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title: 遥测、跟踪与遥控
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tags: tt-c, telemetry, telecommand, ranging, pass, pass-prediction
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summary: 把航天器变成可飞行之物的运行链路，以及链路每一部分在哪里失效。
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# 遥测、跟踪与遥控
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遥测、跟踪与遥控是把航天器变成可观测、可控之物的链路。它是一条测量链、一个估计问题和一个排程问题，三者的失效方式各不相同。
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## 定义
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- **遥测**是下行的航天器状态流：姿态、轨道参数、功率、温度与健康状态。
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- **跟踪**是由距离与距离率测量出航天器在哪里、在怎么动。
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- **遥控**是上行的指令流，包括遥控指令本身与计划的上传。
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链路是：测站知道航天器应在哪里，测出它实际在哪里，比较，上传差值。每一级都有延迟，而控制设计的核心大体就是如何应对总延迟。
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## 数学含义
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### 由跟踪定轨
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一次测距约束视线方向上的位置，一次测距率约束其沿视线导数方向。单站同时获得两者时得到三维轨道中的二维状态，这正是定轨需要几何与时间累积而非单一测站的原因。
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估计是对一段弧上观测的加权最小二乘，结果的协方差说明该弧对轨道的确定程度。这个数字值得看：协方差大的轨道会可预测地漂移，并失去本可修正它的弧。
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### 测量误差预算
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每次测量的方差来自噪声、来自大气、来自时钟、来自测站几何。几何项通常最大，且是轨道的属性：低倾角轨道被近轨道面的测站观测时，沿轨道方向确定良好而横向确定不良。
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### 过境预报与排程
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一次过境是测站的一段可见区间。预报是轨道的正向传播，它继承该传播的每一点误差，因此一段标称 50 km 的预报过境，其实际价值低于其标称长度所暗示的。
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排程是把过境分配给测站以满足每颗航天器的指标，这是一个带硬截止时间的排程问题。
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### 遥控延迟与安全
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从命令决策到其生效的往返时间由传播延迟主导，加上数十秒至数分钟的地面处理时间。因此必须在该延迟之内动作的安全规则必须在航天器上实现，在那里由处理器反应时间而非链路限定。这就是航天器自主安全模式以及执行前基于监视的命令验证的由来。
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## 单位约定
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- 距离：千米；距离率：米每秒或千米每秒。
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- 指向角传给航天器时用度，因为遥测遥控字典用的是该约定。
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- 时间是航天器时钟，通常为 TAI 或 GPS 时；与地面参考的偏差是跟踪问题的一部分，而非其细节。
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## 适用边界
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链路在不同频段以不同方式劣化。Ku 波段测站在 Ku 波段不能的天气里可以闭合链路，S 波段测距系统以精度换稳健性，在雨中可用。既需要两者的任务会同时搭载两者，因为在最恶劣天气中失效的指标通常是跟踪而非遥控。
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时钟贯穿全程都是限制环节，忽略它的任务会在跟踪残差不再改善时发现这一点。
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遥控也是干扰显现的地方：被阻塞的上行不只是劣化，地面段需要一种方式知道命令是否到达。
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## 标准
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- 遥测与遥控编码：CCSDS Space Packet Protocol，以及 CCSDS 蓝皮书中的遥测与遥控字典
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- 时间与频率：CCSDS Time and Frequency Formats，定义星上时间格式
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- 测站保持与过境预报：无统一标准，属任务实践
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## 另见
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- [[doppler-and-rate]]：链路所依赖的测量
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- [[link-budget]]：是否存在过境
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- [[operations-planning]]：链路据此规划什么
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- [[interference]]：上行 |