时间：2023-09-24 15:13:19
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Leitz高精密高效率复合式测量解决方案，将先进的四轴联动技术、创新的FOP光纤测头技术以及Leitz PMM高效率高精度模拟扫描技术完美的结合在一起，实现航空发动机整体叶轮/叶盘等复杂工件高效、全自动测量，并将整体叶盘检测效率提升了95%。而FOP光纤测头特殊的测量长度延伸性能，解决了航空发动机双层盘类工件大尺寸底径复杂内腔的测量疑难。
用于叶片现场测量的B l a d eMaster–L车间型双激光测量技术可完成叶片高效率高精密全尺寸检测。
Leica大尺寸测量与扫描技术，在全球航空航天业拥有着极高的市场占有率，在复材的加工制造、大尺寸测量验证以及飞机柔性装配领域发挥着重要作用。洞悉分散在工厂各角落各环节质量数据信息背后的价值，将海量数据转化成直接用于工艺和生产决策的可视化信息，真正获利于数字化和信息化制造，是海克斯康计量MMS测量信息管理系统的中心。MMS支持MBD技术，兼容所有测量设备，涵盖从测量系统、测量工作、测量相关人员到全产品生命周期测量结果的关联性可视化信息的提取和传递，既简化车间操作且促进高层决策。
【关键词】 测控应答机 软件无线电 测控通信 自主无线电Application of Software Radio Technology in Aerospace TT&C Transponder
Jin Jun， Sun Chen， Wang Wenwei， Jiang Yong
Abstract： TT&C transponder is core part of spacecraft C&T subsystem and it can finish the tasks of measuring range & velocity of a spacecraft， transmitting telecommand & telemetry information， etc. in cooperation with ground TT&C network. TT&C transponders in different spacecraft C&T subsystems have various operating frequency， operating bandwidth， bit rate， modulation system， coding system and ranging system. Universalization and miniaturization of TT&C transponders can be realized by taking advantage of software reconfiguration， reprogramming and multi-band multi-mode characteristics of software defined radio （SDR） technology. This article introduced application methods and research progress of SDR technology in TT&C transponders. Radiation resistant design of SDR TT&C transponders is also described. Finally the article introduced the application prospect of autonomous radio technology in future deep space TT&C transponders.
Key Words： TT&C transponder， software defined radio， C&T， autonomous radio
一、引言
测控应答机是航天器（卫星、飞船、探测器）测控通信（C&T）分系统的核心组成部分，是航天器与地面站之间进行通信联络的主要通道之一，配合地面测控网完成对航天器的测控（TT&C）任务。测控应答机的主要功能如下：
1、对来自地面站的测距和测速信号进行转发，完成地面对航天器的跟踪及轨道测量；
2、接收来自地面站的遥控信息；
3、将航天器上的各类遥测数据发送至地面站。
各类航天器测控通信分系统所采用的测控应答机，其工作频率、工作带宽、码速率、调制体制、编码体制和测距体制各不相同。就工作频率而言，主要有S波段、C波段、X波段、 Ka波段四种；就调制体制而言，分PM/PM体制、FM/PM体制、扩频体制等；就编码体制而言，有PCM、PPM、ADPCM、PACM等；就测距体制而言，分纯侧音测距、伪码测距和音码混合测距等。由于各类测控通信系统之间体制标准各异，因此相对应的测控应答机设备也无法通用。针对不同的测控通信系统，需要分别研制不同的应答机，或者在同一台应答机上集成不同的功能，这样无疑在成本和时间进度上加重了研制负担，也增加了设备的复杂性。
软件无线电技术是本世纪初发展起来的通信领域的重大技术突破。采用软件无线电技术，利用软件可重配置、可重编程以及多频带多模式的特点，使多个软件模块在同一个硬件平台上实现不同的标准，同一台测控应答机就可以兼容两种甚至多种测控通信体制，实现测控应答机的通用化，从而降低开发成本，缩短研制周期，也更容易保障产品的质量。另外，软件无线电技术还能简化测控应答机的硬件电路，实现小型化。
