航空航天测控技术篇1

中图分类号P231 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）73-0095-02

摄影测量初期应用于实际工程测量中是以模拟测量的形式出现的，后来随着科学技术的发展进步。摄影测量技术也逐步发展为数字摄影测量应用阶段。其中航空摄影测量在实际工程测量应用中不仅具有测量技术灵活，测量速度高、效率快等特点，而且适用范围十分的广泛，在许多工程测量以及领域等都有一定的应用。下文将以低空数码航空摄影在大比例尺山区地向测绘中的应用为例，对航空摄影测量在大比例尺地形测绘中的应用优势以及相关特征等进行论述。

1 航空摄影测量技术的发展以及测量应用优势

随着摄影技术的发展以及进步，在地形测绘应用中，越来越多的引入数码航空摄像机进行地形测量应用。如今，使用航空摄影进行地形测绘应用中，不仅摄像机使用数码摄像机，克服过去胶片摄像机在测量应用中的局限，而且在使用航空摄影进行地形测绘应用中也越来越多的引入一些现代通讯以及定位技术等，一般经常会与GPS差分定位以及惯性导航等现代通讯技术进行结合应用，使航空摄影地形测量的应用具有更大的测量应用优势。现代航空摄影测量技术进行测量应用中不仅可以克服传统航空测量技术受机场以及天气情况的影响与局限作用，而且在进行地形测量应用中具有低成本以及大范围测量的优势。使用低空数码航空摄影测量技术进行地形测绘中，低空数码航空测量技术主要是通过数字摄影为基础进行航空摄影测量的，具有快速、经济以及简单等特征以及优势，而且由于高质量的数码相机还能够实现一些严峻天气条件下的摄影记录，对于地形测量的效率以及周期等都有一定的保障。

2 数码航空摄影测量技术在地形测量中的应用

下文将以数码航空摄影测量技术在实际地形测量中的应用为例，对低空数码航空测量技术的特点以及相关测量应用技术进行分析论述。

2.1 测量地形概况

要进行测量的是某一山区地形，并且该地形区域内气候测量条件较恶劣，多雨雾天气，需要进行测量的地形面积与最终测量成图的比例尺均较大。现需要使用航空摄影测量技术对该地区的地形情况进行测量描述，以方便实际应用对于该地区地形的了解以及掌握。

使用航空摄影测量技术进行该地区地形的测量中，所运用的航空拍摄系统是从国外引进的较为先进的具有较高像素的数码航空摄影器材。在进行该地区地形的测量中需要运用数码航空摄影测量结合卫星定位导航系统以及自动化控制操作进行该地区地形航空拍摄测量工作的协助进行。对于该地区地形测量的要求就是要保证对于该地区地形特征拍摄以及测量结果的准确度，保证测量质量。

2.2 航空摄像测量中像片的控制测量

对于运用航空摄像测量技术进行该地区地形的测量中对于像片的控制测量主要是为了通过将航空拍摄过程中所拍摄的资料和全球定位导航系统的导航定位信息相互结合，从而通过对于航空拍摄资料和地面额测量之间关系换算实现对于该地区地形的真实地形特征以及情况进行反应记录。在进行航空摄像测量过程中通过对于像片控制点进行一定的设置与分布通过全球定位导航系统相关的测量技术对像控点测量区域的地形进行测量，对于像控点测量中的一些外业控制点在进行测量中应注意定位操作，一般情况下对于像控点中的外业控制点要设置在地形道路的拐角或者斑马线等一些具有明显特征与参照物的地方，在进行测量过程中注意对各控制点的位置关系等进行绘图记录，以方便后期测量工作的进行。

2.3 航空摄像测量中空中三角测量

进行航空摄像测量过程中，对于航空摄像测量中的空中三角测量主要是在使用航空数码摄像器材进行地形测量中，对于航空摄像所拍数码影像的内定向设置不需要通过人工操作与干预，可以通过系统设置实现自动化的计算与生成。在使用航空摄像进行地形情况的测量过程中，对于实现空中三角测量需要对人工选择的连接点先完成相对定向以及测量模型的连接、测量航带连接等，再通过对航空摄像测量中的连接点以及像控点位置等的调试，从而达到该地形航空摄像测量的比例绘制等要求，实现对于该地区地形情况的准确测量。

2.4 航空摄像测量中内业立体采编测量

在经过以上的测量操作后，接下来需要对航空摄像测量对地形情况的测绘中内业立体信息的测量采编。一般情况下，使用航空拍摄进行地形测量中对于内业的采编操作是使用GE0wAY与JX4软件来实现的。在进行航空拍摄测量地形中对于内业的立体采集中应准确的采集各线状地形结构以及物体的线节点以提高采集信息的准确度。但对于该地形中的等高线以及水涯线应当通过手绘的方式进行采集。对于地形区域内的房屋结构中的内业信息采集时，使用航空拍摄对地形区域内的房屋结构以及物体进行测量时要切准房屋结构中屋顶的边缘部分，通过外业操作进行房檐测量结果的改正，对于房屋测量结果的规则需要通过自动化直角进行改正。另外进行航空拍摄测量地形操作中，应当注意对于地形结构区域内的其它类似于电杆等物体的测量采集，以避免航空拍摄测量中对于内业采编的重复或者返测等麻烦，对于那些不能够通过航空摄像进行自动测量的部分及位置应当做好相关标记以便进行外业测量与采集，保证地形特征测量的完整。

2.5 航空摄像测量中外业补测操作

在使用航空摄像技术进行该地区地形特征的测量中，对于那些不能通过航空摄像测量技术进行测量的地形结构死角或者较隐蔽的地形位置，一般需要进行外业补测操作。在进行外业补测操作中，为了实现对于航空拍摄测量结果准确性的检测会选择一定数量的测量结果以及测量绘图结果进行对比，通过对比查找出测量中的错误改正，或者对地形区域内一些较隐蔽或者有一定的测量难度的区域以及建筑进行补测并对结果进行对照，发现测量错误进行改正，保证测量结果的准确。

3 结论

使用航空摄像测量技术进行大比例尺的地形测绘实施中，不仅可以高效、准确、快速的完成地形测绘操作，与传统的地形测绘技术相比测绘成本也有一定的控制效果，但需要注意的是航空摄像测量技术在进行大比例尺地形测绘中也具有一定的局限性。

参考文献

航空航天测控技术篇2

山东航天电子技术研究所，是我国载人航天工程的重要研制单位之一，先后参与我国从神舟一号到神舟十一号、天宫一号、天宫二号等航天工程型号的研制任务，为确保航天员生命安全和载人航天飞行圆满成功发挥重要作用，荣获“中国载人航天工程突出贡献集体”。研制设备涉及环境控制和生命保障、热控、数据管理、乘员服务、测控、结构机构等系统。在神舟七号任务中公司承担航天员出舱通信子系统和舱外航天服中70%电子设备研制工作。在天宫一号任务中，公司承担了医监医保、仪表照明、空间实验等相关设备研制任务。天宫二号飞行器研制方面，承担空间实验室热控、数管、仪表照明、空间技术试验、环控生保、医监医保、测控通信等系统60余台套产品研制任务。在载人航天任务中，承担的研制任务由最初的测控领域，到飞船环境控制和生命保障、热控、数据管理、乘员服务、测控、结构机构等多个领域，并逐步拓展到舱外通信、航天服电子设备、医监医保、仪表照明、空间实验等领域。

飞船发射前的远程体检

――发射场测试无线转发系统

飞船发射前需要与火箭对接组装，然后，进行综合体检才能发射升空。此前，航天器与发射火箭都是在总装厂房组装后进行水平测试，在发射架竖起来后再次测试，如有问题就要再放倒拖回厂房维修。

从神舟一号飞船发射起，我国开始采用国际上先进的“三垂一远”模式，即实现航天器与火箭垂直组装、垂直测试、垂直转运和远程测试。在此过程中，火箭保持一个姿态不动，只要通过测试，运转过程不会有任何改变。而远距离测试发射控制模式则最大限度保持了火箭和飞船的状态不变，极大地提高了测试发射可靠性和安全性。“三垂一远”测试发射模式为世界领先水平。研究所研制的“飞船发射场测试无线转发系统”为实现“三垂一远”提供技术保证。系统中所采用的增益自调节、信道自分配、天线自跟踪等技术，都达到国内一流水平。

随着我国载人航天工程的逐步深入，系统中增加了海事卫星、中继卫星、GPS/GLONASS卫星、北斗导航卫星等作为飞船定位通信的辅助措施，神舟系列完成了国内在轨航天器首次使用这些卫星系统，为后续航天器定位通信提供了更多选择。远距离测试无线转发系统安装于北京航天城和酒泉卫星发射基地。先后参加了我国载人工程历次神舟飞船和天宫一号目标飞行器发射并圆满完成了任务。

太空行走的保障――航天员出舱通信子系统

在神舟七号载人航天飞行任务中，研究所承担航天员出舱通信子系统和航天服专项70%电子设备技术攻关研制任务。其中，航天员出舱通信子系统是在航天员进行出舱活动试验时用于出舱活动航天员与辅助出舱航天员、舱内航天员与地面人员间进行语音通话和数据通信的设备。航天员出舱活动通信系统由通信天线、通信处理器及舱外航天服遥测通信机组成，实现舱内外航天员之间、舱内外航天员与地面人员之间语音通信及舱内外航天员遥测参数下传。该系统首次采用空间CDMA移动通信技术，实现空间近场复杂环境下的可靠无线语音数据通信。

在载人航天工程第二步任务中，研究所技术领域已经拓展到医监医保和空间试验领域，涉及领域广、工作接口多、技术难度大，挑战更加严峻。包括用于航天员监测飞船运行情况、显示交会对接信息、接受地面邮件的仪表控制器；在交会对接中使用的主动标志“天宫一号”目标标志器；用于空间医学实验的失重生理效应装置Ⅰ和失重生理效应装置Ⅱ（细胞培养装置）、无创心功能测量仪，以及被称为“太空冰箱”的医用冷储箱等。

失重生理效应试验控制――航天医学空间实验设备

人一旦进入失重环境，身体发生各种变化，会产生诸多的不适应，这些变化被称为失重生理效应。在神舟九号任务中，航天员在空中进行了多项失重生理效应，用以研究人体在太空中会发生的变化，以便研究克服太空生活对人体带来的不良影响。其中包括513所研制的用于研究脑血流、脑点、眼动的失重生理效应实验装置Ⅰ和进行细胞培养的失重生理效应实验装置Ⅱ，以及试验控制单元等设备。

在太空环境中，航天员的血液会重新分配，下肢血量减小，头部血量增多，航天员的收缩压将升高，平均动脉压升高，静脉压也上升，舒张压则下降。这些失重效应会使得航天员的流体静压梯度消失，找不着方向感，所以在失重环境中，大多数航天员通常会发生前庭植物神经反应，引起航天运动病和空间定向障碍，出现恶心、呕吐、面色苍白、晕眩等现象，从而影响航天员的工作能力。为了研究航天飞行对人体的前庭眼动、心血管及脑高级功能影响，同步检测动脉脉搏波、静脉脉搏、脑电和眼动，在天宫一号，我国首次研究了一种微重力环境下进行的系统（人体）生理学研究实验航天医学空间实验设备，这就是失重生理效应实验装置Ⅰ。

失重生理效应实验装置Ⅱ是我国研制的第一个正式上天的全自动细胞培养装置。设备由失重生理效应实验装置Ⅱ本体和细胞培养子模块两部分组成，失重生理效应实验装置Ⅱ本体随天宫一号发射升空，细胞培养子模块跟随神九发射，由宇航员携带进入天宫一号并安装在失重生理效应实验装置Ⅱ本体中开展医学细胞培养实验。失重生理效应实验装置Ⅱ用于进行失重生理效应防护的细胞机制研究，主要功能是在空间飞行时提供维持细胞正常生长的环境，实现细胞的培养和固定，采集部分细胞生长图像及生长环境参数；目的在于探索讨论失重条件下，细胞因子对细胞的调节作用，将解决细胞培养回路中多种试剂时序加注难题，聚焦微重力对细胞形态、结构、细胞骨架、基因表达和相关功能及其分子机制影响，为针对关键的细胞信号分子开发相关的靶标药物及制定防护措施奠定基础。

航天员的健身器

――骨丢失对抗仪

在失重环境中，作用于人体腿骨、脊椎骨等承重骨压力骤减，同时，肌肉运动减少，对骨骼刺激相减弱，骨骼血液供应也相应减少，导致骨质大量脱钙并经肾脏排出体外，这就是所谓的空间骨丢失。空间骨丢失，是最令航天医学专家头疼的航天员健康问题

研究所专门为航天员设计的“健身器”骨丢失对抗仪，也叫“对抗骨质疏松的仪器”，是保证在太空飞行中的航天员身体健康的仪器之一。骨丢失对抗仪通过敲打人体小腿部位相应穴位，刺激骨骼、改善血液循环，对抗骨质疏松，保障骨骼健康。

目前，研究所已利用这项科研成果研制开发出一套民用级保健治疗仪器，适用于不同人群。经过试验，该仪器可促进骨骼合成，有效抑制骨质疏松发生，治疗并抑制各种原因引起的骨质疏松症状，同时加速血液循环，促进新陈代谢，对消除疲劳有良好辅助作用。航天员的保健员――无创心功能测量仪

科学家通过对航天员的心血管功能测试采用连续、动态和无创记录动、静脉波信号的方法，采集左右心功能、体肺循环血液动力学和心血管调节变化数据，开展心血管系统功能的综合研究。

513所研制的无创心功能监测仪，主要通过无创检测航天员的每搏血压、每搏量和血氧饱和度等生理参数，定期监测航天员的身体状态，被称为航天员的健康保健员。

当航天员在太空工作生活的时候，地面的工作人员可以通过无创心功能检测仪在第一时刻了解航天员的身体状态，航天员可以通过仪器上的指示灯了解仪器的工作状态。因为每个航天员的生理参数有差别，在地面时，科研人员就根据每个航天员的生理参数对仪器内部的参数进行了标定，航天员操作对应按键选择检测对象数据录入，比如按键A代表景海鹏，按键B代表刘旺，按键c代表刘洋。每个航天员必须使用与他相对应的按键，以保证测量数据准确、可靠。

