千兆网络的最佳伴侣！中移动自主品牌智能家庭组网产品RM2评测

随着提速降费不断深入，千兆宽带接入正越来越普及，例如，中国移动今年便可实现全国70%的设备具备千兆能力。

同时，越来越多的智能家居、智能家电正出现在消费者家庭里，这些智能产品均需要联网。要保证这些智能产品如扫地机人、智能监控、智能洗衣机、电视等正常使用就需要WiFi信号可以无死角的覆盖到家里的每处地方。

这意味着，消费者需要一款既支持千兆网络，又拥有强大信号覆盖能力的WiFi产品，才能体验到千兆网络所带来的智慧家庭将产生怎样的全新生态。

C114认为，作为电信运营商的中国移动推出的自主品牌智能家庭组网产品RM2无疑是家庭用户的最佳选择。首先，作为运营商来说，中国移动无疑更加了解网络，可以针对网络延时、网络覆盖进行专门优化，让产品信号能力更强，用户用着更爽；其次，有着中国移动品牌背书的RM2相比其他品牌产品在品质上无疑更有保障，例如，RM2采用最新的Ghn Mesh（电力传输自组网）及WiFi Mesh技术，可支持1只母猫＋7只子猫组网，相比传统的HomePlug标准，其抗干扰能力更强，传输速度更快。

尤其值得一提的是，RM2还是中国移动自主品牌首款支持WiFi6协议的产品，可让用户体验更加极致的上网速率。据悉，WiFi6最高速率可达96Gbps，而且优化了信号上行覆盖，与NB-IoT物联网完美的相契合。同时，WiFi6采用的OFDMA技术，可实现多个设备可同时传输，而不用担心排队、互相抢网速等问题，大幅提升WiFi传输效率，降低延时。

外观设计水与生长

作为中国移动自主品牌全新一代智能家庭组网产品，RM2秉承水与生长的家居设计理念，呈现出现代器具之美的典雅外观。

RM2采用了纯白色的机身加透明外壳的设计，整个机身呈椭圆柱形，尺寸为14794 mm，相比其他路由器，更加小巧精致，同时也没有外露天线，看上去典雅有气质。

尤其值得一提的是，RM2还增加了夜灯设计，可让RM2直接变身为小夜灯实现一机二用，同时，搭配睡眠模式、勿扰模式，营造出绿色可控的智能家居环境。

部署简单 即插即用

RM2可支持1+7组网能力，同时作为支持Ghn Mesh（电力传输自组网）及WiFi Mesh技术的产品，其在组网时无需用户在铺设网线，直接将子猫插到插座上就可实现组网，部署十分简单。

具体操作方式是，首先将所有RM2路由通电，先按下母猫头顶pair键5秒后，按下子猫头顶pair键，待所有路由指示灯都变为蓝色常亮，表示配对成功。用手机连接主、从设备的无线SSID，正确输入密码，便完成了配置，可进行上网体验。

如果要添加新的RM2子猫，只需要按住主设备的pair键5秒左右，主设备进入对码状态，蓝色灯闪烁；随后立即按住新的子设备pair键5秒，其也进入对码状态，指示灯橙色闪烁。待新设备的指示灯变为蓝色常亮，表示该设备已成功加入网络。

首款支持WiFi6路由 可提供千兆接入能力

对于路由器来说，除了外观美观、配置简单外，最重要的就是能够提供高速的上网体验。

为了实现千兆网速，RM2除了支持24GHz+5GHz双频段以及传统的80211n/g、80211ac等传统WiFi协议外，还是首款支持WiFi6的路由产品。这让RM2可提供更为极致的网速体验。而且率先支持WiFi6让用户购买了RM2后无需担心未来WiFi6普及后还需要更换路由器。

