2024年7月17日发(作者：兴仙)

神舟六号载人飞船“天

地通信”系统剖析

毕

业

设

计

论

文

西 安 邮 电 大学

I

任务与要求:

首先学习并掌握与载人航天有关的

知识，然后对神舟六号

载人飞船的成功发射、顺利入轨和按

期返回全过程进行深入细致

的分析研究，最后剖析神舟六号载人飞

船“天地通信”系统的组

成和工作原理，并提出具体可行的改进

建议。

1. 学习卫星通信、光纤通信、无线通

信、图像通信、卫星遥控

遥测等方面的有关文献资料；

II

III

1． 本课题所涉及的问题及应用现状综述

神舟六号载人飞船的成功发射、正常多天在轨运行、顺利返回，极大增强了中华

民族的民族自尊心和自豪感，极大提升了我国在航空航天领域的国际地位。

但从

技术

层面讲，首先，正如着陆场系统总设计师侯鹰所说，返回技术就是一项

复杂的综合性技术。为使航天器安全返回并着陆，必须要掌握三项关键技术：返回控

制和制导技术、再入防热技术、回收和着陆技术；其次，天地通信系统在其中起着非

常重要的作用，“天地语音系统”是天地信息传输的主要通道，供地面人员与航天员

之间进行话音和图像信息交流。据专家介绍，这种通话不是通过普通的电话线来完成，

而是采用了天地语音通信系统和专用宽带通信系统。飞控大厅右侧的通信机房、数据

传输机房等，与不远处办公大楼内的光纤网和分组交换设备联成一体，与设在北京郊

外的卫星地面通信站，共同构成了通信枢纽。为了“天地通话”，在飞船上还专门安

装了特有的无线电话通信设备和电视传输设备，使地面指挥人员知道他们在说些什

么，以便随时了解和掌握情况。另一方面就是航天员与指挥中心的通话，向地面报告

飞船的工作状态和航天员自己对问题的分析意见、身体状况和感觉等，然后接受地面

指挥员的命令。

总上可见学习、剖析神舟六号载人飞船的天地通信系统的

组成和工作原理

并提出

改进建议，对未来神舟系列载人飞船的发射具有现实的指导意义。尤其是对神舟七号，

神舟八号等即将要实现的目标和功能更具有直接指导意义，所以本课题的提出和讨论

意义相当重大。

2． 本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可

行性分析

关键问题：

熟悉和掌握卫星通信，光纤通信，无线通信，图像通信，

无线电测控技术且具有分析问题解决问题的能力。

解决思路：

查阅资料，仔细剖析，熟悉并掌握天地通信系统的组成和基本原理，

提出可行的改进方案。

预期目标：

剖析神舟六号载人飞船的天地通信系统的组成和工作原理，提出改进建

议。最后以论文形式提交设计方案。

说明：

本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在毕业论文(设计) 正

式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。

IV

目录

1 引言 ............................................................. 1

1.1 神舟六号载人飞船 .......................................... 1

1.2 卫星通信基本技术概要 ...................................... 3

2 卫星通信系统 ..................................................... 5

2.1 卫星通信的基本概念、组成、应用及发展 ...................... 5

2.1.1 卫星通信的定义 ...................................... 5

2.1.2 卫星通信系统分类 .................................... 5

2.1.3 卫星通信系统的组成 .................................. 5

2.2 通信卫星 .................................................. 6

2.2.1 卫星的种类 .......................................... 7

2.2.2 卫星轨道 ............................................ 7

2.2.3 通信卫星的覆盖 ...................................... 7

2.2.4 通信卫星的组成 ...................................... 7

2.3 卫星通信地球站 ............................................ 8

2.3.1 卫星通信地球站的分类 ................................ 8

2.3.2 地球站的组成及各组成部分的功能和组成 ................ 9

3 卫星通信无线电波传播和工作频段的选择 ............................ 12

3.1 无线电波工作频段的选择和利用 ............................. 12

3.2 无线电波的传输损耗 ....................................... 14

3.2.1 无线电波在自由空间传播的损耗 ....................... 14

3.2.2 大气对电波传播的影响 ............................... 15

4 卫星通信组网技术 ................................................ 16

4.1 卫星发射与测控 ........................................... 16

4.1.1 运载火箭发射卫星的过程 ............................. 16

4.1.2 航天飞机发射卫星的过程 ............................. 17

4.2 网络建立与入网验证 ....................................... 17