卫星工程“最强大脑”

――星载计算机

计算机是一个系统的大脑，卫星飞船也不例外。星载计算机产品作为研究所的“拳头产品”，已成功应用于我国载人航天、导航、遥感、通信等重点卫星工程上。

在天宫一号和天宫二号上，研究所计算机产品应用于热控、仪表照明、空间技术试验等分系统，作为“最强大脑”，有力保证了各分系统正常运行。其中，仪表控制器是我国第一款用于航天的PowerPc高性能计算机，是天宫二号目标飞行器仪表照明分系统的核心计算机；热控分系统控制单元、温度控制器等设备是飞船“太空空调”的重要组成部分，相当于热控分系统的神经中枢。

研究所研制的通用计算机是空间技术试验分系统的核心计算机，为后续空间站维修工作提供在轨验证和技术积累。

天地对话一线牵――无线话音系统

航空航天测控技术篇3

航天遥测系统是航天工程中不可缺少的重要支持系统，在航天飞行器的试验和运行阶段提供获取飞行器内部各系统工作状态和环境参数并传输至地面，作为获取飞行器试验过程工作状态参数的主要手段，在航天器实时飞行监控、性能评定、设计改进方面发挥着不可替代作用。遥测系统是把被测量对象的参数传给远端测量站的一种系统。遥测系统可以为航天设备的性能评定以及设计改进提供依据；可以获得航天设备飞行时的参数以及机载设备的数据，这些数据提供给研制部门，作为评定以及方案改进的依据。

1.电子战条件下的航天遥测与侦察对抗技术

鉴于航天遥测系统在发展航天武器装备过程中的重要作用和地位，特别是遥测参数中包含大量令人感兴趣的工作状态信息，成为窥探航天技术和武器装备发展动态的重要途径。因此，针对航天遥测系统的侦察干扰必然是热点和重点：和平时期，开展侦察手段获取信息，掌握别国航天发展动态；战时，实施干扰，阻止对方获得正确的航天遥测信息，使其不能达到试验目的或不能正确判断航天器状态，阻止对方利用空间。对航天遥测系统而言，高可靠性、高码率和低误码率是其最重要的指标，为了获得好的性能，总希望弹（箭、星）载分系统发射功率足够并具有宽的对地覆盖能力，火箭和导弹遥测天线往往采用全向覆盖。但是，这也给敌方截获、侦察带来有利条件。

目前，典型的遥测对抗战法是：平时侦察遥测信号，开展参数测量和信息解调，积累其遥测信号规律和信息处理方法，总结和分析遥测体制；战时依据数据库结合实时测量参数引导干扰设备发射瞄准的干扰信号，干扰方式以装载电子对抗载荷的空基和天基平台进入遥测站接收天线波束或旁瓣实施干扰。由于遥测传输属于一种广播式的传输，在飞行器遥测发射机天线覆盖范围内均可建站接收，遥测系统干扰实施起来并不容易，需要先验信息和辅助情报系统支持，因此，从局部单点设备级干扰无法造成系统性的性能下降和失效，对抗技术已经向系统对抗、网络对抗、体系对抗方面发展。

2.航天遥测系统设计中的关键技术

航天遥测系统组成包括采集、发送、接收、处理几部分，工作的基本原理是：将待测的非电参数用各传感器转换为电信号，各路电信号通过信号调理成符合采集规范的信号并按照一定体制形成适合单一信道传输的群信号，再调制发射，接收端接收到信号后进行一系列逆过程，先解调、再恢复出各路遥测信号，遥测信号经过后端数据处理进行显示、记录和判读。

2.1 系统模型分析

设计遥测系统应优先考虑采用基于“软件无线电”的数字遥测系统方案。采用软件无线电技术实现遥测系统就是构造一个开放式的标准化通用硬件平台，在航天器发射端，遥测参数实现非电信号到电信号转换以后，采集、调理、编码、加密、调制等都可以采用软件方法实现；接收站采用的综合基带是软件无线电技术较好的体现，整个接收站以一种“天线+射频信道+综合基带和计算机”模式组成。这种基于软件无线电技术的遥测系统通过软件升级重新配置，可以实现遥测传输能力扩展、更改传输信号波形、更换编译码方式、更换加密密钥等，因此，只有采用“软件无线电”架构才能很好适应不断增长的遥测需求和技术发展，以极小的代价不断提升遥测系统抗截获、抗干扰能力。

2.2 电子战条件下的航天遥测系统“三抗”设计

抗截获、抗侦收、抗干扰（“三抗”）的技术手段必不可少，遥测信号侦收过程是通过截获遥测信号并对信息解码实施窃取数据，在这里我们只考虑针对遥测系统的无线侦收；干扰手段则包括单音/多音干扰、噪声阻塞干扰、数据篡改和伪造等，因此，抗侦收、抗干扰可采取数据加密、信号扩频等方式。数据加密方法在通信系统中已相当成熟，遥测应用原理相同，为了保护信息的保密性、抗密码破译，建议最好采用一次一密，并通过遥测系统开辟高安全等级的密钥通道传输。扩频信号展宽频带降低带内信号谱密度并具有不可预测特性，使侦察接收机难以检测；扩频信号是通过相关检测，如果不掌握扩频码（跳频图形）参数则无法解调信号，因此具有良好保密性。可见，信号扩频技术是有效应对侦察干扰的手段之一，建议可选择直接序列扩频（DS）、跳频（FH）或混合扩频体制；但是，由于遥测系统本身要求较高数据率，要想获得扩频增益必须努力提高扩频码率，而这又给工程实现增加难度，需要在系统设计时折衷考虑。

3.航天遥测设计的发展探讨

经过半个多世纪的发展，我国的遥测技术取得了长足的进步，随着与遥测技术有关的技术领域的发展，对遥测技术提出了更高的要求。PCM-FM是当前航天遥测系统采用的主要体制，随着技术发展，又不断在PCM-FM的基础上逐步发展其它技术。如采用多符号检测（MSD）技术和Turbo乘积码（TPC）技术，大大提升了遥测系统的性能。工程应用表明，同时采用MSD技术和TPC技术相对于传统FM技术可获得8dB以上的信道增益。另一方面，众多新的调制体制不断应用于遥测系统，如FQPSK-B、FQPSK-JR、SOQPSK-TG等新型体制由于具有频带利用率高等突出特点，也已被列入IRIG-106标准中。在遥测系统工程实现上，通过应用软件无线电（Software Defined Radio，SDR）技术实现测速、测距、测角、遥测、遥控等多功能综合，以统一载波代替原分离设备，并具备软件功能现场重构能力；另一方面，数据中继卫星系统（TDRSS）建立后，导弹、火箭和中低轨卫星的遥测有由“直接对地遥测”向“天基中继遥测”发展的趋势。

天基测控网，是一种经2颗地球同步轨道卫星转发，与一个地面终端站相配合，可同时为多颗中、低轨在轨航天器提供连续覆盖，高达300Mbps数传能力，并能精确测轨的新型航天测控网。天基测控网由中继星、地面终端站、用户航天器3大部分组成。中继星将地面终端站发送的遥控指令、测距信号和其他数据转发给用户航天器，在用户航天器上接收、解调出遥控指令，并返向转发回测距信号和它本身所获得的数据（含遥测信息）给中继星，中继星接收到这些信号后，在返向转发到地面终端站，从而实现了测距、测速、跟踪、测轨，同时实现了数据中继。中继星起中继器的作用，不作任何信号和数据处理，实现低空高空低空的“弯管”传输。

4.结束语

随着飞行器对遥测系统需求发展和针对遥测系统的电子战技术发展，遥测系统设计将面临越来越多的难题。遥测系统技术发展引发对其侦察和干扰技术的研究，侦察对抗能力的提升又必然促使任务功能电子系统设计中充分考虑其抗截获、抗干扰能力，这也是遥测系统设计需要考虑的重要因素。

参考文献

[1]张碧雄，巨兰.2030年前航天测控技术发展研究[J].飞行器测控学报，2010（05）.

[2]王晓斌，黄伟，吕智慧，徐弘达.航天着陆试验场指挥控制系统设计与实现[J].航天返回与遥感，2013（01）.

航空航天测控技术篇4

1 引言

无人机航摄系统是一种以无人机（Unmanned Aerial Vehicle，简称 UAV）为平台，搭载小型影像传感器，借助卫星导航技术、通讯技术实现低空航摄飞行，快速获取地面影像数据的系统。该系统具有机动性强、成本低、外部环境影响小、分辨率高、作业周期短等优势，逐渐成为工程数据获取的重要手段之一。发展低空遥感产业，不仅能满足一定范围的数据获取的需要，更重要的是能促进完善我国航空遥感体系，改善我国地理空间数据的获取、处理和分析能力，促进高分辨率遥感数据在国家不同领域的应用，减少对国外高分辨率遥感数据的过分依赖。

2 无人机摄影测量系统的组成

2.1 硬件组成

无人机测绘遥感系统由无人机飞行平台、传感器、飞行控制系统、地面监控系统以及地面运输与保障系统五部分组成。国内比较成熟的飞行平台有“垂直尾”型无人机、“双发”型无人机“倒桅尾”型无人机等，搭载高端单反数码相机，无人机飞行控制系统主要包括自动驾驶仪、GPS导航仪、姿态控制仪、高度计、气压计等。关键技术为GPS导航控制的定点曝光技术和相机旋偏改正技术。地面监控系统主要包括通讯系统、监控软件系统和维护系统。

2.2 软件组成

无人机航空摄影及影像处理比传统航测复杂很多，为保证航摄质量需进行精确航摄规划、航摄质量快速检查及影像快速预处理等，完成这些工作需配置相应的软件。

精确航摄任务规划软件主要用于航摄任务规划，功能包括：设计成果统计与制图、自动/半自动航摄分区、自动航线敷设、自动调整曝光点间距、航线间距，保证立体观测重叠度指标、修改编辑曝光点、航线功能、构架航线、基站布设功能、片数、航线长度、距离等统计报告。航摄质量快速检查软件包括以下技术内容：快速浏览影像质量、检叠度指标、检查旋偏角指标、自动形成像片预览索引图、影像自动批量打号、输出航摄质量检查统计报表、快速检查飞行数据覆盖情况，以便决定补飞以及撤场事宜。同时直接关系到作业效率，飞行质量检查与评价。最核心的指标是重叠度和旋偏角，必须满足航测规范的要求。两张相邻航片，通过一对同名点即可根据影像宽度计算重叠度和旋偏角，数字航片原始片像素数固定，按照同样方式重采样后的预览片也可计算重叠度。

影像快速预处理软件的主要目的是为了改正无人机航摄影像的畸变差，基于影像纠正变换的畸变差改正软件就是为了提高摄影测量的精度，以便于后期处理时模型间的相对定向。软件包括以下技术功能：

⑴ 批处理读入TIF格式原始影像数据。

⑵ 读入相机参数文件。

⑶ 自动完成畸变差改正。

⑷ 对影像上像点坐标进行系统误差改正。

3 无人机摄影测量的特点

无人机飞行平台自身的特性，使得无人机航摄影像和传统航摄影像之间有一定的差异。与传统航空摄影相比，无人机航摄系统的主要特点包括：搭载的是非量测数码相机、无人机平台飞行姿态不稳定、影像不仅像幅小而且重叠度大以及基商比小等。目前，专业的量测相机有SWDC-4数码航摄仪、ADS40、ADS80、Ultra CAM大幅面数字航摄相机以及数字航摄相机DMC（Digital Mapping Camera）等，这些专业量测相机质量大、价格高主要适用于有人飞机的航空摄影测量，小型无人机平台是无法荷载这些专业测量相机的。因此，无人机航摄系统使用的都是价格低、质量轻的非量测数码相机。传统航空摄影使用最多的是23cmX23cni和18cmX 18cm两种规格的胶片，而像幅尺寸与胶片大小有直接关系。但是，无人机航摄系统使用的非量测数码相机的像幅很小，航摄时通常设置成最大像幅模式，以便更好的利用像幅面积。因为航摄图片像幅的大小，直接影响航摄基线的长短。所以，当使用无人机进行航摄作业时，航摄基线变短，基高比变小。这就意味着空中三角形的稳定性变差，解算精度下降。小型无人机飞行平台自身的特性决定了它在低空飞行时容易受到气流的干扰。传统摄影测量采用有人大型飞机，飞行时受气流影响小姿态比较稳定。只要姿态角在±3°内，航向重叠度达到60%、旁向重叠度达到30%就可满足精度要求。同样的天气状况，无人机平台的姿态角会达到±10°或者更大。所以无人机影像重叠度都要比传统航摄影像的重叠度大很多，通常航向重叠度设置为70-85%、旁向重叠度设置为35-55%。以此来保证航摄影像的质量和后续处理成果的精度。

4 无人机航测的应用

4.1电网应急救灾

我国属于自然灾害多发国家，平均每年因灾造成直接经济损失近2000亿元，灾害突发时，采取恰当的应急措施可以大幅降低经济损失。为应对突发的自然灾害，减轻灾害对国家电网造成的损失，及时恢复、重建电网，国家电网公司建立了应急救灾指挥中心，但应急手段还须完善。灾害发生时及时获取灾区的高清晰影像，第一时间为应急救灾指挥中心 提供现场影像资料至关重要。但是，灾害发生时往往伴随恶劣的天气状况，如2008年南方冰灾，当时的受灾地区受天气影响，采用普通航飞、卫星拍摄等方法无法及时获取灾区的高分辨率影像，利用无人机低空遥感系统机动性高、环境适应性强、无需机场起降、对天气条件要求低等特点，可以及时、高效获取高清晰影像，为国网公司应急救灾指挥中心进行灾害评估、制定救灾决策、制定电网重建方案提供先进、可靠的技术手段。

4.2无人机航测绘制大比例尺地形图

无人机航摄系统自身的特点和性能决定影像的获取和处理都与传统的航空数码影像存在差异，下面将具体介绍无人机航摄影像的获取与处理流程。采用DP Grid影像快速处理系统，对无人机影像进行处理。

（1）航空摄影：使用无人机飞行平台搭载Canon5DMarkII数码相机对测区进行航空拍摄，并获取摄区影像。航线设计是航摄影像信息采集前的关键技术，需要对影像的地面分辨率、航摄区域的形状和地形特点以及数码相机性能等因素进行综合考虑，以保证影像精度和质量为前提进行航线的最优设计。

（2）像片控制测量：像控点可按区域网布设，为提高像控点的加密精度，可以在区域网的两端和中部位置增加平高点。采用RTK、GPS静态或测距导线测定像控点平面坐标，采用GPS曲面拟合或图根水准测定像控点高程。

（3）内业测图：在全数字摄影测量工作站上进行地形要素数据集。影像模糊或立体判测有疑问的地物，要做出标记供外业补调，内业能定性的地形要素可直接标注图式符号。

（4）外业地形图调绘：外业调绘和补测时，简单易补测的新增地物可直接补测上图，只需标注好与附近相关地物的距离尺寸；成片新增地物可用全站仪或RTK进行野外集数据，配合外业草图进行编辑。

（5）将编辑好的数字线划地形图按照CASS软件的数据标准，编辑成需要的数字地形图。

参考文献：

航空航天测控技术篇5

中图分类号：N04；V2文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1673-8578.2016.06.011

Abstract：This article explains the basic concepts of manned spaceship and space station， introduces the basic theories and control methods for orbital rendezvous and docking system. Furthermore， the article also makes a brief description of the technical features and development of orbital rendezvous and docking of Chinese manned spaceship with space station， especially points out the significance of rendezvous and docking technology for Chinese manned space project.

