Codeofchina.com is in charge of this English translation. In case of any doubt about the English translation, the Chinese original shall be considered authoritative.
GJB 1198 consists of the following eight parts under the general title of Telemetry tracking command and data handling for spacecraft:
——Part 1: PCM telecommand;
——Part 2: PCM telemetry;
——Part 3: Telemetry channel coding;
——Part 4: Ranging;
——Part 5: Radio frequency and modulation;
——Part 6: Packet telemetry;
——Part 7: Packet telecommand;
——Part 8: Onboard data handling interface.
This part is Part 4 of GJB 1198.
This part replaces GJB 1198.4-1991 Telemetry tracking command and data handling for satellite Ranging.
The following main changes have been made in this part with respect to the previous edition:
a) All frequency bands other than UHF(2GHz) frequency band which has been kept and improved are canceled;
b) As the four working modes of the transponder in the original edition are not completely the same as the actual working modes of the model, this revision is made according to the actual working modes;
c) The working system of the transponder is changed to: there shall be two working systems: "coherent" and "non-coherent". Injected data are added to the transponder uplink besides telecommand while temperature and output power related to measurement accuracy are added to the downlink telemetry information.
This part was proposed by China Aerospace Science and Technology Corporation.
This part is under the jurisdiction of China Astronautics Standards Institute.
This part was firstly issued in October 1991, and firstly revised this time.
Telemetry tracking command and data handling for spacecraft
Part 4: Ranging
1 Scope
This part specifies the requirements for S-band ranging system, transponder and modulation characteristics.
This part is applicable to spacecraft using S-band telemetry tracking command system for ranging. The ranging system using service frequency band can also refer to it.
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part. For dated references, subsequent amendments (excluding corrections), or revisions, of any of these publications do not apply to this part. However, parties to agreements based on this part are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated references, the latest editions apply to this part.
GJB 727A-1998 Terms and acronyms of space tracking telemetry and command system
GJB 1198.5A-2004 Telemetry tracking command and data handling for spacecraft Part 5: Radio frequency and modulation
3 Terms and definitions
For the purposes of this part, the terms and definitions established in GJB 727A-1998 and the following ones apply.
3.1
ranging tone
sinusoidal wave signal for ranging
3.2
major tone and minor tone
tone with the highest frequency in a group of ranging tones is called the major ranging tone (major tone for short), while remaining tones are called the minor ranging tone (minor tone for short)
3.3
ranging tone on link
ranging tone used for channel transmission The tone with the highest frequency is called the major ranging tone on link and the remaining tones are called the minor ranging tone on link.
3.4
maximun unambiguous range
unambiguous range corresponding to the lowest frequency tone in a group of ranging tones
4 Ranging system
4.1 Main performance of ranging system
The main performance requirements of the ranging system are as follows:
a) Uplink frequency: 2025MHz~2110MHz;
b) Downlink frequency: 2200MHz~2290MHz;
c) Number of ranging tones: 7;
d) Random ranging error generated by ranging equipment on spacecraft: ≤1.5 (σRs, m);
e) Random ranging error generated by ground ranging equipment: ≤24 (σRs, m);
f) Maximum unambiguous range: 1.875×104km.
4.2 Transponder function
The transponder on spacecraft is used for ranging, and its uplink channel can be combined with command and injected data besides ranging, and its downlink channel can also be combined with telemetry besides ranging.
4.3 Ranging tone
The ranging tone includes a major ranging tone and a group of minor ranging tones, and the ranging accuracy is determined by the measurement accuracy of the major ranging tone. Other ranging tones with lower frequency (minor ranging tones) are used to resolve ambiguity in range measurement. When the measured range exceeds the maximum unambiguous range, other ambiguity resolution methods can also be adopted.
5 Uplink modulation characteristics
5.1 Ranging tone frequency
See Table 1 for the ranging tone frequency, in which the minor ranging tone is obtained by frequency demultiplication of 100kHz major ranging tone. The seven ranging tones in the table shall be used.