4.3 网络监控与管理 ........................................... 18

4.4 地面接口技术 ............................................. 19

4.4.1 概述 ............................................... 19

4.4.2 同步数据公共接口 ................................... 19

4.5 VSAT卫星通信网 ........................................... 20

4.5.1 VSAT数据网多址协议 ................................ 20

4.5.2 VSAT话音通信网及数据VSAT网的传输体制 ............. 21

5 卫星通信信号传输技术 ............................................ 22

5.1 模拟信号的传输 ........................................... 22

5.2 数字信号调制技术 ......................................... 22

5.2.1 数字调制技术的要求 ................................. 23

5.2.2 目前常用的数字调制技术 ............................. 23

5.2.3 数字压缩的必要性 ................................... 25

V

5.3 语音信号传输方式 ......................................... 25

5.3.1 概述 ............................................... 25

5.3.2 语音编码技术的应用与发展 ........................... 25

5.3.3 语音编码技术的类别介绍 ............................. 26

5.4 图像信号传输方式 ......................................... 27

5.4.1 使用图像通信的优点 ................................. 27

5.4.3 图像压缩编码方法的分类 ............................. 27

5.4.4 压缩编码方法简介 ................................... 28

6 我国航天事业的发展及神舟六号天地通信系统机理剖析 ................ 29

6.1 我国航天事业的发展----神舟系列的三步走战略 ............... 29

6.2 神舟系统 ................................................. 29

6.2.1 神舟系统的组成及主要部分简介 ....................... 29

6.2.2 神舟系统的发展历史 .................................. 30

6.3 神舟六号天地通信系统 ..................................... 32

6.3.1 神六发射成功的伟大意义 ............................. 32

6.3.2 航天测控网及天地通信系统 ........................... 33

6.3.3 我国航天测控网频段的选取 ........................... 35

6.3.4 天地通信中的话音传输和图像传输 ..................... 36

6.4 神舟六号天地通信系统机理剖析及不足分析 ................... 36

6.4.1 神舟六号天地通信系统机理剖析 ....................... 36

6.4.2 神舟系列的发展方向及神六的不足之处 ................. 40

7 总结 ............................................................ 42

致谢 ............................................................... 43

主要参考文献 ....................................................... 44

VI

VII

神舟六号载人飞船“天地通信”系统剖析

摘要

神舟六号载人飞船的成功发射，正常多天在轨运行，顺利返回，极大增强了

中华民族的民族自尊心和自豪感。极大提升了我国航空航天领域的国际地位。但

从技术层面讲，天地通信系统在其中起着非常重要的作用，剖析神舟六号载人飞

船天地通信系统的组成和工作原理，提出改进意见，对未来祖国航空航天领域神

舟系列载人飞船的发射具有现实的指导意义。

在论文的前几章将从理论方面介绍有关卫星的知识。第一章为引言，引出论

文要研究的主要内容、相关理论知识及论文的编排。第二章主要讲述有关卫星通

信系统的基本知识。第三章介绍卫星通信无线电波和工作频段的选择问题。第四

章和第五章分别简要介绍卫星通信的组网技术和信号传输技术。

论文的第六章将具体分析有关神舟六号载人飞船的组成和通信的工作机理，

并提出了改进意见。将主要讲述其天地通信系统中的话音通信和图像通信。我国

用四船九站搭建的新型的测控网，为飞船与地面指控中心之间的通信提供了必不

可少的信息高速公路。船上的信号经过一系列变换后通过船上的天线发射下来，

由地球站或测量船接收，接收完后上卫星或通过光纤把信号传到指控中心，再经

过信号处理便可被我们看到或听到。同时指控中心的话音和数据经过反方向传输

后便可送到飞船上。虽然，神六已取得了技术上的伟大成就，但是仍有很多的不

足之处有待我们研究改进，只有这样才能使我国神舟系列载人航天更加完善，将

进一步加快我国载人航天计划的实现。

关键字：载人飞船；天地通信系统；卫星通信；话音通信；图像通信；测控网；

神舟号 。

XIII

2024年7月17日发(作者：兴仙)