Keywords： manned spaceship， space station， space lab， space rendezvous， space docking

引言

2016年10月17日7时30分，酒泉卫星发射中心发射塔架上，一团明亮的尾焰从长征二F遥11运载火箭下方喷薄而出，火箭缓缓上升，迅速加速，冲出大气层，直奔预定轨道。在火箭头部的整流罩内，容纳着神舟十一号载人飞船和本次任务航天员景海鹏、陈冬。10月19日凌晨，神舟十一号飞船与在轨运行的天宫二号空间实验室实现自动交会对接，景海鹏和陈冬进入天宫二号，开始为期33天的中期驻留任务。驻留期间，两位航天员将进行数十项科学实验，同时也为中国航天员在轨中期乃至长期驻留积累科学数据与实践经验。神舟十一号与天宫二号的对接和航天员驻留任务，标志着中国神舟系列飞船和空间实验室技术已经成熟，具备了保障航天员中期驻留生活和工作的能力。

中国载人飞船的名称“神舟”，蕴含着中华民族的文化、历史特色，表明这是一艘神圣的船、神奇的船、13亿神州的船，同时能够体现航天器的功能或用途，字面上就能了解这一航天器是飞船[1]。中国空间实验室的名称“天宫”，同样具有浓郁的民族特色，寄托华人无限憧憬。“天宫”即“天上宫殿”，很容易和“空间实验室”“空间站”这些概念联系起来[2]。究竟什么是载人飞船？空间站与空间实验室有何区别？交会对接是如何进行的？本文对载人航天交会对接相关术语解读如下。

一载人飞船是什么

载人飞船（manned spacecraft）是能保障航天员在外层空间生活和工作以执行航天任务并安全返回地面的航天器。载人飞船可以独立执行航天任务，是目前最小的一种载人船天器，仅能往返使用一次，在太空轨道上一般能单独飞行数天到十几天，也可作为往返于地面和空间站之间或地面和月球以及地面和行星之间的“渡船”，还能与空间站或其他航天器对接后进行联合飞行[3]。载人飞船通常借助运载火箭发射进入太空，绕地球轨道运行或进行轨道机动飞行。从结构上看，载人飞船一般分为轨道舱、服务舱和返回舱三个部分。轨道舱是航天员在太空任务中工作和生活的空间，这一部分具备功能完善的生活保障系统，并拥有各种观测仪器和通信设备。返回舱也是密闭座舱，它能耐受再入大气层时气动加热产生的高温，依靠巨大的减速伞系统和反冲火箭进行减速，保证航天员安全返回地面。在飞船起飞和再入大气层阶段，航天员都处于返回舱内。服务舱也称作仪器设备舱，它的内部装有电子设备以及环境控制、推进系统和部分通信设备，此外还装有变轨发动机和燃料贮箱等。服务舱外部还装有用于产生电能的太阳能电池帆板。

二空间站和空间实验室的概念和区别

空间站（space station）通常也被称作轨道站或轨道空间站，它实际上是一种能够支持乘员长期逗留的在轨运行的航天器，也可以理解为一种在特定高度轨道上运行的“载人卫星”。空间站一般具备两个基本条件：首先具备能支持乘员长期在轨逗留，满足工作和生活的各种功能需要；其次必须具备作为目标航天器的交会对接能力，这样载人飞船和货运飞船才能与空间站实现对接，实现航天员的轮换和物资的补给。

空间站不同于普通的载人飞船，它一般不具备主推进系统，也不具备再入着陆系统（紧急情况下供乘员逃生用的飞船除外）。

空间站是重要的航天研究平台，也是航天研究重要的基础设施，它可以用来研究长期太空飞行对人类身体机能的影响，可以从事大量和长期的太空科学研究实验，这样的太空实验条件是任何其他航天器都难以提供的。现代空间站多采用多舱室结构，即以核心节点舱为中心，周边安装多个功能舱组成联合体，实现长期在轨运行和工作。迄今为止单次太空任务航天员在轨驻留最长的纪录是：俄罗斯航天员瓦列伊・波利亚科夫在“和平”号空间站上停留了437.7天。

空间实验室（space laboratory）尚没有明确的定义，它是为了发展空间站，从载人飞船过渡到载人航天基础设施的试验性航天器。它强调功能，可能是一种空间站，也可能作为空间站附属，或航天飞机搭载的空间设备。迄今为止，中国先后发射过两个具备空间实验室特征的航天器：天宫一号和天宫二号。

天空实验室（Skylab）原本是美国发射的第一个空间站，从1973年一直运行到1979年。如今天空实验室被航天界看作是空间站技术的重要实验平台，也是迈向成熟空间站技术的重要关口。美国1973年利用“土星”V号运载火箭发射的天空实验室重达77.1吨，它包括一个工作舱、一个太阳观测舱和其他任务系统。天空实验室入轨后，美国陆续发射了3艘载人飞船，每次运载3名航天员前往天空实验室。

从装配方式上，天空实验室的工作舱、过渡舱、对接舱和太阳能望远镜在地面组装好，借助“土星”V号运载火箭送入轨道，之后再将载有3名航天员的“阿波罗”飞船送入轨道，“阿波罗”飞船同天空实验室基础部分对接，组成完整的天空实验室。天空实验室与标准意义上的空间站的主要区别是，前者的基础部分是在地面装配完成，整体发射入轨，载人飞船通过交会对接与空间站连接成组合体，航天员进入天空实验室驻留和工作；后者则是把各个舱室分别发射升空入轨，在轨道通过多次交会对接构成空间站组合体，组合体拥有两个或更多对接机构，可供载人飞船或货运飞船使用，其功能比天空实验室更为强大，保障能力也更为完善。美国通过天空实验室计划，验证了飞船与天空实验室轨道交会对接技术、舱外作业技术、航天员中长期在轨驻留等多项技术，并进行了大量太空科学观测和实验，为美国后来在全球范围内组织国际空间站项目准备了基本条件。

三空间交会对接

1. 空间交会对接的概念及实现过程

空间交会对接（space rendezvous and docking）是指两个航天器在空间轨道上会合，并在结构上连成一个整体，是实现空间站、飞船等空间系统的装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨服务的先决条件，也是载人航天活动的基本技术之一。2011年11月3日凌晨，神舟八号飞船与天宫一号实现中国首次空间交会对接。2012年6月18日14时，神舟九号飞船与天宫一号实现中国第二次空间交会对接，这是中国飞船首次载人交会对接。这次成功交会对接使中国成为继俄罗斯和美国后世界上第三个完全掌握空间交会对接的国家。

交会对接要求地面发射两个航天器，通常先发射目标航天器，后发射追踪航天器。追踪航天器进入轨道后，先是运行在比目标航天器稍低一些的圆轨道，然后通过霍曼变轨进入与目标航天器基本一致的轨道，并与目标航天器建立通信联系。实现轨道一致后，追踪航天器调整自己与目标航天器的相对距离和姿态，逐渐靠近目标航天器。当两个航天器的距离为零时，追踪航天器与目标航天器通过对接锁定机构实现稳固连接。两个航天器随后开启舱门，实现空间共通，航天员可以在两个航天器之间移动，完成既定任务。

在交会对接过程中，追踪飞行器的飞行可以分为远程导引、近程导引、最终逼近和对接停靠四个阶段。在远程引导阶段，追踪飞行器在地面测控的支持下经过若干次变轨机动，进入到追踪航天器上的敏感器能捕获目标飞行器的范围，一般为15～100千米。在近程导引段，追踪飞行器根据自身配备的微波和激光敏感器实时测量与目标飞行器的相对运动参数，自动引导到目标飞行器附近的初始瞄准点，此时两者相距0.5～1千米。在最终逼近段，追踪飞行器将捕捉目标飞行器的对接轴，并根据情况进行适度机动，进入对接走廊，此时两个飞行器接近至100米，相对速度约1～3米/秒。在对接停靠段，追踪飞行器利用光学传感器精确测量两个飞行器的距离、相对速度和姿态，同时利用发动机进行机动，沿对接走廊向目标飞行器接近。在对接前，追踪飞行器关闭发动机，以0.15～0.18米/秒的停靠速度与目标相撞，利用栓-锥或异体同构周边对接装置使两个飞行器在结构上实现硬连接，同时完成信息传输总线、电源线和流体管线的连接。

2. 空间交会对接机构

空间交会对接要求两个航天器在轨道上组成联合体，这就要求目标飞行器和追踪飞行器配备专门的对接机构。对接机构是能够将两个飞行器连接并锁定成为稳固联合体的机械结构。按照对接机构的不同结构和工作原理，空间对接机构可分为“环-锥”式、“杆-锥”式、“异体同构周边”式和“抓手-碰撞锁”式四种。“环-锥”式机构是最早期的对接机构，它由内截顶圆锥和外截顶圆锥组成。“杆-锥”式（也叫“栓-锥”式结构）是在两个航天器对接面上分别装有栓和锥的对接机构，俄罗斯“联盟”飞船与“礼炮”号空间站、美国“阿波罗”登月舱与指令舱等的对接都曾采用这种对接机构。这种对接结构由于不具备既有主动又有被动的功能，所以不利于实施空间营救。“异体同构周边”式是一种比较新颖的对接机构，能够使航天器既可作为对接主动方，也可以作为被动方，这对于空间作业特别重要。此外，这种结构将所有定向和锁定部件都安装在中央舱口的四周，保证中央往来通道的畅通。苏联“联盟-19”飞船与美国“阿波罗-18”飞船、航天飞机与“和平”号空间站、航天飞机与国际空间站等对接，都采用这种对接机构[4]。“抓手-碰撞锁”式机构是无密封性能、无通道口的设计，适于不载人航天器之间的对接，如无人空间平台、空间拖船等。

3. 空间交会对接的控制方式

两个航天器要在空间完成交会对接，必须拥有十分完善的控制手段。根据航天员及地面站的参与程度不同，空间交会对接的控制方式可以分为遥控操作、手动操作、自动控制和自主控制四种类型。遥控操作方式下，追踪航天器全部由地面站通过遥测和遥控来实现，航天员不参与控制，但遥控操作要求在全球广大区域设有地面站或利用中继卫星支持。手动操作方式是指航天员在地面测控站的指导下，对追踪航天器的姿态和轨道进行观察和判断，通过手动操作启动航天器的姿态控制系统，完成交会对接。自动控制方式同样不依靠航天员，而是由目标航天器与追踪航天器自身携带的精密测量设备和姿态控制系统相配合，在地面站的协助下实现交会对接。自动控制方式同样要求在地面设有多处测控站或中继卫星支持。自主控制方式完全依靠航天器自身设备自主实现交会对接，不依赖航天员和地面站，对技术水平的要求较高。

4. 空间交会对接的意义

空间交会对接技术在载人航天工程方面有着特别重要的意义。首先，通过空间交会对接技术，可以为长期运行的空间设施提供物资补给和人员运输服务。其次，空间交会对接技术为大型空间设施的建造和运行维护服务提供了可能。“和平”号就是由陆续发射升空的各舱段在轨交会对接组装完成的，而国际空间站除了利用空间交会对接技术组装各舱段外，还利用航天飞机的运输能力以及航天员舱外操作，实现了包括桁架、太阳电池帆板和舱段的组装。通过在轨交会对接技术，美国还利用航天飞机和航天员实现了对故障“哈勃”太空望远镜的维修。最后，空间交会对接技术可以实现空间飞行器的重构和系统优化。例如，“阿波罗”载人登月任务中，在地球轨道和月球轨道各进行了一次交会对接，用以解决火箭上升段逃逸质量与人员进入登月飞行器通道之间的矛盾，实现登月飞行器与返回地球飞行器的功能区分和独立，大幅降低了对火箭运载能力的需求。

中国载人航天工程分为三个阶段。第一阶段为载人飞船阶段，第二阶段为空间实验室阶段，第三阶段为空间站建设阶段。每个阶段都分两步走，三个阶段总计分为六个步骤。第一步，发射4艘无人飞船，攻克载人航天的技术难关；第二步，发射若干载人飞船，建成初步配套的实验性载人飞船工程，实施航天员出舱活动，开展空间应用试验；第三步，突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术；第四步，建设小型空间实验室，解决有一定规模、短期有人照料的空间应用问题；第五步，初步规划在2020年左右建造60吨级空间站，解决较大规模、长期有人照料的空间应用问题；第六步，在实施月球探测工程基础上，开展未来载人登月的各项预先研究和技术准备[5]。

2011年9月29日天宫一号作为目标飞行器顺利升空。11月1日神舟八号无人飞船升空，并于11月3日与天宫一号从对接机构接触开始，经过捕获、缓冲、拉近、锁紧4个步骤成功实现刚性连接，形成组合体，中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功。组合体飞行12天后，神舟八号飞船脱离天宫一号并再次与之成功进行交会对接试验，这标志着中国突破了空间交会对接及组合体运行等一系列关键技术。

2012年6月16日载有3名航天员的神舟九号载人飞船顺利升空，并于6月18日与天宫一号对接成功。6月24日3名航天员完成手控交会对接。这是中国首次载人空间交会对接，意义重大，中国的飞船成为真正的载人天地往返工具，能把人送到空间站或者空间实验室中去。

2013年6月11日神舟十号载人飞船顺利升空，并于6月13日与天宫一号进行首次交会对接。在这次太空飞行中，3名中国航天员在太空工作生活了15天，神舟十号先后与天宫一号进行1次自动交会对接和1次航天员手控交会对接。

2016年神舟十一号与天宫二号的交会对接，是迄今为止交会对接组合体最长的一次载人飞行。

对于中国载人航天工程而言，交会对接技术是建设中国载人空间站、确保载人航天工程可持续发展的技术基石之一。交会对接技术涉及系统众多、技术复杂，要求载人航天工程各系统在若干技术领域的进一步发展和突破。同时，交会对接技术的突破也将带动中国航天技术的整体进步，增强中国航天的整体实力。

参考文献

[1] 朱毅麟. 漫话航天器命名[J].中国科技术语，2005（1）：47-48.