二、测控应答机的基本工作原理
一种传统测控应答机的原理框图如图21所示。该应答机由锁相接收机和相干发射机两部分组成。锁相接收机包括低噪声放大器（LNA）、混频器（Mixer）、自动增益控制（AGC）、倍频电路、载波跟踪环和相干解调电路等部分。接收机接收的上行射频信号，经过下变频和自动增益控制后输出中频信号。中频信号分为两路，其中一路进入载波跟踪环，另一路进入相干解调电路。
载波跟踪环包括鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）、压控晶振（VCXO）和分频器，用于对上行载波进行锁定、跟踪。载波跟踪环输出的信号分别用作接收本振、发射本振和相干解调器（Demodulator）的基准信号。相干解调器输出信号经滤波后分别为测距信号和遥控BPSK信号。其中测距信号还要送往发射机进行转发。
相干发射机包括倍频电路、调相器（PM）、功率放大器（PA）等。测距信号和遥测DPSK信号相加后直接调相在发射本振上，经功放放大后下行输出。
三、软件无线电应答机的实现方法
3.1软件无线电应答机的射频接收前端
测控应答机的射频接收前端电路包括低噪声放大器、混频器、自动增益控制等部分。软件无线电应答机对射频前端的要求是通用性好。由于软件无线电应答机往往是多信道多模式同时工作，因此射频带宽要足够宽，能覆盖不同的频点或体制。
图2为一种能兼容统一载波纯侧音测距和伪码测距两种测控体制的软件无线电应答机接收前端，可同时接收处理纯侧音测距的PM信号和伪码测距的BPSK信号。该接收机采用了一个I/Q解调器来处理中频信号。当上行信号为PM信号时，由I/Q解调器中的一路（Q路）进行载波提取，后续载波跟踪环的环路滤波器在数字域中实现；而当上行信号为BPSK信号时，I/Q解调器输出I路信号和Q路信号，送入科斯塔斯环中进行载波恢复，其乘法器和环路滤波器均在数字域中实现。对于两种测控体制，该射频接收前端做到了完全通用。数字部分则可通过装载不同的软件来实现不同的功能，充分体现了软件无线电的灵活性。
3.2数字下变频（DDC）技术
数字下变频（DDC）技术也经常用于多模式测控应答机中。数字下变频模块由数字混频器、数控振荡器（NCO）和低通滤波器构成。占有较宽频带的两个或多个射频信号作为一个整体下变频到接近基带的位置，A/D转换后，NCO与数字混频器实现正交下变频，在基带I、Q采用数字低通滤波器来实现不同测控信号的选择。与模拟下变频相比，数字下变频不存在混频器杂散、本振相噪等技术难题，且具有通过软件进行控制修改等优点。
文献[1]介绍了一种既能满足统一S波段（USB）测控要求，又能满足跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）要求的双模应答机。该应答机同时接收宽带扩频信号和窄带调相信号，对两种信号统一以1/fs进行采样。数字下变频之后，采用窄带滤波器提取载波的方式对两种模式进行识别，并对两种信号采用不同的处理算法。
3.3数字调制发射机
传统的PM/PM体制测控应答机，下行调相通常采用射频直接调相法。在软件无线电应答机中，可采用DDS实现中频数字调相。在DDS的相位累加器与相位-幅度ROM之间加上一个相位加法器即可实现PM调相（图3）。通过改变相位字，可使DDS的输出信号产生所需要的相移。DDS调相有更高的温度稳定性和抗干扰能力，但难点在于调制度的控制时序生成[2]。
文献[3]介绍了一种全数字调制的发射机，利用NCO和CORDIC算法（坐标旋转数字计算方法）实现多种码速率、带宽和调制方式的调制信号，占用硬件资源小，可在一块FPGA上实现NRZ/BPSK/PM、SP-L/PM、QPSK三种调制方式的VHDL代码。CORDIC算法可以只利用移位、相加等简单的逻辑操作便可以产生正弦信号，结构灵活简单，还能得到较高的调制精度（图4）。
3.4数字载波跟踪环
测控应答机中的载波锁定、跟踪环路可采用低中频数字采样方案，整个过程在数字域中完成（图5）。中频信号带通采样，经过正交下变频和低通滤波后，在信号处理模块中选出所需要的载波信号频率特征，控制NCO的输出频率，从而完成FFT载波捕获和载波跟踪。采用FFT频率引导方式只需一次引导就可捕获较大频偏并跟踪一定的频率变化率，相比自然牵引方式捕获速度更快，可在较宽的多普勒频偏范围内实现应答机的迅速锁定。信号处理模块还要控制DDS的输出频率，输出相干载波用于后续的转发和调制解调。对于采用了数字载波跟踪环的测控应答机来说，由于多普勒频偏不会引起转发相位误差，因此可以大幅减小测距漂移误差，实现高精度测速测距[4]。
3.5软件无线电应答机的抗辐照设计
软件无线电应答机通常采用现场可编程门阵列（FPGA）作为硬件实现平台。FPGA具有可编程、高集成度、高速和高可靠性等优点。但由于测控应答机工作于太空环境，宇宙射线和高能粒子会对应答机的正常运行产生一定的威胁。基于FPGA等逻辑器件的软件无线电应答机对于单粒子效应尤为敏感[5]，因此针对FPGA的抗辐照设计应十分重视。
具有航天成功应用经历的FPGA主要有两类，一类为一次性编程的反熔丝型FPGA，另一类为可重编程的SRAM型FPGA。相比较而言，SRAM型的FPGA虽然在逻辑门资源、动态重构等方面优势明显，但其对单粒子效应尤其是单粒子翻转（SEU）的敏感使其在宇航领域的应用受限，而反熔丝型的FPGA则对单粒子效应免疫。
