31嫦娥三号是中国国家航天局嫦娥工程第二阶段的登月探测器。嫦娥三号由着陆器和巡视探测器（即“玉兔号”月球车）组成，进行首次月球软着陆和自动巡视勘察，获取月球内部的物质成分并进行分析，将一期工程的“表面探测”引申至内部探测。着陆器定点守候，月球车在月球表面巡游90天，范围可达到5平方公里，并抓取月壤在车内进行分析，得到的数据将直接传回地球。嫦娥三号的基本情况32嫦娥三号的基本情况33嫦娥三号的基本情况34嫦娥三号的基本情况35嫦娥三号的基本情况36嫦娥三号的基本情况37中国火星探测计划38中国航天局与俄罗斯联邦航天局合作共同探索火星。2011年发射的萤火一号是该计划的首颗火星探测器（搭载俄罗斯天顶2-SB运载火箭）。火星将成为我国深空探测第二颗星球。目前已提出环绕探测方案，探测器最早发射窗口拟定为2013年。中国火星探测计划（萤火一号）阶段1：探测目标、技术研发和寻求国际合作。阶段2：探测火星环境，所得的数据用作火星软着陆之用。阶段3：发射火星着陆器并携带火星车，在火星上软着陆。阶段4：成立火星表面观察站、发展飞行器穿梭地球与火星，建立火星基地供机械探测器进入。最终目标：为将来人类登陆火星提供基础，令人类可在火星观察站中观察火星。中国空间实验室——天宫一号39天宫一号是中国第一个目标飞行器和空间实验室，于2011年9月在酒泉卫星发射中心发射。飞行器全长10.4米，最大直径3.35米，由实验舱和资源舱构成。2011年11月实现与神舟八号飞船的对接任务。2012年6月神舟九号对接成功。2013年6月13日，神舟十号交会对接。第3次与神舟飞船成功实现交会对接。天宫一号模型及与神舟八号对接场景农业无线电测控—农业物联网40农业物联网可运用温度、湿度、pH值、光、CO2传感器等设备，检测环境中的物理量参数，实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。农业无线电测控—农业物联网41土壤养分农田环境浸种育秧作物生长农机作业精确农业水质监测应急突发森林生态医疗卫生产品加工仓储流通交通旅游移动办公远程教育全方位需求农业生产遥测遥控部分教学目标：

1)理解遥测遥控技术的基本概念、原理及方法；2)熟悉几种常见的传感器原理及其典型应用；3)掌握几种典型参数的测控原理及方法；4)了解多路数据传输方法及差错控制技术。

42本课程教学内容

431.1无线测控的概念1.1.1遥测遥控的定义

44遥测：对被测对象的某些参数进行远距离测量。运载火箭和具有放射性的物体等，人们不可能或不适于在它们所处的位置附近直接进行有关参数的测量，只能在远离它们的地方进行间接测量。

是远离被测对象的间接测量。遥测是一般测量的无线延伸。远距离是一个相对的概念，它可以近到几米，如对高速旋转体内静应变参数的遥测；也可以远到几十万公里，如卫星和深空探测中的遥测。

遥测系统举例——生理参数测量45测量需求：体育训练的医学科学研究需要将运动员的心电图在运动状态下传给中心监控室。——在运动状态下对运动员的心电进行测量。——活动目标的单一参数的遥测系统，只能用无线传输手段。——人体心电信号是生理信号，不能直接无线发射。——把生理信号变成电信号（传感器）。——电信号经过调理、编码、调制、发射、解调及显示，进行观测。遥测系统的典型特征46遥测技术包括：传感器、放大、压缩、编码、调制、解调、处理、存贮、显示记录。对模拟传输系统来说需要高保真地传输这些信号。对数字传输系统要求信息的保护和差错控制。在接收端还要对信号进行分类、处理和存贮等。遥测系统包括信息的感受（传感）、变换、传输、处理、显示记录等多种过程。遥测系统是一个特殊的单向通信系统，其信息流是从被测量端流向测量端的。

47遥控：对远方的研究对象和目标进行控制。控制方式分为断续的和连续的（又叫做遥调）两种。

被控制的对象：可以是活动的，如导弹、火箭、卫星、飞船和无人机等；也可以是不动的，如集中目标的工厂设备、电站、大型变电所等；或者处于分散状态的输油管道、油田油井设备等等。