Foreword i
1 Scope
2 Normative references
3 Terms and definitions
4 Ranging system
5 Uplink modulation characteristics
6 Transponder requirements
7 Downlink modulation characteristics
GJB
中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)
FL 1830
GJB 1198.4A—2004
代替GJB 1198.4—1991
航天器測(cè)控和數(shù)據(jù)管理
第4部分：測(cè)距
Telemetry tracking command and data handling for spacecraft
Part 4： Ranging
2004-09-01發(fā)布 2004-12-01實(shí)施
國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì) 發(fā)布
前 言
本系列標(biāo)準(zhǔn)《航天器測(cè)控和數(shù)據(jù)管理》分為以下8個(gè)部分：
——第1部分 PCM遙控
——第2部分 PCM遇測(cè)
——第3部分 遙測(cè)信道編碼
——第4部分 測(cè)距
——第5部分 射頻和調(diào)制
——第6部分 分包遙測(cè)
——第7部分 分包遙控
——第8部分 數(shù)據(jù)管理接口
本部分為系列標(biāo)準(zhǔn)的第4部分。
本部分代替GJB 1198.4—1991《衛(wèi)星測(cè)控和數(shù)據(jù)管理 測(cè)距》。
本部分與原標(biāo)準(zhǔn)相比主要有以下變化：
a) 本部分除保留并完善UHF(2GHz)頻段內(nèi)容外，其它頻段全部取消；
b) 原標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)答機(jī)的四種工作模式與型號(hào)實(shí)際使用的工作模式不完全相同，本次修訂已全部按實(shí)際使用工作模式更改；
c) 應(yīng)答機(jī)工作體制改為：應(yīng)具有“相干”和“非相干”兩種工作體制，應(yīng)答機(jī)上行除遙控外增加了注入數(shù)據(jù)，下行遙測(cè)信息增加了與測(cè)量精度有關(guān)的溫度和輸出功率等。
本部分由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司提出。
本部分由中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所歸口。
本部分于1991年10月首次發(fā)布，本次為第一次修訂。
航天器測(cè)控和數(shù)據(jù)管理
第4部分：測(cè)距
1 范圍
本部分規(guī)定了S頻段測(cè)距系統(tǒng)和應(yīng)答機(jī)及調(diào)制特性的要求。
本部分適用于采用S頻段統(tǒng)一測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)距的航天器。其它利用業(yè)務(wù)頻段進(jìn)行的測(cè)距系統(tǒng)也可參照使用。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件中的條款通過(guò)本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包含勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本部分達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本部分。
GJB 727A—1998 航天器測(cè)控術(shù)語(yǔ)與縮略語(yǔ)；
GJB 1198.5A—2004 航天器測(cè)控和數(shù)據(jù)管理 第5部分 射頻和調(diào)制；
3 術(shù)語(yǔ)和定義
GJB 727A—1998確立的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本部分。
3.1
測(cè)距音 ranging tone