为充分利用两种类型FPGA各自的优势，通常采取用反熔丝型FPGA和反熔丝型PROM对SRAM型FPGA进行监控的方法。基带处理过程由SRAM型FPGA负责，但在设备运行过程中，反熔丝型FPGA定时读取SRAM型FPGA中的数据并与反熔丝型PROM中的数据进行比对，若发现存在异常则进行重配置。采用这种方法，就可以兼顾逻辑门资源的充分利用和抗辐照可靠性的实现。
3.6用于深空探测的自主无线电技术
2004年，美国喷气推进实验室（JPL）提出的深空自主无线电（Deep Space Autonomous Radio， DSAR）技术可以认为是未来深空探测应答机中软件无线电技术的一个发展方向。该技术能利用人工智能、现代信号处理等前沿科技，在未知无线电环境下，仅通过观测信号，就能自动识别无线电信号在码速率、协议和调制类型等方面的区别，从而对软件进行重新配置，实现各种无线电数据的接收和处理。自主无线电技术无需从地面获取信号特性，便可自动软件重配从而与不同的探测器进行通信。
另一方面，自主无线电克服了深空测控通信的盲目性，使深空探测器处理突发事件的能力加强，从而适应各种未知的空间环境。比如，深空探测器在某外星球下降和着陆的过程中，将产生非常剧烈而不确定的多普勒变化和通信链路信噪比恶化。
采用了自主无线电技术的测控应答机，能够对来自遥远地球的无线电信号进行参数估计，快速重配链路参数，从而以近乎最佳的方法处理剧烈的多普勒变化和信噪比变化，确保信号收发的有效性和可靠性[6]。
四、结论
测控应答机作为宇航应用设备，工作环境十分恶劣，因此对质量可靠性的要求极为严格。采用软件无线电技术，可以把不同测控通信体制的应答机统一到一个标准化的通用硬件平台，更容易实现质量控制。另外，基于软件无线电的测控应答机在性能参数上受环境温度、工作时长、供电质量等因素影响较小，性能一致性较好，易于实现测控应答机的批量生产。软件无线电技术必将成为未来测控应答机领域的研究热点，在航天测控通信领域引发新的革命，深刻地改变人类探索宇宙的方式。
参 考 文 献
[1]莫乾坤，何晨.星载数字化TDRSS/USB双模应答机设计与试验.无线通信技术，2008，3，55-58
[2] A Technical Tutorial on Digital Signal Synthesis. Analog Device Inc.， 1999
[3]姜建文，张朝杰，金小军，金仲和.基于CORDIC算法的微小卫星发射机设计与实现.传感技术学报，2010，23（1），57-61
[4]L. Simone， D. Gelfusa， S. Cocchi. A Novel Digital Platform for Deep Space Transponders. IEEE Aerospace Conference Proceedings， 2004， 1432-1445
【Abstract】Based on the general situation of artificial intelligence， this paper puts forward the application significance of artificial intelligence in aerospace measurement and control technology according to the equipment requirements in aerospace measurement and control technology. According to the feasibility of the application of artificial intelligence in aerospace measurement and control technology， this paper analyzes the intelligence of the space measurement and control technology， finally puts forward the application environment and target of artificial intelligence in aerospace measurement and control technology.
【关键词】人工智能；航天测控技术；应用探究；智能化
【Keywords】artificial intelligence； aerospace measurement and control technology； application inquiry； intelligent
【中图分类号】V55 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）05-0141-02
1 引言
人工智能在航天领域的应用具有巨大潜能。航天测控技术实际上是通过测控，实现对卫星的控制，这是一份较为复杂的工作过程。随着卫星功能的不断增多，航天测控技术要求也越来越高。虽然我国已经在航天事业方面位于先进的水平，但是航天测控设备多只是实现遥控与测控的自动化，与智能化的实现还有一段距离。因此，人工智能的应用还有待挖掘，人工智能在航天测控技术中的应用还有待研究。
2 人工智能的应用概述
近年来，我国在人工智能的研究领域也有了较大的进展，不少国内学者发表了有实用价值的研究著作。人工智能在医学诊疗方面取得了广泛的应用。随着航天器的多功能发展，智能化的转变，成为发挥航天事业多用途、系统化的决定性因素。因此，我国逐步加大了人工智能在航天测控技术中的研究，希望航天测控技术能够自动处理探测故障、自行进行飞行规划和路线设计等[1]。