[2] 舒宇.“天宫一号”――中国首个目标飞行器[J].中国科技术语，2011（1）：55.

航空航天测控技术篇6

2013年6月13日13时18分，“天宫一号”目标飞行器与“神舟十号”飞船成功实现自动交会对接。这是我国第5次成功实现空间交会对接。中国载人航天工程总设计师周建平曾介绍说，我国载人航天工程交会对接任务包括工程系统：航天员系统、空间应用系统、载人飞船系统、运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统、着陆场系统和空间实验室系统。交会对接任务的完成，需要系统密切配合和协同，是一个复杂的系统工程。“要实现两个航天器在空间的交会对接，对各大系统都提出了更高要求。”因此，“天神”完美展现“太空之吻”的背后，是更为令人惊叹的技术支撑。

自主相对测量技术决定交会对接成败

自主相对测量技术是决定交会对接任务成败的关键之一。其相关设备需满足精度高、作用距离和视场范围大等要求，将在一定程度上决定交会对接自主程度和技术水平。

周建平介绍，交会对接相对测量敏感器通常分为远场和近场敏感器两类。

远场敏感器一般作用距离为几十或上百千米到百米量级，目的是测量目标飞行器相对追踪飞行器的位置和速度，用于交会对接“寻找目的段”和“接近段”。近场敏感器一般作用距离为几百米到对接，用于交会对接的近距离接近段和平移靠拢段，除了速度、距离等信息外，它还要对两个飞行器的相对姿态进行测量。在我国数次空间对接任务中，航天科工研制的高精度加速度计组合发挥了精确引导作用，力助“天神”完成“太空之吻”。

自控、手动对接技术同时掌握提高成功率

实施空间交会对接的另一关键问题，是在综合考虑燃料、效能和安全性的条件下，设计稳定、可靠、容差容错能力强、自主功能强、优化高效的控制方法。这就关系到制导导航和控制技术。

载人航天交会对接的控制手段包括自动控制与人工控制，周建平表示，这两者均需具备。

目前，我国已成功实施五次空间交会对接，其中包括四次自动对接和一次手控对接。“神十”任务期间，航天员还将继续验证手控交会对接技术。

对接机构是我国自主研制最复杂的空间机电设备

对接机构是实现两个航天器捕获和刚性密封连接的关键设备之一，具有捕获、锁紧、密封、分离等功能。

“这是一套十分复杂、精细的机电设备。”周建平介绍说，例如“锥-杆”和“周边”式对接机构，均由主动、被动两部分组成。被动的一端安装在目标飞行器上，主动的一端则安装在追踪飞行器上，两个飞行器进入对接走廊后利用其相对接近速度实现捕获，然后由对接机构完成锁紧等操作。对接完成后，对接机构处的舱门开启，形成追踪和目标飞行器问供人员和货物通行的通道。此外，对接机构上还配置了气、液、电对接接口，能够为目标飞行器补给推进剂和气体，并实现供电和信息并网。

交会对接对地面测控能力提出更高要求

交会对接飞行中，地面要同时对两个飞行器进行测控，并在两三天内完成对追踪飞行器的多次精确轨道控制和预报。周建平表示，由于每次机动前的测控弧段相对更短，精度和实时性要求更高，这都对地面测控提出了更高要求。

目前，我国载人航天工程地面测控系统包括北京航天飞行控制中心、东风发射指挥控制中心、西安卫星测控中心，东风测控站、发射首区各光学站、山西太原站、陕西渭南站、福建厦门站、山东青岛站、新疆喀什站、和田站、卡拉奇站、纳米比亚和马林迪站等境内外测控站，以及位于三大洋的“远望”系列测量船等。

神奇的太空课堂

6月20日上午，“神舟十号”航天员在天宫一号开展基础物理实验，为全国青少年进行太空授课。主讲人为女航天员王亚平，聂海胜辅助授课，张晓光担任摄像师。

这是一个神奇的课堂，这是一个独一无二的课堂！毋庸置疑，中国首次太空授课活动是成功的、圆满的。那么，本次太空课堂到底都有哪些看点呢？

展现了神奇奥秘的太空世界

“我是王亚平，本次授课由我来主讲。”随着这一句来自天宫的问候，有史以来内容最神奇、教室最高远、观众最庞大的一课开始了。

首先是聂海胜悬空打坐、王亚平弹指秀“大力神功”。之后，圆周运动的单摆、不变轴向的陀螺、晶莹剔透的水膜、红扑扑的水球等一个个演示实验因为“失重”在趣味与惊奇中完美展现。

中国的航天员们给中国人乃至世界人民上了一堂生动漂亮的“太空课”。无论是对于中国成年人来说，还是对于儿童青少年来说，太空课堂中的五个实验都是新奇的，它让人们切切实实感受和领略到了神奇奥妙的太空世界和多姿多彩的太空生活。

锻炼了航天员协调配合能力

在本次“太空课堂”中，王亚平、聂海胜、张晓光三位航天员分工非常明确：一个主讲，一个协助，一个负责拍摄。镜头里，无论是讲解还是演示，航天员们在课堂上表现得是那么的轻松自如、一丝不苟。

据一位授课专家组成员表示，和美国人芭芭拉·摩根2007年8月14日在国际空间站进行了人类首次太空授课相比，中国航天员的太空授课不仅科技含量更高，难度也更高，“摩根太空授课的内容是介绍和演示太空生活，而王亚平授课的内容是介绍和演示物理概念，所以后者科技含量较高，难度也较大。”此外，太空授课计划在一年前的神舟九号时就在筹备了。

台上一分钟，台下十年功。航天员们在太空中唱做念犹如闲庭信步，那可是货真价实的真功夫啊！一堂短短的“太空课”，不仅考验每个航天员适应太空生活的能力，更考验和锻炼了航天员之间的协调和配合能力。

激发了孩子们探寻太空的激情和好奇心

在太空课堂上，学生问航天员的问题可谓是五花八门、千奇百怪：

“我们在地球上，如果想要吃一碗热腾腾的面很简单，那如果在外太空想要吃热腾腾的面，可以吗？”

“眼泪是往下流的，还是往上流的？”

“你们在太空中能见到变形金刚吗？”

“如果看到外星人的话，会拍照片给我吗？”

用“前无古人”来形容这次太空课堂一点也不为过，因为这堂课大大地激发了孩子们探寻太空的激情和好奇心。本人坚信，在这个特殊课堂的启迪和影响下，在不远的将来，中国大地上一定会诞生成百上千个钱学森、邓稼先、袁隆平！

显露了中国成熟的航技术

神舟十号飞船是2013年6月11日17时38分发射升空的。主要有四大任务：任务一，提供天地往返运输服务；任务二，进一步考核航天员各种能力；任务三，首次航天员“太空授课”；任务四，进一步考核各系统协作。

时至今日，中国航天员已经打破了自己的纪录，在太空中生活了十多天；而太空课堂上，每个演示实验都非常成功。最重要的是，尽管在太空生活已经十多天了，但航天员们个个精神抖擞，仿佛在陆地上生活一般，这些都有力地说明中国的载人航天技术是可靠的、成熟的。

虽然本次是世界第二堂、中国第一堂太空授课，但全国有8万余所中学的6000余万名师生同步收听收看，这无疑是一个新的吉尼斯世界纪录！

对话“神舟十号”乘组：太空之美是无与伦比的

7月11日，圆满完成“神舟十号”载人飞行任务的航天员聂海胜、张晓光、王亚平结束医学隔离，在北京航天城航天员公寓与媒体记者见面并回答提问。请看《科学启蒙》小记者从北京发回的报道。

谈感受——

乘组生活充实愉快，太空之美无与伦比

记者：两次飞天，您的从容和自信令人印象深刻，这次有哪些新感受？

聂海胜：与其说是我个人，不如说是整个航天战线的从容与自信。

具体到这次任务，我们“神十”乘组过得很充实，也很愉快。与“神六”不同的是，我们学习和参与两个飞行器的控制和管理，新增加了交会对接、组合体在轨维修实验、空间医学实验等大量的控制和实验任务。同时，我作为飞行乘组指令长，除了团队管理外，还要执行手控交会对接任务，责任大，压力也大。最终，我们没有辜负大家的期望。

记者：对两位第一次进入太空的航天员来说，太空和自己想象的一样吗？

张晓光：在太空我们记录了许多美好的瞬间，那种无与伦比的美，是无法想象的。

王亚平：做任何事情都会和想象的有所不同，就像小马过河的故事一样。总的来说，这是一次充满惊喜而非惊险的旅程，在太空中自由翱翔的体验比想象中更加美妙，窗外的景色美到令人震撼。我无法找到合适的语言去描述那样的颜色、那样的轮廓，因为这些在我生命中都是第一次出现。

记者：在太空有没有遇到有风险的事情？

张晓光：在训练中我们开展了许多安全预想，在心理上、技术上做好了特殊情况处置准备。这次飞行我们没有遇到，非常感谢所有的航天科技工作者。

王亚平：工程总体和训练团队预估了任务中可能会遇到的困难和问题，在地面组织我们开展了针对性训练，制定了在轨医学防护措施，因此我们很快适应了太空环境，身体状态也一直很好。

谈梦想——

飞天梦永不停歇，期待能够走得更远

记者：15年坚守梦想，15天飞天圆梦。圆梦后您怎么看待梦想？

张晓光：飞天梦想实现的一刻，我非常淡定从容。都说风雨过后是彩虹的美，但经历过的那些风雨才是我最值得珍惜的生命历程，我的飞天梦将永不停歇。

记者：王亚平老师您好，中国最“高”讲台上的授课，感觉如何？您的下一个梦想是什么？

王亚平：在距离地球300多千米的轨道上，我们与地面的教师和同学共同度过了难忘的40分钟。对我来说，那是我第一次与同学们进行直接交流，第一次听到他们的声音、他们提出的问题，让我感到既激动又幸福，他们稚嫩认真的声音里传递着对太空的无限好奇和向往，我也非常直观地感受到自己所从事工作的意义。

我已经找到了一条值得为之奋斗一生的道路，我的梦想就是希望做得更多，走得更远。

谈未来——

中国航天员完全适应中长期太空生活

记者：从“神五”到“神十”，中国已有10名航天员成功访问太空，您作为飞行时间最长的一位中国航天员，是否认为中国航天员已经做好了未来在空间站长期驻留的准备？

聂海胜：中国的载人航天发展分“三步走”，下一步就是要开始筹备建立我国自己的空间站，中国航天员将长期在太空工作和生活。从“神五”到“神十”，我们都是在为中长期飞行打基础、积累经验。

航空航天测控技术篇7

中图分类号：K826文献标识码： A

航空摄影测量即是在飞机上利用航摄仪器对地面进行连续拍摄，绘制地形图的过程，其原理是利用航摄仪器的摄影光束相交而确定地面点的位置。随着科学的进步，以及社会建设中对土地利用的现状，航空摄影测量技术在不断得到创新和完善，并推动了航测行业的发展。

一、我国航空测绘的发展现状

我国对航空摄影测量技术的应用可以追溯到20世纪80年代。当时，我国各大城市开始应用航空摄影测量技术进行对城市大比例尺地形图的测绘，以便科学合理的使用土地。在城市化进程以及生产的需要中，大比例尺城市测绘技术被广泛应用于各城市测绘企业单位。在科学技术不断发展的今天，数字化技术迅猛发展起来，在航空摄影测量技术上，涌现出数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LIDAR 激光测高扫描系统、雷达等先进技术设备，为城市大比例尺地形图的测绘创造了更多的技术条件，不断推动着航测行业的发展。然而，受诸多客观因素的影响，我国航空摄影测量技术力量还相对薄弱，其测绘精确度仍有待落实，航测工作有待进一步完善。

二、航空摄影测量主要新技术的应用

1、对数字航摄仪DMC的应用

数字化技术是现代信息社会不可或缺的技术手段呢，无论对人们生活和社会各项工作的开展都起到不可比拟的作用。而数字航摄仪DMC也是在数字化的基础上创造的航测产品，它是一种用于高精度、高分辨率的航空摄影测量的数字相机系统。这一航空相机摒弃了传统胶片相机的设计思想，由四个全色传感器及四个多波段传感器组成。其四个全色传感器用于捕捉每一个设想的特定区域，从而确定一个大的镶嵌影像；四个多波段传感器则主要用于捕捉红、蓝、绿色及进红外数据。因此，航摄仪DMC能满足小比例尺和高分辨率大比例尺航摄的需求。与此同时，在低空进行测绘时，DMC能够在无人控制的情况下实现机动、快速的摄影测量，其测量精度高。