48举遥控飞机模型的例子来进行说明。运动员在地面用遥控发射装置，对空中的飞机模型进行操纵，来控制发动机的起停、飞行姿态的方向舵和升降舵。通过这个例子可以看出，遥控系统是由指令产生、变换、传输、执行等过程组成的，其信息流是由控制端流向被控端的。遥控系统举例——遥控飞机49遥调：远距离地对被控对象施行连续控制。遥调也就是闭环遥控系统。被控对象的工作状态可以定量地进行改变的远距离遥控（遥调）可以用于某些连续量的控制。遥调和遥控的主要区别是遥调需要双向信道（正向信道和反向信道），而遥控系统通常不需实时反向信道。50遥信：把被控对象的动作结果送回控制端的行为。被控对象各个参数的状态实时显示在控制端，以便实时掌握其状态。遥控系统离不开遥信，但有些情况下也可以不用遥信监视其被控对象的工作状态，由肉眼观察或通过其它方式完成的。事实上遥信就是遥测的特殊形式，它传送的是极限状态，而遥测传送的则是连续信号值。51遥测遥控系统：远距离实现控制、测量、调节、监视的系统。系统只具备遥控功能则称为遥控仪；系统只具备遥测功能则称为遥测仪；系统具备遥测、遥控功能则称为双遥系统。系统具备遥测、遥控、遥信功能称为三遥系统；系统具备遥测、遥控、遥信、遥调功能称为四遥系统。52遥控和遥调都是控制端（也称调度端）按其预定意图对被控目标内部参数、工作状态进行远距离操作和控制。遥测和遥信都是被控目标向控制端提供它的内部参数及其对命令的执行情况。只要了解了遥控和遥测，则遥调和遥信也就解决了。

1.1.2测控系统的分类

53传输媒介不同，可以分为有线测控系统和无线测控系统。有线测控系统是利用电线、电力线、电缆等作为传输媒介，在电力、油井、天然气等工业部门及医学、生物、地震及其它科学研究中广泛采用。无线测控则是利用电磁波在自由空间的传播来传输测控信息，它在飞机、导弹、卫星及宇宙探测中得到了广泛的应用。传输方式不同，可分为频分多路测控系统和时分多路测控系统。传输信号不同，可分为模拟式测控系统和数字式测控系统。54根据应用场合不同，测控系统可以分为四种方式：（1）（1:1）工作方式；（2）（1:1）×N工作方式；（3）（M:N）工作方式；（4）（1:N）工作方式。1.1.2测控系统的分类

55根据被控端的地理分布、信息流程以及系统规模，测控系统又可分为直线式、混合式、网状式和分级控制式。1.1.2测控系统的分类

56基于DAQ体系的测控系统模型：DAQ体系测控系统是指以PC为核心的PC总线板卡集成的现代测控系统。基于DAQ体系的现代测控系统的硬件结构如图所示。1.1.3现代测控系统的结构

典型的DAQ测控系统由主机（PC、工控机、嵌人式机）、输入输出测控单元和相应的软件组成。57主机单元：对整个系统进行功能管理，包括输入通道、输出通道、信息通信的管理、存储数据、程序，并对采样数据进行运算和处理，还可以提供各种智能化、自动化操作功能等。1.1.3现代测控系统的结构

58输入输出单元：输入输出单元一般包括模拟量或开关量及数字量，主要由信号调理器和转换器等部分组成。调理器的作用是将传感器输出的微弱信号进行放大、滤波、调制、电平转换、隔离及屏蔽等处理，以满足转换器的转换要求；转换器包括A/D和D/A转换器。1.1.3现代测控系统的结构

59标准通信接口：如果把以计算机为核心的测控系统看作一个大型测控系统的节点，为了以统一的通信方式在测控系统中的节点与节点之间进行信息交换，需要通过特定的标准通信接口来完成。常见的标准通信接口有GPIB、VXI、USB以及RS-232等接口。1.1.3现代测控系统的结构