3 航天测控技术中的设备应用要求
第一，卫星轨道测试及其引导系统。第二，航天侧控技术的安全控制。第三，根据航天侧控任务要求对卫星的形态进行分析，对其卫星轨道实施控制。第四，航天侧控系统要实时监测卫星内部的设备工作情况。第五，航天侧控技术要求能够对卫星上设备发生的故障，及时采取定位、排除和检修。航天的侧控应用，对设备的响应速度与可靠性都具有很高的要求，不仅要具有极强的通用性质，还要能够在规定时间内完成对相关设备的检测与通信，使设备间保持联系，保证遥测技术数据正常处理流程。对设备故障等任务提出控制指令，进而进行执行[2]。
4 人工智能在航天测控技术中的应用意义
传统的航天y控软件是通过算法结构和计算机而实现推理功能的，对于很多问题还无法提供最精确的答案和描述，数值的计算能力也不够强，有时只能定性推理。而人工智能的应用，可以提升其生存能力，包括航天器的自主检修能力、故障排除能力、定位能力等。对于航天器的轨道设计，自动化网络智能预先对故障检测的定位等设置好，用编程进行控制。随着航天测控技术要求的不断提升，传统的编程控制已经不能满足当代的应用需求，若不向智能化测控技术进行靠拢，其航天测绘中的数据与通信的可靠性与有效性都会受到不同程度的影响，导致接收到的数据不准确、不完整。因此，我国很多专家专门成立研究小组，对航天测控技术进行数据分析，分析其指令的序列、故障检修、定位等信息，将人为的管理逐渐转化为智能化管理。
用人工智能控制航天测控技术，不仅能够提升航天工作的安全系数，还能够减少航天器的使用寿命，降低人工控制费用，减少人工管理精力，具有很明显的优势。第一，人工智能能够代替测控专家进行智能化操作与工作，减少专家的脑力劳动。第二，人工智能中收藏了所有测控专业的各项经验，整合了测控技术的专业知识。第三，人工智能使航天系统离开了人操控的固定模式，提高了操作的变通性和实时性，降低了人为操控影响因素。第四，人工智能使航天机械更容易操控，提升了工作效率。第五，人工智能使航天系统的解决问题能力提升。第六，节约了航天器测控的维持状态的人力和物力，配置速度加快[3]。
5 人工智能在航天测控技术中应用的可行性
人工智能的应用过程，实际上是将人的思维活动进行机械化，使机械具有类似人工的处理问题的能力。人工智能在航天测控技术中的应用，是航天系统模仿测控专家的思维和操作，进行推理判断，使操控程序能够如同专家处理问题的规则一样，及时提供解决措施，根据我国现有条件可知，人工智能在航天测控任务中的应用是可行的。测控系统的功能有数据库和知识库。前者包含遥测数据、指令和故障信息。后者包括用户的接口、知识获取、知识表达等。通过外部输入数据，转换成系统能够识别的信息，进行格式压缩和处理，实现对航天器的控制，利用人工智能实现测控技术控制，减轻了人为负担，也能够提升航天测控能力。
6 航天测控技术任务中的智能化应用分析
我国传统的航天测控技术是采用一般算法实现自动化，该种方式具有封闭性，不利于技术的发展和扩充，故障维护方面也要采用人工方式进行解决，不适用航天事业发展。根据我国航天测控技术现状，我们首先要确定测控设备智能化系统，选择有针对性的部位，融合测控专家的思维，实现人工智能操作[3]。其次，使用智能化系统，还要将专家测控系统嵌入到设备中，再改变原本的算法与结构，使其逐渐适应航天事业的改变与发展。对于智能化测控系统中，可以确定的系统由遥测信息处理系统、通信跟踪系统、故障诊断系统、检测系统等。这些都是容易实现人工智能的部分，能够使遥测信息处理中，清楚航天器的轨道等情况。
7 人工智能在航天测控技术中的应用环境与目标
为了使人工智能在航天测控技术中具有可靠的应用，要遵循一定的应用环境和目标。在开发环境上，要选取经验丰富的建造及测控专家进行系统融合，先借助小型机进行专家智能系统开发应用，再根据需求进行专家系统开发。在目标方面，不仅要开发全面、智能化的航天测控大系统，还要在开发通讯上更加便捷，统一通讯接口，面向广大用户，逐步升级系统故障排除方案。真正实现系统在线实时工作。同时，人工智能在航天测控技术中的最终目标是将地面测控设备小型化，再将其移植到航天事业中，提升卫星的控制能力。
8 结论
人工智能在航天侧控技术中的应用与开发，有利于我国智能化的进一步发展研究，对于提升航天测控设备的可靠性具有重要意义。希望本文的研究，能为提升我国人工智能在航天测控技术中的应用水平提供借鉴。
【参考文献】
【1】钱卓昊.人工智能技术在电气自动化控制中的应用探究[J].中国高新技术企业，2016（16）：51-52.
ISSN Print: 2473-6708
ISSN Online: 2473-6724
Aims & Scope
Advances in Aerospace Science and Technology (AAST) is an open access journal. The goal of this journal is to provide a platform for researchers and practitioners all over the world to promote, share, and discuss various new issues and developments in all areas of Aerospace Science and Technology.