用于測(cè)距的正弦波信號(hào)
3.2
主音和次音 major tone and minor tone
在一組測(cè)距音中，頻率最高的音稱(chēng)為主測(cè)距音，簡(jiǎn)稱(chēng)主音，其它音稱(chēng)為次測(cè)距音，簡(jiǎn)稱(chēng)次音。
3.3
信道測(cè)距音 raning tone on link
用于信道傳輸?shù)臏y(cè)距音稱(chēng)為信道測(cè)距音。頻率最高的音稱(chēng)為信道主測(cè)距音：其它音稱(chēng)為信道次測(cè)距音。
3.4
最大無(wú)模糊距離 maximun unambiguous range
在一組測(cè)距音中，頻率最低的音所對(duì)應(yīng)的無(wú)模糊距離。
4 測(cè)距系統(tǒng)
4.1 測(cè)距系統(tǒng)主要性能
測(cè)距系統(tǒng)主要性能要求如下：
a) 上行頻率：2025MHz～2110MHz；
b) 下行頻率：2200MHz～2290MHz；
c) 測(cè)距音數(shù)目：7；
d) 航天器上測(cè)距設(shè)備產(chǎn)生的隨機(jī)測(cè)距誤差：≤1.5(σRs，m)；
e) 地面測(cè)距設(shè)備產(chǎn)生的隨機(jī)測(cè)距誤差：≤24(σRs，m)；
f) 最大無(wú)模糊距離：1.875×104km。
4.2 應(yīng)答機(jī)功能
航天器上應(yīng)答機(jī)用于測(cè)距，其上行信道除測(cè)距外也可與遙控、注入數(shù)據(jù)結(jié)合，下行信道除測(cè)距外也可與遙測(cè)結(jié)合。
4.3 測(cè)距音
測(cè)距音包括主測(cè)距音和一組次測(cè)距音，測(cè)距精度由主測(cè)距音的測(cè)量精度決定，其它頻率較低的測(cè)距音(次測(cè)距音)用來(lái)在距離測(cè)量中解模糊。當(dāng)測(cè)量距離超過(guò)最大無(wú)模糊距離時(shí)，也可采用其它判模糊方法。
5 上行調(diào)制特性
5.1 測(cè)距音頻率
測(cè)距音頻率規(guī)定見(jiàn)表1，其中次測(cè)距音由100kHz主測(cè)距音分頻得出。應(yīng)選用表中7個(gè)測(cè)距音。
表1 測(cè)距音頻率
項(xiàng)目 頻率
主測(cè)距音 100.00kHz
次測(cè)距音 20.00 kHz
4.00 kHz
800 Hz
160 Hz
32 Hz
8 Hz
5.2 信道測(cè)距音頻率
所有的測(cè)距音都是相位相干的，它們以125ms的間隔(即8Hz測(cè)距音頻率的周期)同時(shí)通過(guò)正向的零交點(diǎn)。折疊后的信道測(cè)距音頻率規(guī)定于表2。
表2 測(cè)距音頻率
項(xiàng)目 頻率
kHz
信道主測(cè)距音 100.000
信道次測(cè)距音 20.000
16.000
16.800
16.160
16.032
16.008
5.3 測(cè)距音發(fā)送順序
在地面發(fā)射機(jī)工作的頻率范圍內(nèi)，載波由信道主測(cè)距音對(duì)其進(jìn)行調(diào)相，或由信道主測(cè)距音與其中一個(gè)信道次測(cè)距音的組合對(duì)其調(diào)相。信道主測(cè)距音100kHz在測(cè)距過(guò)程中始終被發(fā)射出去，信道次測(cè)距音20.000kHz，16.000kHz，16.800kHz，16.160kHz，16.032kHz，16.008kHz 僅在解模糊期間依次被發(fā)射出去。
5.4 調(diào)制指數(shù)
調(diào)制指數(shù)應(yīng)根據(jù)具體任務(wù)，在信道計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇。調(diào)制指數(shù)的變化范圍如下：
a) 單一信道主測(cè)距音：信道主測(cè)距音調(diào)制指數(shù)應(yīng)在0.1rad～1.0rad之間；
b) 信道主測(cè)距音與信道次測(cè)距音一起傳輸：信道主測(cè)距音調(diào)制指數(shù)應(yīng)為0.1rad～1.0rad；信道次測(cè)距音調(diào)制指數(shù)為0.1rad～1.0rad之間；上行調(diào)制指數(shù)的RSS值(平方和的平方根)不得超過(guò)1.4rad。