2、对IMU/DGPS新技术的应用

IMU技术是惯性测量单元的简写，主要是由陀螺、加速度、电路构成，它能够独立提供高精度的导航参数，同时具有抗电子干扰、隐蔽性好等特点。但这一技术的不足之处在于不适合长时间单独飞行，否则容易造成导航位置参数的误差。而大家熟知的GPS全球定位系统功能强大，被广泛应用于航空摄影测量、工程测量等诸多领域。因此，将IMU与GPS集成起来构成组合导航系统，能有效提高系统的导航精度与其测绘性能，就是目前的IMU/DGPS航空摄影测量系统。这一新技术的应用能够减少地面控制的工作，提高了测绘效率，并降低了在高山荒漠等区域测绘的危险性，推动了航测事业的发展。

3、对LIDAR 激光测高扫描系统的应用

对LIDAR 激光测高扫描系统的应用，主要是针对困难地区、无图区及边界区而实施的新技术。该技术主要利用GPS辅助空中三角测量技术，从而减少地面控制点，完成对外空难度大的测绘区高精度及大比例尺的测绘工作，这一技术的应用有利于缩短作业周期，减低生产成本而提高生产效率。这一技术对于实施我国西部大开发战略、完善国家地形图有深远的意义。

4、SAR合成孔径雷达成像系统

SAR合成孔径雷达成像系统具有高分辨率的成像技术，不受客观恶劣天气条件的影响便能获取空间数据，大大改善了对困难地区地形图绘制的困境。这一成像系统的使用原理是将合成孔径雷达安置机上，利用孔径雷达发射微波对地面目标扫描，从而经过对空间坐标的计算，记录回波特性得出地面目标的空间特性，再经过数据处理成像。这一系统的运行主要由天线系统、数据记录系统、监控系统、发射与接收系统协调运行而完成。

三、对航空摄影测量技术应用的和主要注意事项

1、落实测绘区选点工作

航测人员在开展航空摄影测量工作过程中，运用IMU/DGPS作业的前提必须对测绘区做好现场踏勘的选点工作，这一选点工作要按照前期设计图纸要求并结合GPS定位测量范围的选点要求进行实地选点定位。选点的点位要位于交通方便、便于安置设备便于埋石操作的区域；点位还要在视野开阔的地方，避开建筑物及水域便于信号及电磁波的传输。同时，点位之间还要做好加密与联测工作，以便测量工作的连续开展。

2、确定航摄仪、比例尺及航高

在航空摄影测量工作开展之前，首先要做好航摄仪、比例尺及航高的选择与确定工作。在选择航摄仪时要优先考虑其性能质量，进而保证航摄资料的准确性。在确定比例尺时，首先要按照国家对大比例尺地形图航空摄影标准并根据当地地形实际与相应的精度要求，以及配套仪器的利用，综合确定航摄比例尺与航高数据。

3、策划检校场的布设方案

检校场的布设方案主要针对IMU /DGPS 系统设备生产商而言的，这些生产商在从事 IMU /DGPS 系统设备生产过程中对于检校场的布设方案的策划，一般要考虑达到如下工作的因素：检校场要根据比例尺大小设置相邻的平行航线；检校场要能保证航向重叠和旁向重叠都是60%；采用直接定向法，使航测高度与摄区高度一致；对于检校场的位置可以选择在离摄区较远的区域或摄取中任意两条航线位置等。

四、结语

在科学技术迅猛发展的今天，我国航空摄影测量实现了岁数字测绘技术的应用与完善，取得了相应的进展。但是，我们也应看到在航空摄影测量新技术应用方面较西方先进国家还有很长的距离。我国的航测领域应该在认识航摄新技术优点的同时，找寻并探索其对于该技术应用中应注意的问题，有针对性的做好航摄工作，提高航摄效率，保证影像质量，进而推动整个数字摄影测量事业的发展，满足社会经济发展和环境的可持续发展需求。

参考文献：

航空航天测控技术篇8

第一阶段

2012年4月9日，神舟九号飞船已通过出厂测试，运抵酒泉航天发射场。

第二阶段

2012年5月9日，用于发射神舟九号飞船的长征二号F运载火箭已通过评审，9日运抵酒泉卫星发射中心，进行在发射场的各项测试准备工作。

5月11日至6月6日，完成火箭状态恢复、吊装对接、总检查测试、火工品测试及安装；逃逸塔进场，完成技术准备。

6月3日，神舟九号飞船完成扣罩工作。

6月7日，船罩组合体转运至垂直总装测试厂房，与火箭完成对接。

6月7日，为改进型长二F火箭安装逃逸塔。

6月8日，火箭完成技术区所有准备工作。

第三阶段

2012年6月9日，执行我国首次载人交会对接任务的神舟九号飞船、长征二F遥九火箭组合体已从酒泉卫星发射中心载人航天发射场技术区垂直转运至发射区。标志着天宫一号与神舟九号载人交会对接任务已进入最后准备阶段。

第四阶段

2012年6月12日，“神九”已经完成全系统联合演练。2012年6月13日，发射之前最后一次检查完成。检查的结果显示，不管是飞船的系统、火箭系统、发射场系统都是正常和良好的。下一步将进入到火箭的加注。离“天宫一号”和“神舟九号”载人空间交会任务对接越来越近，各项工作都在有条不紊地进行。航天员的饮用水和食品已装入飞船。

2012年6月13日，神舟九号任务开始正式进入火箭加注准备阶段，发射测试站地面设备技术室工作人员进行了最后一次模拟加注演练。

2012年6月14日，执行天宫一号与神舟九号载人交会对接任务的各大系统在酒泉卫星发射中心进行联合演练。联合演练从进入发射前3小时程序开始，航天员、发射场、载人飞船、运载火箭以及测控通信等系统全部参加，按照实际发射程序从综合信息检查、火箭点火、助推器分离直到最后的船箭分离，指挥员口令准确，技术人员操作熟练。

根据天宫一号运行轨道计算，神舟九号飞船将于6月16日下午18时37分31秒发射。理论发射误差时间10秒。

“神九”的航天员

“神九”发射与“神八”没有太大区别，最大不同就在于将实施手动交会对接，而这是必须掌握的关键技术。正常情况下一般都是自动交会对接，可一旦软件等出现问题，就需由航天员手动操作。

这对航天员的身心都是极大的考验，对眼手协调性、操作精细性、心理素质等要求非常高。所以，对于航天员的选拔也就显得十分重要。

航天员飞行乘组成员

在这次的航天员选拔中，中国人民航天员大队男航天员景海鹏、刘旺和女航天员刘洋组成飞行乘组，执行这次载人交会对接任务。

景海鹏，男，汉族，山西省运城市人，中共党员，硕士学位。1966年10月出生，1985年6月入伍，1987年9月入党，现为中国人民航天员大队特级航天员，大校军衔。曾任空军某师某团司令部领航主任，安全飞行1200小时，被评为空军一级飞行员。

1998年1月正式成为我国首批航天员。经过多年的航天员训练，完成了基础理论、航天环境适应性、航天专业技术、飞行程序与任务模拟训练等8大类几十个科目的训练任务，以优异成绩通过航天员专业技术综合考核。2005年6月，入选神舟六号载人飞行任务乘组梯队成员。2008年9月，执行神舟七号载人飞行任务，获得圆满成功。2012年3月，入选神舟九号任务飞行乘组。

刘旺，男，汉族，山西省平遥县人，中共党员，硕士学位。1969年3月出生，1988年8月入伍，1988年6月入党，现为中国人民航天员大队二级航天员，大校军衔。曾任空军某师某团某飞行大队中队长，安全飞行1000小时，被评为空军二级飞行员。

1998年1月正式成为我国首批航天员。经过多年的航天员训练，完成了基础理论、航天环境适应性、航天专业技术、飞行程序与任务模拟训练等8大类几十个科目的训练任务，以优异成绩通过航天员专业技术综合考核。2012年3月，入选神舟九号任务飞行乘组。

此次“神九”将搭载3名航天员奔赴深空，并将首次出现女航天员，打破中国从未有女航天员进入太空的纪录。而这位最引人注目的首飞女航天员确定为刘洋。

刘洋，女，汉族，河南省林州市人，中共党员，学士学位。1978年10月出生，1997年8月入伍，2001年5月入党，现为中国人民航天员大队四级航天员，少校军衔。曾任空军某师某团某飞行大队副大队长，安全飞行1680小时，被评为空军二级飞行员。2010年5月正式成为我国第二批航天员。经过两年多的航天员训练，完成了基础理论、航天环境适应性、航天专业技术、飞行程序与任务模拟训练等8大类几十个科目的训练任务，以优异成绩通过航天员专业技术综合考核。2012年3月，入选神舟九号任务飞行乘组。

“神九”的突破

被称为“改进型”飞船的神舟八号、九号、十号与之前的飞船相比，主要变化是配备了交会对接相关设备，飞船的轨道舱增加了前舱门，数据管理和控制的计算机功能更强大，太阳能帆板发电效率更高，回收舱进行了可靠性和安全性的再设计。此外，飞船内部的环境设计也更为人性化。

手控交会对接系统

神舟九号飞船的航天员系统的手控交会对接控制的模式、控制的机构、控制神舟九号及天宫一号内部结构示意图的界面，更加符合人的心理和生理的特点、认知特点。手控交会对接的模拟设备，可逼真地反映手控交会对接的程序、方式和方法。配备了交会对接相关设备，如对接机构、交会对接敏感器等，飞船的轨道舱增加了前舱门，航天员可以打开舱门进入天宫一号目标飞行器。

航天医学空间实验体系

神舟九号飞船的航天员系统增加了生理监测的指标，同时设立了20多种医学预案，一旦出现问题，能够进行天地协同，快速支持，保障航天员在飞行当中保持良好的身体状态；一旦出现紧急情况，也会得到及时的处置。

航空航天测控技术篇9

21世纪的今天，国际航空市场竞争越演越烈。在大型干线飞机领域，欧洲空客与美国波音两强争霸，完全垄断了市场；中小型支线飞机市场的竞争也已经进入了白热化阶段，许多发展中国家都将相对较小型的支线飞机工业作为发展本国航空工业的突破口。

1 航空测控技术概述

航空测控技术就是对数据的获取和处理，而数据处理的过程难以通过传统的人力计算方式，主要就是通过计算机进行计算。因此基于航空测控技术的以上需求，随着集成电路和超集成电路的发展，电子行业也在很大程度上推动了航空测控技术的发展。在我国，近些年来航空测控技术获得长足进步，目前仍呈现方兴未艾之势，随着电子技术、计算机技术等的迅猛发展，航空测控技术也将得到了很大的发展。

航空测控技术主要分为两类，一种就是对飞行仪器的轨道数据等进行测量，另一种就是对飞行器的工作状态等参数进行测量。在以往的航空测控系统中，我国使用的很多设备和技术都需要从国外引进，很大程度上依赖前苏联和俄罗斯。而在航空领域中，美国和俄罗斯是领军国家，这两个国家相比较，俄罗斯依靠的是先进的空气动力学，美国依靠的是先进的航空材料学。而我国的航空技术中，目前依然是技术优于材料的局面，在航空测控设备上，与发达国家还有一定的差距，但是在相关技术的理论研究上，已经处于了世界领先水平。这是我国航空测控技术的重要特点。

2 国内测控技术现状

航空技术作为当今世纪最重要的一门技术，也是衡量一个国家技术水平的重要的标志。测控技术是航空技术的重要环节，主要应用于对行器的跟踪上，航空技术和航空经济的发展主要得益于测控技术发展。因此，航空测控技术的发展趋势和前景对一个国家的航空事业的发展至关重要。

2.1 水平测量

水平测量法是采用水平测量点来反映装配情况。水平测量点是由工装按照工程设计要求，设计在装配型架上专门用于测量用途的专用指示器，在部件装配时落实在相应的部件表面规定的位置上。水平测量法实际上是将飞机理论模线转移到了产品部件表面的相应位置作为测量依据。因此，在测量过程中只要检查这些点的相对位置数据，就可以确定各部件的相对位置是否符合工程设计要求。因为水平测量是飞机出厂前的最后一道检验工序，因此水平测量法具有重要的地位，国内外对水平测量的规定也比较严格。目前国内各飞机制造厂主要采用的仍然是手工光学测量方法，利用气泡水准仪（经纬仪）配合标尺、铅锤等进行测量，与国外检测技术有相当差距，存在强度大、精度差、效率低等问题。

2.2 工业测控

工业测量系统，是指用于工业产品的质量检验及装配的经纬仪交会系统。它利用空间前开展测量工作，通过计算机实时地采集被测物体上各点的空间坐标，然后经过数据处理求得被测物体的有关参数，完成工业产品的质量检测以及指导装配工作。目前，国内仅应用于工装型架装配、检查、调整等方面内容，检测范围窄、测量速度慢、设备仪器利用率低，在水平测量等产品质量检测控制方面的应用尚未开展。

2.3 飞机运行状态实时测控

飞机的各种飞行数据、运动参数，发动机系统工作中的各种参数以及机载多种系统的参数，不仅要实时提供给飞行员以完成安全高效的飞行，还要提供给自动驾驶模块、发动机控制单元等各种现代化的智能控制系统。如发动机N1转速、发动机N2转速 、P3压力，滑油压力、扭矩、燃油压力指示、飞机姿态等信号，要实现全程实时无间断的采集、处理、传输、显示。我国航空测控也经历了逐步从机械指示发展到电子显示、信号处理单元从纯机械到数字、计算机系统的行业发展过程。但是整体技术还落后于国际航空大国，特别是在测控机载设备集成化、小型化、数字化方面还有待进一步发展。