All manuscripts must be prepared in English and are subject to a rigorous and fair peer-review process. Generally, accepted papers will appear online within 3 weeks followed by printed hard copy. The journal publishes papers including but not limited to the breakdown of topics in 4 Dimensions: 1. Classification, 2. Life Cycle, 3. Usage, 4. Perspective. See below:
Dimension 1: Classification – Aeronautics, Astronautics, Aerospace Sciences
Aerospace is by definition broken down in Aeronautics and Astronautics. In addition different Aerospace Sciences have to be differentiated which have an application to both – air AND space.
Aeronautics
Aircraft
o Manned Aircraft (powered)
§ Heavier than Air Vehicles
- Fixed Wing Aircraft (subsonic, supersonic, transonic and hypersonic)
- Rotorcraft (helicopter, autogyro, gyrodyne)
§ Lighter than Air Vehicles
- Airships (blimps and Zeppelins)
o Unmanned Aircraft (powered)
§ Unmanned Aerial Systems (UAS)
§ Missiles
o Unpowered Flight
§ Gliders
§ Kites
§ Balloons (moored and free)
o Human Powered Flight
o Animal Flight
Aircraft Construction and Design
o Overall Aircraft Design (OAD)
o Airframe
§ Fuselage
§ Wing
§ Tail
§ Undercarriage
o Engines / Propulsion
§ Piston Engine
§ Turboprop
§ Turboshaft
§ Jet
o Systems
§ Avionics
- Aircraft Avionics
- Mission Avionics
§ Utility Systems
- Secondary Power Systems
- Protection Systems
- Cabin Systems
- Fuel Systems
- Flight Control Systems
- Landing Gear Systems
Air Transportation
o Airport Planning, Operation, Management
§ Airside
§ Landside
o Airline Planning, Operation, Management
§ Fleet Planning
§ MRO Management and Spares Logistics
§ Flight and Ground Crew Management
§ Marketing
§ Airline Partnerships
§ Airline Finances
o Air Traffic Management (ATM)
§ Air Space Management (ASM)
§ Air Traffic Flow Management (ATFM)
§ Air Traffic Services (AIS)
- Air Traffic Control (ATC)
- Flight Information Service (FIS)
- Alerting Service (ALRS)
Aeronautics and Society
o History of Aeronautics
o Aviation Law
o Aviation Accident and Incident Investigation
o Environmental Aspects of Aviation
Astronautics
Spacecraft
o Launch and Reentry Vehicles
o Satellites
o Orbital and Mission Spacecraft, Space Stations
Spacecraft Construction and Design
o Overall Spacecraft Design
o Structures
o Propulsion
o Systems
§ Astrionics
§ Utility Systems
§ Photovoltaics
o Payload
o Space Suits
Spacecraft Operation
o Ground Infrastructure
o Space Infrastructure and Robotics
Astronautics and Society
o History of Astronautics
o Space Law
o Space Debris
o Aerospace Philosophy (mostly space)
Aerospace Sciences (for Air and Space)
Aircraft and Spacecraft Design
o Interior and Exterior Design
o Multidisciplinary Design Optimization (MDO)
Materials and Lightweight Structures
o Strength of Materials and Structures
o Aeroelasticity and Structural Dynamics
o Manufacturing
Fluid Dynamics and Thermodynamics
o Experimental and Numerical Aerodynamics (CFD)
o Thermal Management
o Acoustics
Flight Mechanics and Flight Guidance
o Aircraft Performance
o Aircraft Stability and Controls
o Navigation
o Astrodynamics
o Flight Simulation
o Flight Testing
Avionics and Mission Technologies
o Remote Sensing and Data Transmission
o Data Processing and Automation
o Software Engineering
Sciences applied to Aerospace Systems
o Heating, Ventilation, Air Conditioning and Refrigeration (HVAC&R)
o Mechanical and Electrical Engineering
o Human Factors and Ergonomics (HF&E)
o Hydraulics and Pneumatics
o Kinematics
o Sanitation
Systems Engineering and Management
o Air and Space Economics
o Security, Safety, Reliability and related Human Factors
o Project and Quality Management
o Airworthiness, MRO
o Documentation and Knowledge Management
Air and Space Medicine
Dimension 2: Life Cycle
Aerospace products during their whole life cycle from research, development, design, production, operation, maintenance, repair, overhaul (MRO) up to end-of-life.
Dimension 3: Usage
Civil and military usage is considered for air and space. For e.g. aeronautics we consider:
Civil Aviation
o General Aviation
o Scheduled Air Transport
o Non-scheduled Air Transport
o Experimental Aviation
o Model and Scaled Aircraft
Military Aviation
o Combat
o Noncombat
Dimension 4: Perspective, Background, Economic Sector
Authors from all economic sectors are welcome. AAST papers should not only reflect a single background but eventually the whole spectrum of perspectives from all sectors. These sectors are:
Private Sector
o Primary Sector: Extraction of raw material
o Secondary Sector: Manufacturing (Original Equipment Manufacturer, Tier One, Tier Two, ...)
o Tertiary Sector: Services (Operator, Maintenance Organization, ...)