同时，ghn mesh，WiFi mesh也让RM2在经过电力线进行组网时还能不损失信号，让子猫与母猫可以给用户一致的上网体验。

为测试RM2网速，C114专门选取了复杂的办公室场景，覆盖面积达到400平米左右，办公室中包含多面墙体、多个工位、多处绿植等障碍物。

在这一场景中，放置了母子两只RM2，二者相距超30米距离。手机使用测速软件speedtest连接主设备和从设备分别测试网速，结果如下：

主设备近点测试结果

从设备1近点测试结果

这一结果表明，RM2在信号能力和网速上有着优异的表现，下载速度分别达到了142Mbps和108Mbps，几乎无损的将千兆带宽所能提供的网速体现出来。

并且子母产品在承载能力上并无差别，可保证整个场景一致的、无缝的网络信号体验。

抗干扰能力极强 远胜采用HomePlug标准的电力猫产品

之所以RM2能够在子母猫相距30米后，通过电线传输还能保证网速，是因为RM2以Ghn技术作为家庭Mesh组网通道的形式，有效解决家居环境布线和WiFi穿墙难等问题。

Ghn技术采用LDPC编码、NDIM抗邻居干扰、火零地优选等关键技术，能够更有效地解决密集住宅干扰的同时，为用户带来高速稳定体验。

为验证RM2优异的抗干扰能力，C114通过与专业的实验室合作进行邻居干扰测试。

测试环境为深圳外场真实家居相邻两户，常用家电全开。

测试方法：

1，其中A户两支待测产品上电打流，获取无邻居干扰数据

2，B户两台待测设备上电打流，获取A户待测设备在B户干扰下的打流速率。

最终测试结果表明，不管是有干扰条件下，还是有干扰条件下，RM2均比HomePlug产品表现优异，尤其是在干扰条件下，RM2表现更是远胜于HomePlug产品。

在千兆宽带网络普及前夜，智能家居大行其道的今天，中国移动推出的自主品牌家庭组网产品RM2不仅可以满足用户现有的对于信号覆盖的要求，更能满足未来千兆带宽接入场景下的网络覆盖要求，让用户无需再换路由就可以体验千兆网络所带来的极致体验。

同时，可提供1到8个路由组网覆盖能力的RM2也可满足不同场景覆盖需求，可让不同用户都找到满足自身需求的产品。

此外，作为中国移动自主品牌产品，RM2无疑也将给用户在价格上带来惊喜。

相信在RM2正式上市后，其典雅的外观，即插即用的便捷、优异的信号覆盖能力将俘获众多用户的心。

卫星轨道资源十分拥挤。卫星受到地面发射源的干扰越来越多，这些干扰给正常的卫星广播和通信业务带来了巨大的威胁，甚至产生了无法估量的社会影响。为了保证卫星的通信安全，2 0 0 2 年国家无线电监测中心引进了美国T L S 公司生产的TLS2000卫星定位系统，使我国具有了对静止轨道卫星http://wwwgps5cn的发射源进行定位的能力。

TLS2000定位系统http://wwwmap5cn在对卫星的上行发射源进行定位时需要有一个位置及频率合适的卫星给予配合，同时对该卫星的星历也有很高的要求(定位的精度和可靠性依赖于卫星星历的精度)。 目前，卫星星历的来源是美国的celestrakcom 网站，近期该网站声称由于涉及到美国国家安全的一些问题，将关闭该网站。因此，建立自己的卫星星历生成系统刻不容缓。

另一方面，卫星监测的目的之一是核实卫星的在轨情况，通过卫星星历可以掌握卫星是否在合法的轨位范围内运行。从卫星信号监测的角度考虑，建立卫星星历生成系统也是很必要的。

1 卫星星历格式及经典轨道参数

在卫星干扰源定位系统中，我们采用的星历格式为双行根数星历即指Two-Line Element，是北美联合防空司令部(NORAD)、美国航天司令部(U S S C )以及美国宇航局(NASA)普遍采用的一种星历格式，在他们的相关网站上提供有定时更新的双行根数卫星星历数据库。

根据开普勒定律：卫星运行的轨道为一椭圆，该椭圆的一个焦点与地球质心重合；卫星的地心向径在单位时间内所扫过的面积相等；卫星运行周期的平方与轨道椭圆长半径的立方之比为一常量。由此可知，人造地球卫星在空间的位置可以用几个特定数据来确定，这些数据就是轨道要素也可以称为轨道参数。在双行根数星历中就包含着人造地球卫星的最重要的6 个轨道参数。

