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祝融号和地面的通信机制(zt)
送交者: 煎饼 2021-05-17 10:28:22 于 [世界军事论坛]

[cp]【祝融号的图像及科学数据传输必须依靠器间通信,故首批图像可能于今晚或明早回传】
有必要说明一下祝融号的通信与数据传输机制:
#祝融号#火星车设计了超高频(UHF)、X频段两种不同频率的数传链路。UHF链路作为主用数传链路,实现对环绕器的数据传输,数据率适中,但传输距离有限,只有当环绕器处于近火弧段时才能进行数传。出于简单方便考虑,UHF天线通常设计为固定天线,没有自主指向控制需求。
X频段链路采用可转动式定向天线,可以实现直接对地传输,但数据率太低,难以满足图像数据传输需求,通常用于应急状态;也可以实现对环绕器的数传,数据率相对较高,但存在天线指向控制需求,当环绕器位于近火弧段时,由于其方位角和高度角快速变化,对火星车定向天线提出了更高的指向控制要求。

根据这两种频段的特性,祝融号设计了两种通信数传机制:一是X频段直接对地通信,二是器间通信(UHF为主,X频段为辅)。

1.X频段直接对地通信:持续时间长,但数传速率极低,仅为16bps,故主要用于传输工程遥测数据以供判断火星车状态,传输图像啥的是不可能的。

2.器间通信(UHF为主,X频段为辅):持续时间短,但数传速率较高,主要用于传输图像及科学探测数据。环绕器在中继通信轨道运行期间,祝融号每一个火星日(sol)可与处在近火弧段的环绕器进行一次器间UHF双向通信,每次约8~10min,平均数传速率约38kbps,平均数传量20Mbit;受供电约束影响,每3sol才能与处在远火弧段的环绕器进行一次器间X频段通信(单向,只可发送),每次约25min,数传速率约32kbps,数传量约50Mbit。

5月15日7时许,祝融号落火,此后的环绕器在265×65000km×86.9o(轨道周期2sol)的停泊轨道上又飞行1圈。
5月17日(今天)早上8:15左右,环绕器至近火点,进行第四次近火制动,随后进入265×15000km×86.9o(轨道周期1/3sol)的中继通信轨道。
在此之后,它将每个sol绕飞火星3圈,则每个sol都有一次近火弧段UHF器间通信窗口,也都有一次X频段远火弧段通信窗口,且相邻的近火弧段通信窗口与远火弧段通信窗口间隔为1/2sol。
照此计算,第一个X频段远火弧段通信窗口在http://t.cn/A6VUe2qg,第一个UHF近火弧段通信窗口在http://t.cn/A6VUe25p,祝融号可能会在这两个时间窗口回传所获取的火星图像。而5月18日早的这一通信窗口,也符合计划中说的“3个火星日后建立UHF器间通信链路”。#微博公开课#
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参考资料:彭松,尺清,郑旸.火星车自主功能方案设计[J].国际太空,2020(07):14-18.[/cp]

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