Public Sector
o State-Owned Corporation
o Government Agency
o Research Establishment
o University
§ Research
§ Teaching
Civic Sector (NGO, NPO, ...)
General Public (Passenger, Consumer, ...)
We are interested in:
Original Research Papers.
Comments where an author can present an idea with theoretical background but has not yet completed full research needed for an original paper, likewise a useful method, a small finding or discovery.
Reviews in all aspects of Aerospace Science and Technology.
关键词：XML；数据体制；统一标准化；航天测控网统一系统；综合服务应用平台
中图分类号：TN915.4—34文献标识码：A文章编号：1004—373X（2012）18—0099—03
数据是航天测控系统处理和应用的核心[1]。随着我国航天测控事业的不断发展，整个航天测控系统将发展成为以中继卫星为中心的天基测控网，以陆地测站为中心的陆基测控网和以测量船站为中心的海基测控网三个相对独立的测控系统[2—3]，而且各方用户对整个系统提供综合应用服务的需求也不断提高。现有传统的航天测控数据体制，采用约定字段数据包结构的数据处理和应用模式，使得的数据处理及应用都较受限制。为此，构建一个统一化、标准化的数据体制，实现整个测控系统数据的统一标准化处理和应用，将对我国航天测控事业的进一步发展具有重要意义。随着XML（eXtensibleMarkupLanguage）相关协议标准和应用技术的不断成熟，使XML逐渐成为一种处理应用系统间数据交换的标准[4—5]。
1现有传统航天测控数据体制分析
现有传统的航天测控系统采用约定字段数据包结构的数据体制，这种体制在数据处理和应用方面，都有其自身的局限性。
1.1数据处理方面
在以约定字段数据包为核心的数据处理中，数据的生产者需要按照约定的格式填写各个字段，建立完整的数据包并发送给数据的消费者。数据的消费者首先要按照约定的格式，从数据包中分解出各个数据字段，最终得到各个应用数据，然后才能对这些数据进行处理[6]。这种数据处理方式有几个明显的不足：一是数据处理的代码耦合度高，为针对不同任务而进行的软件维护设计将要求对软件代码的重新修改与测试，从而影响了软件的可重用性和模块化；二是不同数据处理单元之间的接口复杂，标准不统一。假设有n个模块要进行信息交互，则会存在Cn2个接口，这使得数据的交互和集成变得十分困难。
此外，传统数据体制对数据的处理不能有效区分实时与非实时数据，实际可用数据处理资源无法实现合理分配，传输带宽的弹性较小。
1.2数据应用方面
数据应用以数据处理为基础。一方面基于约定字段数据包结构的传统数据体制限制了系统对底层数据的处理方式和处理能力，从而影响了数据应用的可实现行和丰富性；另一方面，在传统的航天测控数据体制下，不同测控网之间的数据交互仅仅只解决了基本的数据链路和数据传输的问题，对数据网络层与应用层的设计与处理较少。同时，数据的传输与网络特性单一，使得系统对通信资源的分配和利用力不从心，系统可统一应用的数据范围和综合性较受限制，不利于系统的适应性和拓展性发展。
2基于XML的航天测控数据体制
2.1XML的特点
XML是由W3C（WorldWideWebConsortium）的一种标准，是标准通用标记语言（StandardGeneralizedMarkupLanguage，SGML）的一个简化子集。它具有以下几个传统约定数据包结构数据不具有的显著特点[7—8]：
（1）数据的自描述性，适用于特定领域的数据处理和应用。
（2）结构化的数据模型，为数据显示和处理提供标准的处理方式。
（3）丰富的网络传输特性，可作为性能良好的通信协议。
（4）成熟的XML应用标准与处理技术，如XSL，DOM，SAX，WML，XLink和XPointer等为XML的应用拓展提供了技术支持。
此外，航天测控网的IP化改造，也为XML的技术实现提供了硬件平台。
2.2基于XML的航天测控数据体制
航天测控数据处理按时间的要求不同可分为实时数据处理和非实时数据处理。实时数据处理要求处理速度快，时间短，方法简单，所使用的数据为流数据，大多不会重复使用。非实时数据处理流程多，方法精细、复杂，所使用的数据为积累数据，大多需要重复使用。