60在DAQ系统中，不同种类的被测信号由相应传感器感知并经信号调理(包括交直流放大、整流滤波和线性化处理等)后，在经模数转换环节(A/D)将模拟信号转换为适合计算机处理的数字信号，再经通信单元(PC总线)传输给控制器(计算机)。计算机实现测控系统的数据处理和结果的存储、显示、打印以及与其他计算机系统的联网通信。对于控制器处理的控制信息，通过总线反送到数模转换单元(D/A)，转换成模拟信号并加以放大，推动执行机构，最终控制对象的行为按照预定状态行进。1.1.3现代测控系统的结构

61现代测控系统的设计要遵守以下几个原则：硬件设计原则软件设计原则网络互联规范抗干扰设计1.1.4现代测控系统的设计方法62硬件设计主要包括以下几个方面：1)约束条件：对象特点主要考虑其大小、形状、距离、环境、物理量、用途等；测控系统需求方面主要考虑功能、反应速度、可靠性、测控精度等因素。此外，还需要考虑研制成本、产品成本以及开发周期。2)系统模块设计技术：测控系统电路设计一般采用CPLD、FPGA、DSP等高集成度器件技术，主要以PC商用机和基于PC104工控机为主。3)系统设计技术：硬件采用系统组态技术，选用标准总线和通用模块单元，有利于降低研制成本，缩短开发周期，尽可能进行通用化、标准化、组件化设计。1.1.4现代测控系统的设计方法63软件设计：主要包括检测程序、控制程序、数据处理程序、数据库管理程序、系统界面程序等。其中，信号处理和数据处理主要包括量程转换、误差分析、插值、数字滤波、FFT变换、数据融合等技术。界面设计不仅要熟练掌握软件开发工具和程序设计技术，还应具备一定的艺术才能。建议初学者尽可能采用LabVIEW等可视化编程软件。1.1.4现代测控系统的设计方法64网络互联规范：1)电气标准：包括输入输出信号线的定义、信号的传输方式、信号的传输速度、信号的逻辑电平、信号线的输入阻抗与驱动能力等。2)机械特性：包括接插件的结构形式、尺寸大小、引脚定义、数目等。3)指令系统：如台式仪器的公用程控命令。4)编码格式和协议：如总线协议。1.1.4现代测控系统的设计方法65抗干扰设计：现代测控系统主要应用于生产、科研和军事现场，受电源电网干扰、雷电等自然干扰和其他电器设备的放电干扰。1)误差修正：修正、滤波、补偿等。2)数据处理技术：图像处理、小波变换、神经网络等。3)电路抗干扰技术：电磁兼容性、屏蔽、隔离、接地、滤波、布线及电路负载等。1.1.4现代测控系统的设计方法66现代测控系统的使用环境各有不同，干扰源有所区别：1)工业生产现场：着重考虑电器设备放电干扰和设备接通与断开引起电压或电流急变带来的干扰。2)野外使用：重点是大气放电、大气辐射和宇宙干扰等自然干扰。1.1.4现代测控系统的设计方法671.2无线测控系统基本原理和系统组成68多路复用被测对象往往有很多个（多目标）；一个对象就需要测量几个参数（多参数）；参数是非电量，通过传感器变成统一的电信号。电信号只要经过变换器变成统一的电信号就可以了。信号经多路设备综合相加变成多路信号，然后载波调制并发射。接收机载波解调，再经分路设备把输出的各路信号送入记录、显示、处理设备或送入计算机中进行处理。1.2.1系统组成——遥测

无线遥测系统69无线遥控系统的多路设备、发射机、接收机，分路设备等方面与无线遥测系统相同。由分路设备输出的各路信号经变换器变成控制信息送到被控对象上去。因此，遥测系统与遥控系统二者从信息传输的角度上看是基本相同的。无线遥控系统1.2.1系统组成——遥控