上述是国内航空测控技术发展的现状，未来航空测控技术的发展方向是数字化、总线化、通用化、动态化和综合化，统称为“五化”发展方向。我国的航空技术研究，要学习和研究测控技术发展的趋势和发展，改进现在技术的不足和落后部分，运用科学技术和工业技术的发展，为航空工业的发展提供技术支持和趋势导向。

3 航空测控技术的发展前景和趋势

航空测控技术是航空科研的基础，贯穿航空产品科研、开发、生产、使用和保障的全过程，是衡量一个国家航空工业发展水平的重要标志之一。未来航空测控技术将继续向数字化、总线化、通用化、动态化、综合化方向发展。因此，要及时跟踪和了解航空测控技术的最新发展趋势。

3.1 完善和优化自动测试系统（ATS）的结构

作为测试技术物化成果的设备已经跨入（ATS）的发展阶段。为了实现互操作和经济的可承受性，满足广泛的测试系统和保障需求，正在进行最新的努力，最有代表性的是美国国防部（ATS）执行局的NxTest（下一代测试）计划。其核心是从自动测试设备（ATE）的软硬件、测试程序集（TPS）及其与被测单元（UUT）的接口等三方面提出通用构架，包括24个关键要素和开放性标准，计划2009年至2010年实现。一旦实现，航空测控技术将进入一个全新的发展阶段。

3.2 改进和发展新的测试技术和测试系统

近年来，并行测试、虚拟测试、综合仪器、新的测试语言标准、通用机载总线接口设计、通用测试接口适配器等新技术和新系统不断推出，丰富和改进了测试手段与能力。最有代表性的技术事件是纵向集成测试系统，合成仪器技术和保证测试性信息共享的新自动测试语言。纵向集成测试颠覆了传统的封闭式多级维护模式，把工业部门纳入保障体系，实现从生产到使用测试系统的一致性和一体化。

3.3 融合智能测试与测试性设计

现代测试系统不但在系统中采用了计算机，而且在系统组成中嵌入了处理器与计算机。如在传感器中嵌人计算机，可对测量到的信号进行A/D转换、修正、补偿等处理，将处理后的数字式数据直接送入系统的计算机中；也可在被测产品中嵌入测试用计算机，以进行所谓“机内测试”，或称“内置测试”，即BIT（Built-In-Test）。现代飞机大量采用机载BIT技术，利用这种技术可以及早甚至是飞行中发现、隔离和定位故障。BIT技术现正进一步向智能BIT或PHM发展。利用BIT、PHM技术，可将故障定位到现场可更换单元（LRU）、现场可更换模块（LRM），结合边界扫描技术（BCT），还可将故障定位到集成电路芯片。机内测试系统的性能与飞机上各种系统的测试性设计密切关联。测试性设计是设计部门的工作，但测试性设计的评估、测试性设计的实现却需要航空测试技术及其他相关专业的协同。如何采用并行工程的原则，与被测试产品设计同步，进行PHM的框架设计与细节设计，成为多专业融合的新兴技术分支。

4 结语

现代测控技术是现代工业技术中的重要支柱，现代测控技术的迅猛发展可以为整个社会技术的进步和产业的升级起到改造和提升的巨大作用，越来越多的创新、高科技测控自动化的成果得到广泛应用。现代测控技术的未来发展将朝着标准化、智能化、系统化及系统功能的综合性等趋势发展，并更加标准化、开放化、全球化，推动技术水平的提高。

参考文献：

[1]历维，张明.关于测控技术发展趋势的探究[J].中国科技投资，2013（5）.

[2]微凉，七丁.航空测控技术与设备应用调查报告[J].航空制造技术，2008（02）.

航空航天测控技术篇10

一、人类的航空壮举

当我们仰望天空的时候，总会发现时不时有飞机掠过。或许不少人会问，这样一个庞然大物，其质量少则数百千克，多则几十吨、上百吨，怎么能够如此自如地在蓝天上飞翔呢？飞行究竟需要具备哪些条件呢？

其实，关于怎样才能像鸟儿一样在蓝天上翱翔，我们的先辈们探索了数千年，设想和尝试了许多种飞天方式，但基本都以失败告终。直到1903年12月17日，美国的莱特兄弟驾驶着他们设计和制造的“飞行者”1号（图1），进行了时间不到1分钟、距离只有260m的人类历史上第一次持续而有控制的动力飞行之后，人类才真正从根本上解决了飞上蓝天的关键问题。此后，飞机越造越大、越飞越高、越飞越快、越飞越远，各方面的性能都有了翻天覆地的提高（图2～图5）。

实际上，无论是莱特兄弟设计的“飞行者”1号，还是现代的先进客机、战斗机、运输机……之所以能飞上蓝天，归纳起来是因为它们具备了飞行的3个最基本的要素：

（1）具有能产生升力的机翼，平衡飞机的重力（图6）；

（2）具有能提供拉力或推力的动力系统，平衡飞机的阻力（图6）；

（3）具有能控制飞机姿态的操纵系统，实现飞机按照预定的轨迹飞行。

莱特兄弟的第一次飞行，虽然飞行时间只有几十秒，飞行距离只有几百米，离地高度也只有几米，但他们的探索精神却永远值得我们学习，其成功一直激励着后人对航空航天的持续探索。

莱特兄弟的壮举，让人类开始漫步于天空，继而遨游于天宇。人们把这些能够在天空和宇宙中飞行的机器统称为飞行器。飞行器主要分为航空飞行器（简称航空器）和航天飞行器（简称航天器）。前者是指在空气中飞行的飞行器，后者是指主要在大气层外飞行的飞行器。而航模作为一种与航空器和航天器密切相关的模型，则既包括航空模型，又包括航天模型。在飞行器的发展过程中，航模发挥了重要的作用，无论是利用航模进行原理验证，还是利用航模完成载人飞机难以完成的飞行科目。现代无人机则与航模更是有密切的关系，不少无人机就是从航模发展而来的。

航空和航天技术都是高度综合的现代科学技术。力学、热力学、材料学是航空航天的科学基础；电子技术、自动控制技术、计算机技术、喷气推进技术和制造工艺技术对航空航天的进步起到了重要作用；医学、真空技术和低温技术则促进了航天的发展。上述科学技术在航空和航天的应用中相互交叉和渗透，产生了一些新的学科，使航空和航天科学技术形成了完整的体系。

航空航天的发展都与其军事应用密切相关，但人类在该领域取得的巨大进展对国民经济和社会生活也产生了重大影响，甚至改变了世界的面貌。如我们乘坐飞机旅行，使用GPS进行导航，收看海外电视直播，进行天气预报，这些都离不开航空航天的发展。航空航天科学技术是牵动其他高新技术发展的动力之一，航空航天工业是国民经济建设中的阳光产业，而航空航天产品则是附加值很高的高新技术产品。

二、翱翔天空的航空器

任何航空器要升到空中，都必须产生一个能克服自身重力的向上的力，这个力叫作升力。另外，航空器在空中的飞行还必须具备动力装置产生推力或拉力来克服前进的阻力。根据产生升力的基本原理不同，航空器分为轻于(或等于)同体积空气的航空器和重于同体积空气的航空器两大类。前者靠空气的静浮力升空，又称浮空器；后者靠与空气相对运动产生升力升空。按照不同的构造特点，航空器还可进一步细分，如图8所示。

1．轻于空气的航空器

轻于(或等于)空气的航空器包括气球和飞艇，它们先机出现。

（1）气球（图9）

气球一般无推进装置，主体为气囊，下面通常有吊蓝或吊舱。按照气囊内所充气体的种类，可分为热气球、氢气球和氦气球三种。

（2）飞艇（图10）

飞艇安装有推进装置，并可控制飞行。根据结构形式，可分为软式、硬式和半硬式三种。飞艇与气球的最本质区别就是它带有动力和操纵舵面，可按照预定的飞行方向飞行；而气球由于没有动力装置和操纵舵面，在水平方向只能随风飘移，但在垂直方向可以通过调节浮力的大小或改变质量的大小进行升降。

2．重于空气的航空器

重于空气的航空器靠自身与空气的相对运动产生空气动力升空飞行。常见的这类航空器主要有固定翼和旋转翼两类，另外还有像鸟一样飞行的扑翼航空器和新近出现的倾转旋翼航空器。

（1）固定翼航空器

固定翼航空器包括飞机（图11）和滑翔机（图12）。

飞机是指由动力装置产生前进推力或拉力，由固定机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器。滑翔机是指没有动力装置的重于空气的固定翼航空器。

滑翔机可由飞机拖曳起飞，也可用汽车等其它装置牵引起飞。部分动力滑翔机装有小型辅助发动机，无需外力牵引就可自行起飞，但滑翔时必须关闭动力装置。飞机和滑翔机最本质的差别在于大部分飞行时间内是否依靠动力装置。实际上，在莱特兄弟发明飞机之前，人类就已经发明了滑翔机，并为飞机的发明奠定了空气动力学和飞行操纵等方面的基础。

（2）旋翼航空器

旋翼航空器包括直升机（图13）和旋翼机（图14）。

直升机是指以航空发动机驱动旋翼旋转作为升力和推进力来源，能在大气中垂直起降及悬停并能进行前飞、后飞、侧飞、定点回旋等可控飞行的重于空气的航空器。直升机和固定翼飞机的最本质区别在于，直升机能够依靠旋翼垂直起降，对起降场地的依赖性很小；而通常意义上的固定翼飞机则只能水平起降，对起降场地的依赖性很大。相对于固定翼飞机，直升机飞行速度慢、震动大。

旋翼机是一种利用前飞时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力的旋翼航空器，全称自转旋翼机。

（3）扑翼机

扑翼机是指能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的航空器（图15），又称振翼机。扑动的机翼不仅产生升力，而且产生向前的推进力。

（4）倾转旋翼机

倾转旋翼机是一种同时具有旋翼和固定翼，并在机翼两侧翼梢处各装有一套可在水平与垂直位置之间转换的旋翼倾转系统组件的飞机。旋翼倾转系统处于垂直位置时，倾转旋翼机相当于横列式直升机，可垂直起降，并能完成直升机的其它飞行动作；旋翼倾转系统处于水平位置时，旋翼倾转机则相当于固定翼飞机。现在世界上唯一有实用价值的倾转旋翼机为美国贝尔公司研制V-22（图16）。

三、遨游天宇的航天器

航天器是指主要在地球大气层以外的宇宙空间，基本上按照天体力学规律运动的各类飞行器，又称空间飞行器。与自然天体不同的是，航天器可以在人的控制下改变其运行轨道或回收。航天器为了完成航天任务，必须具备发射场、运载器、航天测控和数据采集系统、用户台站以及回收设施的配合。

航天器分为无人航天器和载人航天器。根据是否环绕地球运行，无人航天器分为人造地球卫星和空间探测器。按照各自的用途和结构形式，航天器还可进一步细分（图17）。

1．无人航天器

无人航天器包括人造地球卫星和空间探测器。

（1）人造地球卫星

人造地球卫星是数量最多的航天器（图18，图19）。人造地球卫星一般由有效载荷和平台组成。有效载荷是指卫星上用于直接实现应用目的或科研任务的仪器设备，平台则是为保证有效载荷正常工作的所有保障系统。按照卫星的用途，可分为科学卫星、应用卫星和技术试验卫星。

（2）空间探测器

空间探测器是指对月球和月球以远的天体和空间进行探测的无人探测器，也称深空探测器。探测器的基本构造与一般人造地球卫星差不多，不同的是探测器携带有用于观测天体的各种先进观测仪器。

月球是人类进行空间探测的首选目标，世界上多个发达国家向月球发射了探测器（图20，图21），并进行了月球实地考察。美国和苏联早在20世纪50年代末就开始发射月球探测器，为1969年人类首次载人登月奠定了基础。

在行星和行星际探测方面，美国、欧盟、苏联和日本等国发射了多个探测器，对火星、金星、哈雷彗星、土星、木星、太阳及其星际之间进行了探测。

2．载人航天器

载人航天器是人类在太空进行各种探测、试验、研究及从事军事和生产活动所乘坐的航天器。与无人航天器的主要不同是载人航天器具有生命保障系统。目前的载人航天器分载人飞船、空间站和航天飞机三大类。

（1）载人飞船

载人飞船是载乘航天员的航天器，又称宇宙飞船。按照运行方式的不同，载人飞船分为卫星式载人飞船和登月载人飞船两类。前者载人绕低地球轨道飞行，后者载运登月航天员。苏联、美国成功实现了多次载人飞行，美国还实现了人类登月。美国的阿波罗计划是人类第一次登上月球的伟大工程（图22），美国也是目前仅有的进行过登月的国家。我国的载人航天计划采用飞船形式（图23）。“神州”号试验飞船由轨道舱、返回舱和推进舱组成。轨道舱是航天员生活和工作的地方；返回舱是飞船的指挥控制中心，航天员乘坐它上天和返回地面；推进舱为飞船的飞行和返回提供能源和动力。载人飞船的附加用途是为空间站接送航天员或运送货物。

（2）空间站

空间站是航天员在太空轨道上生活和工作的基地，又称轨道站或航天站。空间站一般采用模块化设计，分段送入轨道组装。空间站发射时不载人，也不载人返回地面，航天员和货物的运送由飞船或航天飞机完成。空间站的功能可以根据任务要求而变更或扩大，弥补了其它航天器功能单一的不足。苏联于1971年发射世界上第一个空间站。我国于2011年发射了第一个空间站――“天宫”1号（图24）。多个国家的空间站还在太空连接构成了国际空间站。

