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遥测系统是中国科技名词。

世界三大汉语词典分别是中国大陆的《 汉语大词典[1]》(共13册,5.6万词条,37万单词)、中国台湾的《 中文大辞典 》(共10册,5万词条,40万单词)以及日本的《 大汉和辞典 》(共13册,4.9万词条,40万单词)。汉字是记录汉语的文字[2],它已有六千年左右的历史,是世界上最古老的文字之一。

名词解释

遥测系统(telemetry system)是指具有对一定距离的被测对象的某些参数进行测量、传输和处理功能 的系统,即是将对象参量的近距离测量值传输至远距离的测量站来实现远距离测量的系统。遥测系统一般由输入设备、数据传输设备、终端设备三大部分组成, 如概述图所示。其中,数据传输设备包括把从输入设备来的多路信号进行多路复用、发射、接收和分路的设备。遥测系统的工作原理涉及信息采集、信息传输和信息处理等方面。遥测系统实质上是一类多路数据传输系统系统。为了能用一个信道来完成多路信息传输,可采用多路传输技术。

工作原理

遥测系统的工作过程分为航天器上的发送端和地面的接收端两个部分。在发送端,首先由传感器将参数信号转换成弱电信号,再由信号调节器将其放大为适合采集的规范化电压信号,然后由多路信号调制器将多路已规范化的信号按一定体制组合形成适合单一信道传送的群信号去调制发射机的载波,最后调制后的信号经发射机功率放大后送发射天线发射到空间。在接收端,信号经无线电链路传送到接收端后,首先由接收天线送入接收机进行载波解调得到群信号,再经多路复用解调器恢复出各路遥测信号送处理设备进行记录、显示和数据处理。

多路传输技术又称多路复用技术,方法有频率划分法(简称频分)、时间划分法(简称时分)、编码划分法(简称码分)和空间划分法(简称空分)。实际的遥测系统都是把被控对象所在地选作发送端,测量站作为接收端,两者之间通过通信设备用信道连接起来(见图2)。发送端有传感、变换、采编、存储、记录重放和发送等设备。接收端有接收、解码、显示、记录和数据处理等设备。传感器用来将被测对象的参量信息变换成电信号或其他便于传输和使用的信号。变换器又称匹配器,它的主要作用是将传感器输出的信号变换成适合于多路传输的电信号,并有提高系统线性、进行温度补偿和实现数据压缩等功能。采编器又称编码器,它的作用是将各变换器输出的多路参量信息采集在一起,编辑成便于发送和接收的信号。为了在接收时能区分各路参量信息,可采用时分制、频分制或码分制。存储器用来将暂时不需要或不能传送的数据存储起来,留待适当的时机重放记录,发往测量站,或设法加以回收。遥测系统中最常用的存储器是磁带记录仪和数字磁带机。发送器又称发射机,它的作用是将编码器输出的信号进一步变换成适合于长途传输的电信号。

分类

按照传输信号类型的不同,遥测系统可分为模拟遥测系统和数字遥测系统。模拟遥测系统所传输的信号为模拟信号,因此,当遥测参数中有数字参量时,不需对其进行变换,仅将其视为模拟参量传输即可。当遥测信号有模拟信号时,数字遥测系统需要先将模拟信号采样编码变为数字信号后方能传输。

按照信道多路复用方式或者信号分割参量方式不同,遥测系统可分为频分制、时分制和包分制。其中,频分制和时分制历史悠久和应用广泛;包分制作为一种新的遥测方式,近年来逐步被采用。

频分制记将各路信号调制到不同频率的副载波上,分割的参量是信号的频率。为防止混叠,各副载波的频率间隔应取得足够大。采用频分制时,首先使用多路副载波调制器对信号进行调制,然后再用相加器将其合成为群信号;在接收端,先用一组带通滤波器将群信号分拆为多个调制信号,再用相应的副载波解调器对各个信号进行解调,在频分制遥测系统中,多路复用调制器为各路副载波调制器及接于其后的相加器,多路信号解调器为各路的分路带通滤波器及副载波解调器。频分制的优点是设备简单,但容量小,精度低,抗干扰能力差,适用于测试参数较少(少于30个)的应用场合。

时分制是将各路信号安排在不同的时间段,按一定的时间顺序依次传输,分割的参量是信号占用的时间。其原理是通过对信号进行采样,产生在时间上互不重叠的多路信号采样点序列以便通过单个公用的信道传输信号。信号采样的基本要求是满足采样定理。时分制的基带信号是脉冲信号,按调制方式不同可分为脉冲幅度调制(PAM)、脉冲宽度调制(PDM)、脉冲位置调制(PPM)和脉冲编码调制(PCM)。其中,PAM是共用的基础。当需要进行PDM、PPM和PCM时,首先需要将信号进行PAM,然后再将得到的PAM序列送相应的调制器进行调制。PAM的本质是对多路信号的同步采样,多路复用调制器的功能相当于数据采集系统中的多路隔离开关和采样保持器。PCM是应用最为广泛的遥测系统,其编码过程类似于A/D转换器的功能。经时分制变换得到的信号传输时仍需经载波调制。时分制的优点是容量大、精度高和抗干扰能力强。虽然其设备相对较为复杂,但设计时因可选用许多采样器和A/D转换器等专用集成芯片而变得相对简单,因此,应用于航天器的遥测系统多为时分制的数字系统。

包分制,也称为分包遥测,是依据开放系统互连模型(OSI)开发出来的,以分包的方式进行数据的分层动态管理。与PCM遥测等端对端数字遥测系统相比,分包遥测最显著的特点是多信源和多用户的开放性。因此,分包遥测需要通过复杂的流控制过程解决如何把不同长度、不同速率、不同地址(源端和终端)和不同传输要求的数据组织在一起并实现传输后的正确分离问题。分包遥测过程可分为包装、分段和传送3个层次功能。包装是将需要传送的遥测应用数据分包成若干个标准数据单元(称为遥测源包)。遥测源包是由应用数据加上包头制成的。包头的作用在于识别不同的应用过程和标明同一应用过程包序列中的相对位置以及其他勤务信息。分段是将过长的遥测源包分成若干段,并在每段前面加上段头构成遥测段。同样,段头的作用也是用于识别该段。传送是将遥测源包或者由经过分段后形成的遥测段加上帧头构成遥测帧,也是分包遥测面向传输过程的关键环节。帧头除了提供识别帧功能外,还具有提供虚拟信道的功能。所谓虚拟信道,是一种使多信源、多用户分享同一物理信道的传输控制机制。传送层通过统一分配传送帧头的虚拟信道识别码,使不同用户应用数据分时交替占有物理通道,从而解决长数据源垄断信道问题。经分层处理后的遥测帧还需通过信道编码进行纠错编码处理后方能调制发送,遥测中采用的信道编码方案是R—S码为外码、卷积码为内码的级连码。与网络系统协议类似,分包遥测的基本思路是分层和标准数据单元,要处理的核心问题是多信源多用户的识别和组织方法、有效利用信道能力的源控制、层间传送和信道传送的差错控制以及必要的操作业务。

参考文献