传统约定字段数据包结构的数据处理方式具有实时性强，效率高的特点，而基于XML的数据处理模型，标准统一，具有良好的传输与网络特性。基于此，对于测控网中要求实时处理的数据（大部分为单个测控网内部的设备数据），采用传统数据的处理机制；而对于非实时处理数据（一般包括单个测控网内部与测控网之间的交互数据），使用XML数据格式进行统一标准化的封装、处理和交互。为此，基于XML的航天测控数据体制的测控网信息交互框架如图1所示。
“旅行者”号的计算机内存仅有68Kb，装配着8轨磁带机，而新近发射的航天器已装配数码设备；“旅行者”号与地面工作人员建立联系需要花费很长时间，如果地面发出的信号以光速出发，单程抵达“旅行者1”号需要17小时，单程抵达“旅行者2”号需要14小时；此外，“旅行者”号的发射功率较弱，是通过一个23瓦发射器与地面进行联系，这种功率仅相当于电冰箱保鲜柜的灯泡。
“旅行者”号的主要载荷包括10个仪器，除了“旅行者1”号搭载的等离子勘测仪外，所有载荷设备均运行正常。
行星射电天文仪和“旅行者1”号紫外线光谱仪负责数据收集，飞行数据子系统和一个8轨磁带机提供数据处理功能。飞行数据子系统配置每个仪器和控制操作仪器，同时收集工程和科学数据，形成用于传输的数据格式。8轨数字磁带机用于记录高等级PWS数据，每隔6个月对这些数据进行回放。指令计算机子系统提供序列和控制功能，包括固定程序操作，例如指令解码、故障检测、常规性校正、天线位置信息以及航天器序列信息。位置和衔接控制子系统控制航天器方位，维持高增益天线朝向地球，控制位置调遣和定位扫描平台。
上行通信系统是通过S-波段进行传输，而X-波段发射器提供下行遥感勘测，并提供高等级等离子体波数据回放。探测器所有数据的传播和接收是通过3.7米高增益天线实现的。
“旅行者”号的电源是由三个放射性同位素热电发电机提供的，每个探测器当前的功率等级约为315瓦。
目前，两艘“旅行者”号飞船都依赖美国航空航天局深空网与地球保持联系。美国航空航天局深空网是一个覆盖全球的巨型测控站网络，用以支持开展行星际探测，并可以执行雷达或射电天文观测项目。有时深空网也会被用于支持地球轨道卫星的测控任务。
目前深空网共包括三座经度间隔120°的大型测控站，分别是设在美国加利福尼亚州莫哈维沙漠的戈德斯通测控站、西班牙境内的马德里测控站以及设在澳大利亚堪培拉附近的澳洲测控站。这种覆盖全球的分布位置让深空网在开展探测器测控时，随着地球的转动仍然能够对目标保持不间断的监控。优越的地理位置和先进的技术使美国航空航天局深空网成为目前世界上科学领域规模最大、灵敏度最高的深空通信测控系统。
美国航空航天局对太阳系展开的探测行动基本上都是由无人自动探测器完成的，而在此过程中，深空网系统便提供了至关重要的双向通信和测控支持，并负责将探测器获得的宝贵图像和其他数据资料下载下来。所有的深空网天线都是高灵敏度且可转动的，可以自由调节测控角度。
航空航天技术是信息、能源、制造等综合性尖端技术的集合，是一个国家综合科技实力的象征和衡量标志，在国家的军事国防中起着中流砥柱的作用。近几年“神舟”系列载人飞船的成功飞行，以及我国首架具有自主知识产权的喷气式支线飞机ARJ21总装下线等，引发了人们对航空航天技术领域的极大关注，而航空航天类专业更是吸引了不少同学和家长的眼球，被同样怀揣飞天梦想的考生所追捧。
学科优势助推人才起飞
航空航天类专业主要研究飞行器的结构、性能和运动规律，培养如何把飞行器设计制造出来并送上太空的工程技术专业人才。从狭义上讲，航空航天类专业包括飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程、飞行器环境与生命保障工程、探测制导与控制技术等主体学科专业。然而，无论是飞机还是航天飞行器，都是综合科学技术的结晶，涉及材料、电子通讯设备、仪器仪表、遥控遥测、导航、遥感等诸方面。因此从广义上讲，材料科学与工程、电子信息工程、自动化、计算机、交通运输、质量与可靠性工程等都是航空航天技术不可或缺的学科专业。随着航空航天事业的迅猛发展，近年来又催生出航天运输与控制、遥感科学与技术等新兴专业。
航空航天类专业对同学们的要求是“厚基础、强能力，高素质、重创新”。同学们要学习和掌握航空航天技术的基础理论和知识，接受航空航天飞行器工程方面的系统训练，通过各种实践性教学环节，可具备坚实的理论基础，良好的实践能力和分析、解决问题的能力，以及创新能力。毕业生在数学、物理、力学、计算机等方面的基础比较扎实，在逻辑、分析、空间想象力、推理等思维上优势明显，知识面宽，适应力强，发展潜力大。本科毕业生考取研究生的比例很高，申请国外大学奖学金的成功率也较高。