（3）航天飞机

航天飞机是世界上第一种也是唯一一种可重复使用的航天运载器，也是一种多用途载人航天器。20世纪七八十年代，美国、苏联、法国和日本等国曾经开展了航天飞机研制计划，但只有美国的航天飞机投入使用，并进行了长达30年的运行。美国自1981年成功发射其第一艘航天飞机“哥伦比亚”号（图25）之后，先后共研制使用了5艘航天飞机，其中“挑战者”号服役后因为发射失败而造成爆炸导致7名航天员全部丧生；“哥伦比亚”号服役后因为返回失败而造成爆炸导致7名航天员全部丧生；其余3艘都在2011年退休。航天飞机由一个轨道器、两个固体助推器和一个大型外挂贮箱组成，可以把质量达23 000kg的有效载荷送入低地球轨道。航天飞机提供了在空间进行短期科学实验的手段，有许多国家的航天员参加了航天飞机的飞行。

3．火箭和导弹

火箭与导弹是一类特殊的飞行器，它们均可在大气层内和大气层外飞行，但都只能使用一次。我国通常把火箭和导弹划分为航天器。

（1）火箭

航空航天测控技术篇11

一、飞行校验的定义

飞行校验是为了保障空中安全，通过配备专门校验仪器的飞行校验飞机，根据飞行校验的相关要求，设计、规定、检测、校正和评价各类通信、导航、监控装置的空中数据能力、容限和技术特性，并根据检测、校正和评价提交飞行校验文件的活动。飞行校验工作对中国民航通信导航监视系统的影响很大，其所需要监测的校飞的数据很多，工作量巨大任务艰巨。

二、民航通信导航监视设备校飞方案的价值分析

由于国民经济持续上升的态势，中国的航空事业尤其是民航飞行取得了很大的进展，利用飞行校验的技术检验民航与导航方面的监视设施尤为重要。由机检测活动中可能被外部各种因素的干扰，所以，合理设计有效、适宜的民航无线电导航监测系统校飞方法就相当关键。采用地面监测方法，风险管理效果并非最好，此时还必须进行设备金鼎标定与检查，因此对民航通信导航监测仪器来说，必须真正的充分发挥其作用，才可保障飞行的安全和稳定。

三、民航通信导航监视设备校飞方案的必要性

我国民航通信导航监视设备校飞，归根结底目的都是为了保证我国的民航安全。在进行校飞实验中，应至少满足民航通信导航设备正常运转，满足基本的操作安全，保证民航全体乘客的生命财产权益不受威胁。所以，民航无线电导航监测的校飞计划的科学编制变得尤为重要，其对机校验中所涉及的具体任务、职务责任、对象程序等都有着非常严格并且明确的要求，在实际应用中应该根据具体情况，合理地制定更具综合性的实际校飞方案，并保障方案的可行性与严谨性。

四、现阶段利用民航通信导航监控装置校飞方案的基本类型

1.投产校验主要是指为了全面掌握民航无线电导航监控装备的有效数据来源，技术人员必须在设备服役期或是更换设备时，对有关装备进行详尽的检查，核心就是根据实际所需要广泛获取有关的资料数据和技术数据。2.监管性校验重点是在飞机投产校验工作完成后，对符合规格的设计主体在开始工作之前和在实际工作过程中实施定期或是不定期的飞行试验。设置这一环节，核心目的就是为了能够全面掌握被试验对象的具体数据信息和实际应用状况，并从中发现校验对象在实际使用过程中存在的各类问题，从而有助于工程技术人员和有关部门更好地了解试验状况。3.周期性校验主要是指为判断校验对象在此阶段是否能够适应新的飞行要求，并能够在近期内连续不断地完成设计工作而所进行的校验工作，通过定期或是不定期校验检查飞机状况和系统工作状况，对存在一定问题的航空器第一时间解决。4.针对性效验一般是指当航空器在发生了某些情况时，针对主要问题进行针对性的航空校验工作，例如：在航空器行驶过程中究竟发生了什么事；航空器上电子设备的校验和系统更新工作；超过三个月未使用的电子设备，必须进行二次飞行试验；以及飞行设备在飞行中途发生信号突变的情形等。

五、民航通信导航监视设备校飞方案的有效性研究

1.准确定位所属民航通信导航监视设备校飞实施单位的职责在民航无线电导航与监控装置的校验质量中涉及的部门单位数量相当多，其校验品质的好与差对飞行管理有着非常直接的作用。所以，国家航空运输部门必须在编制科学规范的校飞方案的基础上，组织有关部门和机构做好工作任务的二次确定。例如：民航通信导航监视系统校飞需要相关的机构，其基本职责任务是出具民航无线电导航监控系统飞行校验的申请报告，根据具体校核情况作出逐一确认、技术系统升级和开放的申请等，并适时就校核问题作出调整。2.准确定位飞行校验主体对象我国的民航机构为了切实提升民航无线电导航监视系统校飞项目的准确性，还必须在具体实施程序中采用语言描述或者图表的方式加以校对，让每个工作都处在控制范畴之内。一般情形下，民航无线电导航监测仪器的飞行校验主要内容包括：校验对象的基本信息和当时所使用的相关仪器信息。这里所说的校验对象基本信息主要是指站台内有关设备的资料，包括名称、生产厂商、仪器类型和当时所在位置的经纬度等。3.熟练掌握民航通信导航与监控装置飞行校验的工作程序民航部门人员在对民航通信导航监视系统实施具体的校飞试验活动中，必须确定有关人员熟悉和了解飞行校验项目中所要求的技术项目路程。通常，有关人员在对民航无线电导航监控系统实施的飞行校验前期分析活动中，须充分地依据程序和按照国家规定对飞行校验的有关事项作出逐一确定。但必须关注的是，由于不同种类的设备系统根据其具体要求进行校验的项目可能有不同，因此，在所有待飞行校验事项都明确下来之后，相关机构人员必须严格地按照相关要求，对飞行校验项目给出明确的数据指标规定，根据现实情况确定适合于该领域民航无线电导航监视系统的飞行校验项目。由于在制定民航通信导航监视设备飞行校验措施方案过程中要联系到多个空间方面的因素，所以民航有关部门必须在开始实施民航通信导航监视设备的飞行校验措施时，就充分考虑到空间问题，并由此提高飞行校验措施的时效性和科学性。4.完善民航的无线电导航监控装置及飞行校验报告的系统编制工作人员在进行民航无线电导航监控系统的空中校验操作后，有关设施机构将根据工作人员提供的空中检测信息结果，对此次民航无线电导航监控系统空中检测报表进行编制，由此将充分保障空中检测报表的准确度和真实感。与此同时，飞行校验报表中所考虑到的其余信息，还包括有关空中校核工作的统计状况、台站信息、校飞活动中各工程项目的有关图标和对自然气候、雷电性能的防御评价等。5.确保飞行校验文件的编制在此过程中必须注意飞行校验报告的撰写，确保生成高质量的飞行校验报告。详细的说，如果要达到以上的目标，首先必须进行的是对所有飞行校验过程的基础资料和数据进行科学总结，不论是基础资料，或是统计数据，甚至是相关的图表信息，都必须总结进去，因为这样对于实际的研究信息来说是比较全面性的；同时必须注意在飞行校验过程中所可能出现的问题，并且探讨问题的根源，进而探讨解决办法，这样，信息就能够融入实际的研究体系中去；然后，须针对所有飞行校验的过程进行整体的评价，并且根据评估报告的内容进行，预计校飞过程的寿命年限，这样才能促进飞行校验报告向着较为完善的目标成长与提升。对实际飞行校验人员来说，必须培养良好责任心和风险管理能力，保持良好的职业道德，严格按照职责的要求做好自己本职工作，经常反思自身存在的缺点，培养严谨的专业技能和良好的职业素养，以期带动实际的飞机校验文件的编制向着更为优质的目标成长与提高。

六、民航通信导航监视设备校飞方案所采取的有效防雷措施

1.提高工程维修队伍的应对能力无线电导航监控系统非常容易遭受雷雨气候条件的干扰，导致设备事故的出现。为此，各地各单位要充分利用业务学习和技术培训，共同学习研究应对设备雷击问题的解决办法，经常开展设备事故抢险抢修应急演习，提高装备维护人员处置问题的能力，确保恶劣条件下设备事故能得到及时处理，保障无线电导航监控设施的安全运行。2.加强对地面通信导航与监视装置的监控力度技术保障部门要根据自身运行实践，综合不同气候下对设备工作的危害，并根据《民航飞行通信导航监控防雷技术规范》《有关进一步加强雷雨天气条件空管安全保障工作的通告》等有关法律法规，事先准备好保护无线电导航监控装置的保护措施，并做好对装置的巡视与测试，尤其是针对布设广泛、维修难度很大的边远站，必须加大仪器的巡检频率，准确监控仪器运行情况。3.健全完善雷电防护系统现阶段仅通过避雷针等设备来防止雷击，已无法对实现设备抗直击雷的目标，还必须根据无线电导航监测装置的特点、防磁抗压功能等设置适当的雷电防护系统，实现与自身的防御，利用接闪装置、引下线、接地系统释放的闪电热量，防护户外设施；并完善供电导线保护、信号线防护、电气屏蔽等装置的安装，做好室内设施防护。4.增强风险预警意识值班人员及时与气象管理指导中心人员做好信息沟通，以掌握最近期内天气状况；同时，通过分析以往雷电季节对地面通信导航监控设施的危害，以及雷雨天气危险源头，及时制定风险处理对策。在无航班的状况下，遇到强烈雷雨天气及时关闭设施，以避免装置损坏；并委托专业避雷企业，提出设施防雷预案。

七、民航通信导航监视设备校飞方案实施防雷处理的意义

通讯导航监控技术设备普遍应用了现代数字通信科学技术和计算机科学技术等，其核心部件和器件使用了大型的嵌入式集成电路等微元器件，集成化程度高、体积小、耐低压、最大通过流量也只有微安，因此对压力（电流）的冲击比较敏感，非常容易感应雷电过电压造成破坏。但一般而言，通讯导航监控装置为发挥自身功能，一般都设置在地势较高的地方和开阔地区，如高频装置、雷达技术装置等多设在山顶处，由于高出了周围建筑，再加上其接地电阻也较低，在雷暴等天气状态下非常容易受到雷击危害。甚高频、雷达等信息技术、导航装置目前主要为进口装置，价格昂贵，配件和修理费均较高昂，购置和保养周期较长，所以防雷对通讯导航监控装置来说尤为重要。暴雨天气对地面通信及导航等监控装置都存在着很大的破坏力，如果装置由于雷雨天气等因素而产生故障，将对地面管制指挥工作产生重大影响，导致不安全事件的发生，也会危及空中安全。因此，雷雨等恶劣气候环境已成为通信导航设施故障的高发时段，设施的保养和防雷工作尤其重要。

八、结语

通过切实有效的民航通信及导航监视设备飞行校验工作，能够显著提高我国民航飞机的安全性和稳定性，而且进一步对通信、导航和监视设备的空中数据实施了全方位监管检验。因此，应对当前中国民航通信导航监视装备的校飞计划加以合理编制，通过各种途径和方法来提高校飞项目实施的效率。为国家民航事业的发展做好保障。

参考文献：

[1]杨美荣.民航通信导航监视设备校飞方案的有效性分析[J].中国航务周刊,2022(25):56-58.

[2]廖强.探究民航通信导航监视设备校飞方案的有效性[J].科技创新导报,2020,17(14):121-122.

[3]徐丽娜.民航通信导航监视设备校飞方案的有效性探析[J].科技创新导报,2019,16(32):6+8.

[4]商丽.基于民航通信导航监视设备校飞方案的有效性研讨[J].中国新通信,2018,20(23):44.

航空航天测控技术篇12

无人机航测遥感技术是继卫星遥感、飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术，在应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等方面得到广泛应用。它是一种机动灵活、可以实现快速响应的一种航测技术。但也存在影像重叠度不规则、像幅小、影像倾角大、旋偏角大，影像有明显畸变等问题，这些情况都对现有无人机航测技术提出了挑战。

低空无人机航摄遥感是以低速无人驾驶飞机为空中遥感操作平台，用彩色、黑白、红外、摄像等技术从空中拍摄地表地物、地貌影像数据，并用计算机对影像数据信息进行加工处理。汇集了遥感、通讯、GPS差分定位、遥控等技术与计算机软件处理技术的新型应用技术。

随着经济建设的迅速发展，我国诸多部门都已拥有了大量的卫星遥感影像和传统航空摄影数据，但对局部地区急需的实时性、机动性、高分辨率遥感数据的需求趋势也明显增加。相对于传统的以卫星、大飞机为搭载平台的遥感数据和影像资料获取大范围的地理国情信息，低空无人机航摄遥感更具有机动、灵活等优点，使得该系统在小区域测绘和应急数据获取等方面具有独特的优势。

1 广阔的应用领域

最近几年，随着国家遥感、测绘技术的大力推动，低空无人机航摄遥感技术逐渐应用于国家基础测绘、数字城市建设、生态环境监测、国土资源治理，矿产资源合理开发利用、土地利用调查、海洋环境监测，水利资源开发利用、农作物监测与评估、自然灾害预防、城市规划与市政建设、森林防火保护、公共安全、国防事业、数字地球等领域。

2 特殊的优势特点

低空无人机航摄遥感具有以下几点。

2.1 快速高效

针对应急测绘的项目，由于时间紧、任务急、情况特殊等，如：山体滑坡、洪水泛滥、森林救火、海上污染等自然灾害的发生，特别是2008年5月12日四川汶川、北川和2010年4月14日青海玉树发生大地震后，急需灾区实时影像资料用于灾情分析和救援工作的开展，这种紧急情况下，利用低空无人机航摄遥感技术就起到非常重要的作用，能够在最短时间内获取高清晰影像数据，以利于救灾指挥、灾情评估及灾区重建的规划和设计需要。

去年，安徽省测绘局利用低空无人机遥感技术对合肥市周边地区进行秸秆焚烧监察活动。通过获取的正射影像处理和分析，准确评估秸秆焚烧的地点、面积、危害程度等，对合肥市政府有效治理秸秆焚烧对空气、航班的影响起到非常重要的作用。