测控系统信息传输模型70

123456测控系统信息传输模型711.信息源和终端设备：信息源是被测参数经传感器变成的电信号或者遥控信号的总合，代表被传输信息的发源地。终端设备是指遥测信号的记录、显示和数据处理或者遥控信号的执行机构。2.信源编码及解码：信源编码的主要任务是解决模拟信号的数字化和提高数字信号的有效性。例如在一定精度要求下，如何用最小的码元数来表示信号，以及如何压缩频带以提高信息传输的效率等。信源解码是信源编码的反变换。3.多路设备及分路设备：由于遥测和遥控参数很多，为了提高传输效率需要借用一条信道传输多路信号。多路设备就是把各路信号综合在一起的设备，分路设备是把综合信号分解成各路信号的设备。测控系统信息传输模型724.信道编码及解码：在数字式测控系统中，由于信道中存在干扰，会造成传输数据码的差错。为了减少差错，提高可靠性，增加冗余码元与数据码一起传输，在接收端根据附加的码字可发现和纠正数据码的差错。这是由信道编码器和解码器来实现的。我们把这一部分称为差错控制。5.调制器和解调器：被传输的原始信号通常是不适于在信道中直接传输的，需要将被传输的信号对载波进行调制，然后用已调载波进行传输。调制器就是实现载波调制的设备。解调器是从已调载波中恢复出调制信号的设备。6.信道与干扰：信道就是信息传输的媒介。例如，有线传输中的电线、电力线、电缆或无线传输中的大气层和宇宙空间。在传输过程中，不可避免地会存在一些干扰。例如，在无线传输中的工业干扰、大气干扰、宇宙干扰及其它人为干扰等。

硬件组成（不考虑信息传输通路）

73测控类软件

74751.多路传输传输效率：出于遥测被测参数和遥控指令很多，不可能也没有必要每一个参数都单独占用一条传输线路，而必须采用一条传输线路传输多个参数，这就是多路传输技术。1.2.2现代无线测控系统的特点

多路数据传输结构762.测量系统的精确性和可靠性遥测系统是远距离测量系统，必须具有一定的测量精度。一般精度：误差在百分之一左右。高精度：其测量和传输误差可达千分之一或万分之一。可靠性：遥测系统如果系统设计不好、设备故障或者信号失真、抗干扰能力太差等都会引起遥测信号无法解调或者解调出来的信号误差太大，这就是遥测系统的可靠性问题。遥测系统是测量和监视系统，必须保证可靠的工作。1.2.2现代无线测控系统的特点

771.2.2现代无线测控系统的特点

3.被测参量的多样性与复杂性被测参数可以是非电量，也可以是电量。经过传感器变换后遥测参数大体上分三种：慢变信号：其最大变化率在每秒几周至几十周，例如导弹和卫星内的温度、压力、电源的变化等等。快变信号：变化速率每秒几百周至几千周，最高为几十千周，例如导弹中的某些振动参数。脉冲与数字信号：例如用1、0分别代表所监视的开关的开闭状态。此外，有些被测参数的变化还具有随机性。781.准确度、精确度高2.动作速度快3.设备的可靠性高通常要求误动作率在10-6～10-9之间。4.抗干扰性强1.2.3现代无线测控系统技术要求791.3测控技术的发展历史和应用1.3.1测控技术的发展历史80测控技术是现代科学技术之一，在工业生产、科学研究以及国防上都具有重要的意义。它是随着工业生产的发展及军事上的需要而逐渐发展起来的。早在十九世纪，人们就可以用遥控方法引爆地雷。二十世纪初期，随着工业上的电气事业、电力推动系统、输油管道、化工等方面的迅速发展，简单的有线遥测遥控已开始在这些部门中得到广泛的应用。1.3.1测控技术的发展历史81在二十世纪三十年代，无线遥测首先在气象部门开始使用。1930年出现了第一部比较完善的无线遥测设备——无线电测候仪。它可以测量高空的温度、压力、湿度等气象参数并用无线电波传送到地面。这是最早的时分多路的无线遥测系统。在二十世纪四十年代，特别是第二次世界大战之后，由于军事上的需要，飞机、火箭的研究进展非常迅速。在这一时期，无线测控技术得到了很大的发展。当时对火箭的遥测采用的是无线调频-调频的遥测体制，脉冲调幅和脉冲调宽遥测体制在当时也都得到了应用。当时的导弹控制也已采用了无线遥控技术。821957年，前苏联发射了第一颗人造地球卫星，标志着无线遥控技术进入了一个新的阶段。1969年，美国“阿波罗-11”将人送上月球，实现了载人登月往返飞行，从而将无线测控技术推向了一个新的高度。近二十年来，人类已经进入宇宙航行的时代。人类已经成功地登上了月球，取回了月球的土壤岩石样品。人们已经向太阳系的其它星球发射了宇航探测器，并取得了很多可喜的成果。目前，随着通信技术和计算机技术的迅速发展，使得无线测控技术也得到了突飞猛进的发展，使其进入了一个崭新阶段。1.3.1测控技术的发展历史1.3.2测控技术在工程上的应用