神舟六号载人飞船“天

地通信”系统剖析

毕

业

设

计

论

文

西 安 邮 电 大学

I

任务与要求:

首先学习并掌握与载人航天有关的

知识，然后对神舟六号

载人飞船的成功发射、顺利入轨和按

期返回全过程进行深入细致

的分析研究，最后剖析神舟六号载人飞

船“天地通信”系统的组

成和工作原理，并提出具体可行的改进

建议。

1. 学习卫星通信、光纤通信、无线通

信、图像通信、卫星遥控

遥测等方面的有关文献资料；

II

III

1． 本课题所涉及的问题及应用现状综述

神舟六号载人飞船的成功发射、正常多天在轨运行、顺利返回，极大增强了中华

民族的民族自尊心和自豪感，极大提升了我国在航空航天领域的国际地位。

但从

技术

层面讲，首先，正如着陆场系统总设计师侯鹰所说，返回技术就是一项

复杂的综合性技术。为使航天器安全返回并着陆，必须要掌握三项关键技术：返回控

制和制导技术、再入防热技术、回收和着陆技术；其次，天地通信系统在其中起着非

常重要的作用，“天地语音系统”是天地信息传输的主要通道，供地面人员与航天员

之间进行话音和图像信息交流。据专家介绍，这种通话不是通过普通的电话线来完成，

而是采用了天地语音通信系统和专用宽带通信系统。飞控大厅右侧的通信机房、数据

传输机房等，与不远处办公大楼内的光纤网和分组交换设备联成一体，与设在北京郊

外的卫星地面通信站，共同构成了通信枢纽。为了“天地通话”，在飞船上还专门安

装了特有的无线电话通信设备和电视传输设备，使地面指挥人员知道他们在说些什

么，以便随时了解和掌握情况。另一方面就是航天员与指挥中心的通话，向地面报告

飞船的工作状态和航天员自己对问题的分析意见、身体状况和感觉等，然后接受地面

指挥员的命令。

总上可见学习、剖析神舟六号载人飞船的天地通信系统的

组成和工作原理

并提出

改进建议，对未来神舟系列载人飞船的发射具有现实的指导意义。尤其是对神舟七号，

神舟八号等即将要实现的目标和功能更具有直接指导意义，所以本课题的提出和讨论

意义相当重大。

2． 本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可

行性分析

关键问题：

熟悉和掌握卫星通信，光纤通信，无线通信，图像通信，

无线电测控技术且具有分析问题解决问题的能力。

解决思路：

查阅资料，仔细剖析，熟悉并掌握天地通信系统的组成和基本原理，

提出可行的改进方案。

预期目标：

剖析神舟六号载人飞船的天地通信系统的组成和工作原理，提出改进建

议。最后以论文形式提交设计方案。

说明：

本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在毕业论文(设计) 正

式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。

IV

目录

1 引言 ............................................................. 1

1.1 神舟六号载人飞船 .......................................... 1

1.2 卫星通信基本技术概要 ...................................... 3

2 卫星通信系统 ..................................................... 5

2.1 卫星通信的基本概念、组成、应用及发展 ...................... 5

2.1.1 卫星通信的定义 ...................................... 5

2.1.2 卫星通信系统分类 .................................... 5

2.1.3 卫星通信系统的组成 .................................. 5

2.2 通信卫星 .................................................. 6

2.2.1 卫星的种类 .......................................... 7

2.2.2 卫星轨道 ............................................ 7

2.2.3 通信卫星的覆盖 ...................................... 7

2.2.4 通信卫星的组成 ...................................... 7

2.3 卫星通信地球站 ............................................ 8

2.3.1 卫星通信地球站的分类 ................................ 8

2.3.2 地球站的组成及各组成部分的功能和组成 ................ 9

3 卫星通信无线电波传播和工作频段的选择 ............................ 12

3.1 无线电波工作频段的选择和利用 ............................. 12

3.2 无线电波的传输损耗 ....................................... 14

3.2.1 无线电波在自由空间传播的损耗 ....................... 14

3.2.2 大气对电波传播的影响 ............................... 15

4 卫星通信组网技术 ................................................ 16

4.1 卫星发射与测控 ........................................... 16

4.1.1 运载火箭发射卫星的过程 ............................. 16

4.1.2 航天飞机发射卫星的过程 ............................. 17

4.2 网络建立与入网验证 ....................................... 17