2.2 机动灵活

在测绘工作中，低空无人机快速出击的响应能力是应急遥感测绘有力的保障，低空无人机因为机身设备轻便、运输灵活、越野能力强、对起降场地要求低、起降方式多种多样，而且安装、调试、起飞作业快捷等优点，得到广大用户的满意和广泛应用。特别是在山高、地形复杂、客观起降条件差的情况下，使用大飞机航空摄影较为困难的地区，应用低空无人机就可以快速获取高精度、高清新影像数据资料，极大提高测绘成果的实效性，提高了测绘应急保障服务能力。

2.3 分辨率高、处理速度快

低空无人机航摄遥感数据分辨率可达到0.1～0.5 m，相对卫星影像数据具有很大的优越性。数据采集处理速度快，目前可达到一个工作日单机3架次航空摄影100 km2，及时为政府和用户单位提供地理信息数据。去年上半年，我院利用低空无人机航摄遥感技术顺利完成了金寨县天堂寨镇40 km2和金寨县产业园60 km2范围1∶1000比例尺地形图测绘工作。特别是天堂寨镇属于大别山区，测区内地形复杂多样，最高海拔800多米，相对高差200多米，利用常规航空摄影方法在30个工作日内完成测绘任务，显然不可能。因此，我院利用无人机技术在一个工作日内就获取了天堂寨镇40 km2的全部影像数据，再经过数据处理、像控测量、加密、采集、调绘、编辑等工序，最终在预定工期内，将合格的地形图资料提供给天堂寨镇，得到了镇领导的高度评价，为我们测绘行业也赢得了荣誉。

2.4 运行成本低

低空无人机航摄遥感数据不仅具有卫星影像数据的价值，而且具有大飞机航空摄影的快速采集优势。低空无人机不需要大飞机那样的专业停机场和专业的驾驶员班组，储存、运输、飞行作业均方便快捷。而且根据高性能自动处理技术，在短时间内完成航摄数据的预处理，精加工以及数据快速输出等，不仅缩短工期，而且整体费用得以极大的降低。

3 先进的技术水平

低空无人机航摄遥感得到国土资源部、国家测绘地理信息局的大力支持，在全国各省测绘局系统进行全面推广，同时研究单位加大研发力度，逐步建立起了低空无人机服务体系，真正解决运行维护、专业培训、技术更新、售后服务等工作，建立了更加完善的低空无人机系统，整体技术水平和影像数据处理能力都得到很大的提高。

目前，我国低空无人机已广泛应用于工业、农业、交通、水利、国防、土地等行业，特别是低空无人机航摄遥感系统已实现了雪域高原上的航空摄影测量，开创了像青藏高原等特殊地区无人机测绘遥感技术应用的先河。另外，我国低空无人机航摄遥感系统基于GPS导航控制的定点曝光摄影和飞控系统控制的自动旋偏修正技术，采用了高精度几何检校标定的小型数码相机或扫描仪，作为机栽遥感设备，再通过影像自动识别、快速拼接、镶嵌软件，实现影像数据的快速处理，完成的航摄影像数据基本满足1∶500～1∶2000大比例尺测绘需求。当今，我国低空无人机航摄遥感技术已达到国际领先水平。

4 良好的发展前景

目前，我国正处于快速发展时期，各行各业对测绘的需求与日俱增，各领域规划、建设都离不开先进的测绘技术支持，大力开展低空无人机航摄遥感技术推广应用，是更好更快为国民经济建设提供实时地理信息数据的重要手段，为领导决策提供支持和信息服务。另外，以低空无人机航摄遥感为载体，以权威、精准数据为基础，为政府和公众积极参与我国各行各业建设和管理，提供了新颖、直观、可视化的服务平台，对于我国其他行业的发展提供有力的测绘保障。

总之，开展低空无人机航摄遥感技术推广应用，是推进我国测绘科技自主创新的重要举措。随着我国经济建设的发展需求，特别是国土资源部提出国土资源信息化“十二五”规划，建立全国国土资源遥感监测和地理国情监测以及加快推进经济社会各领域信息化建设等要求，今后低空无人机航摄遥感技术的应用空间将更加广阔。

参考文献

[1] 陈玲，潘伯鸣，曹黎云.低空无人机航摄系统在四川地形测绘中的应用[J].城市勘测，2011（5）.

[2] 王新，陈武，汪荣胜，等.浅论低空无人机遥感技术在水利相关领域中的应用前景[J].浙江水利科技，2012，11：172.

航空航天测控技术篇13

中图分类号：V647 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.10.072

Abstract Aerospace fault diagnosis is the key to ensure the space work smoothly， this paper starts from the development of aerospace fault diagnosis and fault tolerant processing technology， the shortcomings of the aerospace fault detection in the presence of are analyzed， and combined with the specific problems of fault-tolerant processing technology design， is very important to enhance the level of fault treatment in spacecraft.

Keywords aerospace fault； detection； fault tolerant processing technique

0 引言

自从1903年俄国科学家齐奥尔科夫斯基发表《用喷气装置探测宇宙空间》，并从理论上论证采用多级火箭可以克服地球引力进入太空之后，特别是在哥达德、奥伯特、布劳恩、科罗列夫等一代科学巨匠的不懈努力之下，飞向太空终于在20世纪中叶从梦想变成了现实。

1 航天器故障的主要特点

1.1 航天器故障的危害性较大

航天器无论质量还是体积都足以对人的安全构成较大的危害。因此，航天器如果结构较为复杂，则很有可能在使用的过程中产生质量层面的问题。此外，航天器的元件比较容易产生质量故障。因此，航天器对精密仪器的质量要求较高，如果航天器在精密性仪器产生质量方面的问题，将会使航天器难以根据固定的模式进行故障的处理，也无法保证航天器可以提前结束对故障性因素的处理。还有一些航天器在实施任务处理的过程中，并不能保证当前的实用技术可以适应系统的技术处理方案，使得一些航天器在应用的过程中可能产生坠亡的问题，导致航天器的应用过程出现一系列的经济损失。航天器如果产生较为严重的质量问题，不仅会在问题的发生阶段出现质量问题，也很有可能影响到后来的技术研制工作的计划，使航天器的后续使用难以得到有效的保证。

1.2 航天器运行环境较为特殊

航天器在使用的过程中，难以保证具备足够的使用性能。因此，必须随时对航天器应用过程中的技术细节加以调整，使航天器具备充分适应运行环境的特点。此外，要结合航天器使用过程中的运行轨道特点，对全部的空间环境加以分析，使航天器可以在空间环境的带动之下进行运行性能的有效控制，保证航天器可以在操作的过程中凭借动力因素的特点加以技术性处理。航天器的运行还受到温度因素的影响较多。因此，航天器必须能够有效的针对噪音问题进行运行环境的适应，而技术应用过程中的电磁干扰等问题很有可能在外部因素的影响下发生变化，最终造成航天器的运行环境发生改变。航天器在应用的过程中，所处的整体外部环境与航天器生产过程中的日常环境并不一致，因此，航天器很有可能在元器件的质量发生问题的情况下受到零部件质量问题的干扰，造成零部件难以在实验过程中正常运行，形成较为强烈的质量问题。

1.3 航天器本身资源有限

航天器在运行的过程中，必须使用计算机系统对诸多资源因素加以研究和处理，因此，所有的计算机配置工作，都必须保证在能源处理过程中实现配置方案的优化。除此之外，必须结合全部的能源应用特点，对燃料质量控制过程中的故障分析机制加以研究，使全部的故障诊断工作都可以在容错技术的有效支持之下进行故障诊断机制的重构。此外，必须结合故障诊断技术的有效性分析结果，对全部的故障诊断机制加以研究，因此，航天器在诸多事务共同影响之下，难以预留足够的空间用来应对航天器的资源处理问题，也难以保证适应航天器运行模式的变化问题。还有一些航天器的资源储藏工作必须保证与航天器的运行技术相适应，因此，航天器在进行运行可靠性分析的过程中，必须使全部的应用技术都能与资源储藏现状相适应，这就使得航天器的资源储藏问题难以有效的保证与航天器的其它飞行性任务相适应。

2 航天器故障检测工作中存在的问题

2.1 信息资源融合角度的故障处理问题

目前，一些航天器在故障处理机制的设计过程中，并没有充分按照传感器的运行方式进行惯性因素的设计，使得一些传感器只能在技术层面上应用较差处理的方式进行信息资源的处置，无法从根本上适应传感器的应用技术要求。传感器的信息资源是保证航天器应用质量的关键。但是，一些传感器由于信息处理领域存在不确定性问题，难以保证传感器对诸多有效的信息资源实施完整的处理，也无法使传感器可以将信息资源以互补的形式完成设计，因此，必须通过互补性机制构建的方式进行传感器的不确定性因素的分析。但是，很多航天器在技术处理过程中，并不能从信息资源价值的角度实施航天器故障的有效分析，使得很多的航天器难以从故障处理有效性的角度进行航天器性能的控制，使得一些航天器只能简单的凭借传感器的基础性能进行故障处理机制的构建，难以保证航天器可以有效的整合全部信息资源的价值。还有一些航天器在处理故障因素的过程中，难以保证信息资源具备足够的有效性，使得信息系统无法完整的保证与信息利用机制相适应，造成很多信息资源的可信度难以得到充分的保障。

2.2 航天器闭环系统存在诊断技术问题

航天器在应用技术的选择方面，具备很强的复杂性，此外，航天器的控制系统不仅需要对常规的控制技术加以处理，还必须对航天器的全部组成构件加以研究。因此，所有的航天器都会在使用故障因素的影响下产生工作系统的紊乱。除此之外，必须对系统已经产生的故障进行分析，并对系统全部的运行故障进行关联机制的控制，使后续的系统运行活动可以在具备更强关联性因素的特点下进行故障处理机制的构建，确保故障能够在处理的过程中更加有效的同数据资源相适应。但是，一些航天器的避免系统并不能对诸多的航天器分支系统进行技术性处理，造成很多的航天器资源难以适应部件运行过程中的技术应用要求。还有一些航天器难以在使用的过程中对相关故障性因素实施处置，使得很多的部件运行程序难以在检测技术运行时间的有效控制下进行任务的处置，造成很多任务难以有效的凭借检测技术的应用特点进行测量机制的构建。还有一些航天器在闭环系统的质量诊断方面，并不能保证对闭环系统的全部的信息资源实施有效的采集处理，造成很多的闭环系统难以结合故障的具体存在特征进行信息检测机制的处理，最终导致很多的检测技术难以适应系统运行状态的控制要求。

2.3 模型诊断技术的应用不足

目前，很多航天器在实施诊断技术应用的过程中，都将硬件资源的质量控制作为工作的重点，这虽然能够保证诊断技术的应用可以增强航天器的技术处理质量，却容易导致很多的航天器无法在系统复杂性因素的影响下进行运行水平的提高。还有一些硬件资源在进行可靠性研究的过程中，并不能对已经产生的故障信息实施新型技术的重构，导致很多的信息资源无法应对现阶段的刚性需求。还有一些航天器必须对体积较大的液体燃料资源进行质量控制，导致很多的燃料处理程序难以适应动力基础的处理要求，虽然很多的模型诊断工作都可以适应燃料箱的技术应用特点，却难以充分保证所有的动力学模型都可以在航天器的质量控制过程中实施有效的技术性处理，也难以使全部的模型诊断技术可以在故障处理过程中实现诊断水平的提高。

3 航天故障诊断和容错处理技术的实践方案

3.1 运用信息融合技术实施故障诊断

首先，必须对航天器运行过程中的全部信息融合技术进行整合处理，使信息资源的控制工作可以在融合技术的有效支持之下实施传感器的质量控制。除此之外，必须对全部的传感器装置实施惯性因素的有效判断，以便传感器装置的诸多容错技术都可以在不同类型的传感器装置共同影响下实现容错技术的合理控制，提升传感器运行过程中的信息资源价值。在应用传感器对大量信息实施处置的过程中，必须保证所有的信息资源可以适应信息采集程序的要求，使全部的信息都可以在航天器运行过程中产生足够的互补性影响，确保所有的信息采集机制能适应资源互补性处理的要求。要加强对多种类型的传感器资源的关注，使传感器可以利用互补机制进行信息采集模式的适应，确保所有的信息资源都可以结合传感器应用程序的要求进行合理的分析机制的处理，切实保证传感器能够在有效的整合分析过程中实现信息资源处理质量的提高。

3.2 完善闭环系统质量控制机制

首先，必须加强对航天器运行过程中系统复杂性的关注，通过系统各类组成部件的有效分类管理，对航天器质量控制工作推进过程中的系统复杂性加以研究，使所有的系统质量控制工作都可以结合系统正常运行的技术性要求实施处置，以便系统可以有效的应对质量控制工作推进过程中的各项故障特点，并使全部的数据处理机制可以同数据运行的异常特点保持一致。在完成故障传播机制处理之后，必须对全部的系统运行质量关联性特点实施传播技术的处理，使得很多的故障性因素难以根据故障的实际特点对故障的实际呈现状态加以控制。因此，必须结合闭环控制技术的运行要求，对系统之间的各个组成部件是否具备足够的关联性加以研究，使后续的系统故障特点能够在传播模式的影响下得到更好的处理，保证数据资源的全部处置工作可以适应系统的关联性运行特点。

3.3 提升模型在航天器故障处理中的应用深度

首先，必须对航天器的所有组成材质进行质量可靠性分析，使后续的硬件资源可以结合系统的复杂性特点进行航天器的质量控制，保证航天器可以有效的增强全部的成本工作执行要求。其次，技术性因素的控制必须保证同成本控制的要求相适应。可以结合模型应用程序的特点，对故障诊断过程中的信息重构技术加以分析，使航天器的运行工作能够同全部的燃料装置形成结合，共同保证航天器装置可以在力学模型的技术指导下加以处置。

4 结论

容错技术和故障诊断技术是保证航天器运行质量的重要技术，深入地分析航天故障诊断技术的发展历程，并集合航天工作中的主要技术性问题进行容错处理技术的设计，能够很大程度上增强容错处理技术的实施质量。

参考文献

[1] 胡绍林，孙国基.基于系统仿真的故障检测与诊断技术[J].系统工程理论与实践，2014.21（6）：8-14.