83测控技术在国民经济各部门都有应用：水力电力系统输油输气系统城市公用事业医疗卫生物资贮备和气象1.3.3发展趋势84大容量、高精度、高速率：测控系统的容量是指可传输的信号数目。目前已经做到几百路，精度达到百分之一至千分之一，传输速率高达每秒几百千比特。提高系统的可靠性：随着空间探测距离越来越远，接收信号变得越来越微弱，因而噪声的干扰造成差错的机会越来越多；由于速度/加速度引起的高动态；电子对抗中环境下的的抗干扰。综合性：目前发展的方向是把测控技术与通信、测速、测轨等综合在一起以提高系统的有效性和可靠性。提高系统的适应能力：满足多种不同用途的需要。1.3.4测控系统取得的效益85解决了用任何其它手段所不能解决的问题；使分散的信息集中起来，给决策者提供实时的态势全貌，从而优化了资源管理；使操作人员从繁重而重复的劳动中解脱出来，把精力转为对系统进行评定、检测和分析决策，从而减少人为操作错误；优化资源管理，扩充其服务功能；准确和及时地报警，及时发现性能和服务质量的降低；自动检查系统事故，以提醒人们去排除。1.4测控系统的理论基础86测控是测量和控制的简称。其中测量是控制的先决条件。测量的过程要借助检测装置，并需通过合适的实验方法和必要的数学处理。主要介绍测控系统的基本概念、误差分类、测量方法、测量结果的数据统计处理方法等。1.4.1测控系统的误差处理87为了减小测量误差，提高测量结果的准确度，必须明确测量误差的主要来源，以便估算测量误差并采取相应措施减小误差。测控系统的误差来源主要有以下几种：方法误差

环境误差

数据处理误差

使用误差

仪器误差

人身误差1.4.1测控系统的误差处理88方法误差：采用的测量原理与方法不完善；理论依据不严密；对某些经典测量方法做了不适当的修改简化；1.4.1测控系统的误差处理89环境误差：由于环境因素对测量影响而产生的误差。例如环境温度、湿度、气压、灰尘、电磁干扰、机械振动等干扰会引起被测样品的性能变化，使测控系统产生误差。1.4.1测控系统的误差处理90数据处理误差：检测系统对测量信号进行运算处理时产生的误差，包括数字化误差、计算误差等。1.4.1测控系统的误差处理91使用误差：也叫操作误差，是指测量过程中因操作不当而引起的误差。例如：将按规定应垂直安放的仪表水平放置，仪表接地不良，测试引线太长而造成损耗或未考虑阻抗匹配，未按操作规程进行预热、调节、校样后再测量等。1.4.1测控系统的误差处理92仪器误差：由于测量所使用的仪器、仪表、量具和附件不准确和不完善所引起的误差称为仪器误差。例如：电桥中的标准电阻、示波器的探极线等都含有误差，仪器仪表的零位偏移、刻度不准确以及非线性等引起的误差均属仪器误差。1.4.1测控系统的误差处理93人身误差：由于测量人员的生理特点(分辨能力、反应速度、视觉疲劳、情绪变化等)、心理或固有习惯(读数的偏大或偏小等)、测量知识水平、操作经验等引起的误差称为人身误差。减小人身误差的主要途径有：提高操作者的操作技能和责任心，采用更合适的测量方法，采用数字式显示的客观读数等。1.4.1测控系统的误差处理94产生误差的原因多种多样，按误差的性质和特点可分为：系统误差随机误差疏失误差1.4.1测控系统的误差处理95系统误差：在相同条件下重复测量同一量时，误差的绝对值和符号保持不变的误差。例如：仪表的刻度误差、