6 應(yīng)答機(jī)要求
6.1 工作頻率
上行：2025MHz～2110MHz；
下行：2200MHz～2290MHz；
6.2 體制、頻比、工作模式
6.2.1 工作體制
應(yīng)答機(jī)應(yīng)具有“相干”和“非相干”兩種工作體制。
6.2.2 上、下行載波頻率比
上、下行載波頻率比的要求如下：
a) 應(yīng)答機(jī)“相干”工作時(shí)，下行載波與上行載波的頻率比為240/221；
b) 在單一測(cè)距工作模式中，不進(jìn)行測(cè)速，下行載波不一定要與上行載波相干，并且下行頻率與上行頻率之間的比例也不總是240/221。
6.2.3 工作模式
應(yīng)答機(jī)應(yīng)至少提供下列四種工作模式：
a) 只有下行遙測(cè)；
b) 上行測(cè)距加下行測(cè)距、遙測(cè)；
c) 上行遙控加下行遙測(cè)；
d) 上行測(cè)距、遙控加下行測(cè)距、遙測(cè)。
6.3 遙測(cè)信息
為確保系統(tǒng)正常工作和測(cè)量精度，必須提供有關(guān)運(yùn)行模式，接收機(jī)鎖定狀態(tài)、自動(dòng)增益控制(AGC)、靜態(tài)相位誤差、溫度和功率輸出等遙測(cè)信息。
6.4 接收機(jī)本振和發(fā)射機(jī)的頻率準(zhǔn)確度
接收機(jī)本振的頻率偏差不得大于標(biāo)稱(chēng)頻率的±2×10－5。在非相干工作模式中，發(fā)射機(jī)的頻率偏差不得大于標(biāo)稱(chēng)頻率的±2×10－5。
6.5 接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍
為了確保測(cè)距正常工作，當(dāng)接收機(jī)輸入信號(hào)電平位于－50dBm～－115dBm范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)答機(jī)能正常工作。
6.6 應(yīng)答機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)帶寬
應(yīng)答機(jī)應(yīng)能夠轉(zhuǎn)發(fā)3.5kHz～100kHz的調(diào)制信號(hào)。
6.7 其它要求
其它要求如下：
a) 調(diào)制在上行載波上的信道測(cè)距音與調(diào)制在下行載波上的信道測(cè)距音之間的相位延遲是測(cè)距音頻率的一個(gè)線(xiàn)性函數(shù)。相對(duì)于該線(xiàn)性關(guān)系的偏差小于3°；
b) 應(yīng)答機(jī)對(duì)100kHz主測(cè)距音產(chǎn)生的相位延遲的變化在±50ns以?xún)?nèi)，并要考慮轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)制度及轉(zhuǎn)發(fā)噪聲對(duì)相位的影響。校正后應(yīng)答機(jī)的時(shí)延不穩(wěn)定性帶來(lái)的誤差不得超過(guò)±10ns；
c) 應(yīng)答機(jī)應(yīng)不反相地轉(zhuǎn)發(fā)接收到的上行測(cè)距音信號(hào)。
7 下行調(diào)制特性
7.1 測(cè)距音調(diào)制方式
在測(cè)距應(yīng)答機(jī)中，信道測(cè)距音信號(hào)被相干地解調(diào)出來(lái)，然后再直接對(duì)下行載波進(jìn)行相位調(diào)制，不提供過(guò)渡副載波。
7.2 調(diào)制指數(shù)
要預(yù)先計(jì)算調(diào)制在下行載波上的副載波的調(diào)制指數(shù)。選擇調(diào)制指數(shù)時(shí)，除應(yīng)確保載波跟蹤、遙測(cè)解調(diào)有足夠的功率外，還要確保測(cè)距音有足夠的功率，以滿(mǎn)足測(cè)距系統(tǒng)的性能要求。下行峰值調(diào)制指數(shù)的RSS值(平方和平方根)不得大于1.4rad。
7.3 雜波及諧波抑制度
為保證整機(jī)頻譜純度的要求及航天器電磁兼容性要求，發(fā)射頻譜的雜波及諧波抑制要求應(yīng)符合GJB 1198.5A—2004的規(guī)定。