4.3 网络监控与管理 ........................................... 18

4.4 地面接口技术 ............................................. 19

4.4.1 概述 ............................................... 19

4.4.2 同步数据公共接口 ................................... 19

4.5 VSAT卫星通信网 ........................................... 20

4.5.1 VSAT数据网多址协议 ................................ 20

4.5.2 VSAT话音通信网及数据VSAT网的传输体制 ............. 21

5 卫星通信信号传输技术 ............................................ 22

5.1 模拟信号的传输 ........................................... 22

5.2 数字信号调制技术 ......................................... 22

5.2.1 数字调制技术的要求 ................................. 23

5.2.2 目前常用的数字调制技术 ............................. 23

5.2.3 数字压缩的必要性 ................................... 25

V

5.3 语音信号传输方式 ......................................... 25

5.3.1 概述 ............................................... 25

5.3.2 语音编码技术的应用与发展 ........................... 25

5.3.3 语音编码技术的类别介绍 ............................. 26

5.4 图像信号传输方式 ......................................... 27

5.4.1 使用图像通信的优点 ................................. 27

5.4.3 图像压缩编码方法的分类 ............................. 27

5.4.4 压缩编码方法简介 ................................... 28

6 我国航天事业的发展及神舟六号天地通信系统机理剖析 ................ 29

6.1 我国航天事业的发展----神舟系列的三步走战略 ............... 29

6.2 神舟系统 ................................................. 29

6.2.1 神舟系统的组成及主要部分简介 ....................... 29

6.2.2 神舟系统的发展历史 .................................. 30

6.3 神舟六号天地通信系统 ..................................... 32

6.3.1 神六发射成功的伟大意义 ............................. 32

6.3.2 航天测控网及天地通信系统 ........................... 33

6.3.3 我国航天测控网频段的选取 ........................... 35

6.3.4 天地通信中的话音传输和图像传输 ..................... 36

6.4 神舟六号天地通信系统机理剖析及不足分析 ................... 36

6.4.1 神舟六号天地通信系统机理剖析 ....................... 36

6.4.2 神舟系列的发展方向及神六的不足之处 ................. 40

7 总结 ............................................................ 42

致谢 ............................................................... 43

主要参考文献 ....................................................... 44

VI

VII

神舟六号载人飞船“天地通信”系统剖析

摘要

神舟六号载人飞船的成功发射，正常多天在轨运行，顺利返回，极大增强了

中华民族的民族自尊心和自豪感。极大提升了我国航空航天领域的国际地位。但

从技术层面讲，天地通信系统在其中起着非常重要的作用，剖析神舟六号载人飞

船天地通信系统的组成和工作原理，提出改进意见，对未来祖国航空航天领域神

舟系列载人飞船的发射具有现实的指导意义。

在论文的前几章将从理论方面介绍有关卫星的知识。第一章为引言，引出论

文要研究的主要内容、相关理论知识及论文的编排。第二章主要讲述有关卫星通

信系统的基本知识。第三章介绍卫星通信无线电波和工作频段的选择问题。第四

章和第五章分别简要介绍卫星通信的组网技术和信号传输技术。

论文的第六章将具体分析有关神舟六号载人飞船的组成和通信的工作机理，

并提出了改进意见。将主要讲述其天地通信系统中的话音通信和图像通信。我国

用四船九站搭建的新型的测控网，为飞船与地面指控中心之间的通信提供了必不

可少的信息高速公路。船上的信号经过一系列变换后通过船上的天线发射下来，

由地球站或测量船接收，接收完后上卫星或通过光纤把信号传到指控中心，再经

过信号处理便可被我们看到或听到。同时指控中心的话音和数据经过反方向传输

后便可送到飞船上。虽然，神六已取得了技术上的伟大成就，但是仍有很多的不

足之处有待我们研究改进，只有这样才能使我国神舟系列载人航天更加完善，将

进一步加快我国载人航天计划的实现。

关键字：载人飞船；天地通信系统；卫星通信；话音通信；图像通信；测控网；

神舟号 。

XIII