有同学认为航空航天类专业就业覆盖面窄，如果毕业后不能进入航空航天类企业，就很难找到专业对口的工作。其实不然，航空航天高科技辐射国民经济各个部门，航空航天类专业扎实的工程技术理论与实践基础平台，促成了其拓展性宽、应用性强、适用面广的专业特点。可供毕业生选择的对口职业有很多，如飞行器设计、制造人员，科研机构研究人员，国防部门研究管理人员，各级政府部门负责航空航天相关工作的研究管理人员，民航企事业单位的技术管理人员等。毕业生不仅可从事航空航天等领域的设计、制造、研发、管理等工作，还可在民航、船舶、能源、交通、信息、轻工等其他国民经济领域施展才华，像微软、IBM、贝尔、方正、海尔等知名企业都曾纷纷到航空航天院校招贤纳才。很多民用部门也都点名要航空航天类专业的毕业生，认为他们基础扎实、学以致用。
行业繁荣点燃人才需求
航空航天科技工业是知识密集和技术密集的高技术领域，航空航天技术的广泛应用影响到政治、经济、军事、科技、文化及通信、气象、能源、探测等领域，成为社会进步的强大动力。从世界范围来看，航空航天科技工业是朝阳产业，在提升国家整体科技水平和综合国力方面起着龙头的作用。
我国经济的快速发展为航空航天工业提供了广阔的发展空间。国务院公布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，关于大型飞机、高分辨率对地观测系统、载人航天工程与探月工程等航空航天领域范畴的工程便占到16个重大专项中的4项。未来我国航空航天发展将重点开发大型飞机设计与制造成套技术，载人航天实现航天员出舱进行航天器交会对接试验活动，直至实现登月计划等。2007年大飞机项目正式上马，给我国的航空业带来了空前繁荣，带活了一批航空类企业，也为航空航天类专业毕业生带来了良好的机遇。
航空航天科技工业极具发展前景，对人才的需求会持续旺盛。据统计，2011年最被看好的12类专业之航空航天产业将引发对航空航天人才的巨大需求，包括航空航天经营管理，航空航天飞机总体设计与研发、发动机研发与制造，零部件研发与设计，航空航天新材料研发、制造及总装技术、计量检测技术、航空航天电子电器设备设计开发、信息及测控技术，航空航天生物技术、航空适航管理、航空维修改装，以及航空航天产品光电通信技术、能源系统设计、力学及环境工程、计算机、仿真、可靠性技术等领域在内的专业人才缺口巨大。有关人士根据教育部公布的相关信息归纳出的“最出人意料的十个高就业专业”，便将航空航天类专业列入其中。
上海作为我国新支线飞机和未来大型民用飞机设计总装基地和重要的航天基地，举办了“上海航展”，展会上举行了航空航天人才大型招聘会。据航展招聘组负责人介绍，目前航空航天项目需要大量人才，仅空客A380一个项目组的技术人员需求数量就超过六千人，而我国这方面人才缺口非常大。
近年来，以航天科技，科工集团，航空一、二集团等为代表的航空航天类企事业单位生产和科研任务饱满，条件大为改善，待遇提高很快，一些单位的员工年薪可达十几万，稍差一些的单位其员工薪资待遇也可达到当地中上水平。航空航天事业的迅猛发展，无异于为年轻学子的成长搭建了理想的平台。像航天空间设计研究院、航空材料研究院等单位都炙手可热，受到重点院校毕业生的青睐。毕业生就业地域以北京、上海、西安、成都、沈阳、哈尔滨、深圳等省会及核心城市为主。
从个人长远发展来看，在航空航天类企事业单位工作，发展前景好，待遇高，成长快。随着载人飞船、探月工程、大飞机等重大项目的深入实施，必将有越来越多的青年才俊在锻炼中脱颖而出。
报考提示
我国目前开设航空航天类专业的重点院校有北京航空航天大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学、西北工业大学、南京理工大学、哈尔滨工程大学等。近年来，清华大学、复旦大学、上海交通大学、厦门大学等也相继设置了此类专业。开设航空航天类专业的普通院校有南昌航空工业学院、沈阳航空工业学院、郑州航空工业管理学院、中北大学、中国民航大学等。由于各个院校的发展历史、层次、实力不同，学科专业水平差异也较大，同学们应注意了解自己感兴趣的院校，根据自身实力，准确定位，合理选择。
学习航空航天类专业以及将来从事航空航天技术工作，需要具备较强的学习钻研及动手能力，要求同学们的数理化基础扎实，逻辑思维能力较强，严谨求实，乐于钻研。同学们应从实际出发，量体裁衣。
一些考生和家长误以为报考航空航天类专业，体检的标准要按照军检的标准来进行，其实不然。航空航天类专业主要是培养航空航天领域的专业技术人才，对考生的身体状况没有特殊要求，同学们只要符合《普通高等学校招生体检指导意见》，就可放心报考。