(1)a—— 轨道半长轴：轨道长轴的一半，可说明轨道的大小；

(2)e—— 轨道偏心率：椭圆轨道两焦点间的距离与长轴的比值，可说明轨道的形状；

(3)i —— 轨道平面倾角：卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角，为IJK 坐标系(地心惯性坐标系)的坐标单位矢量K 与卫星动量矩；

(4)—— 升交点赤经：卫星由南半球飞往北半球时，轨道与赤道平面相交的那一点称为升交点；赤道上另一对称点称为降交点。从春分点量起逆时针方向到升交点的经度http://wwwchong123cn叫升交点赤径，为IJK 坐标系基本平面(赤道平面)内坐标单位矢量I 与交点线之间的夹角，从上往下看逆时针；

(5)—— 近地点幅角，也称近地点角距：轨道平面上，地心与升交点的连线与地心和近地点的连线之间的夹角，为卫星轨道平面内交点线矢量与近地点方向(方向)之间的夹角，由升交点向卫星运动的方向计量；

(6)—— 过近地点的时刻，即卫星通过近地点的时间：指轨道平面上卫星运动的起量点，为时间的函数，以年月日时分秒来表示，确定卫星在轨道上的瞬间位置。

具体参数的含义如图1 所示。

在明确了6 个轨道参数的含义后，我们就需要研究各参数之间的数学关系，搞清楚它们如何确定卫星轨道。对于人造地球卫星轨道而言，是一个由地心指向近地点方向的矢量。该矢量的模，就是我们所说的轨道偏心率。轨道偏心率e 为半焦点距c 与半长轴a 的比值，是一个无量纲数。轨道半长轴a 说明轨道的大小。在实际应用中也常以平均运动来代替a 作为一个经典轨道要素。过近地点时刻τ是一个确定人造地球卫星某一时刻t 在轨道上位置(真近点角v)的重要参数。它们之间可通过开普勒方程和高斯方程联系起来。在a确定的情况下，可用某一确定时刻t0的M0 来代替τ作为一个轨道要素。

另外，由于非球形地球等摄动因素的存在，卫星实际上不在一个封闭的椭圆轨道上运动。为了便于应用经典的行星椭圆轨道理论研究人造地球卫星轨道，航天动力学中常把人造地球卫星的运动当作椭圆运动。将卫星实际轨道上的每一点都看作是某一椭圆上的点，但这些椭圆的大小、形状、近地点方向及椭圆平面在空间的位置、方向各不相同。这种在实际轨道上某一点的椭圆轨道，通常称为密切轨道。卫星在该点的速度与卫星在密切轨道上这一点的速度相等；该点称为给定时刻实际轨道与密切轨道的切点。我们所说的卫星经典轨道参数，实际上是指某一给定时刻密切轨道的经典轨道参数，这一时刻t 0 称为历元(时间尺度上的一定点)。

2 目前实际采用的卫星定轨手段及其理论依据

利用对人造地球卫星的外弹道测量数据或遥测数据中的自主导航数据，计算某一时刻(称为历元)一组轨道要素的过程叫做人造地球卫星的轨道确定。严格地讲，整个轨道确定过程应包括测量数据预处理、初始轨道确定、轨道微分改进等几个环节。

经过调研，目前卫星定轨采用的实际手段主要分成光学测量和无线电测量两大类，其中光学测量主要是利用望远镜、光学经纬仪、高速摄影机、激光测距仪等光学仪器，对卫星进行跟踪测量。

光学测量的主要理论依据就是纯角度观测定轨，这种手段不需要卫星太多的配合，只是观测、记录它的运动情况。在至少保证有3 个不同时刻的观测数据的前提下，即可确定该卫星的轨道。但是由于是光学方法，所以它受卫星的大小和表面反射特性、观测时间、天气的好坏等因素的影响和限制，因此其跟踪的范围有限，不能保证随时需要，随时定轨。加之，用这种方法对地球静止轨道卫星定轨需要很精密的光学观测仪器，这就更增加了它的局限性。

无线电测量是通过地面测控站向卫星发射信号并接收卫星的下行信号，从而计算出卫星的运动参数，通过运动参数确定该卫星的轨道。无线电测量的优点是不受天气影响，可以实现全天候跟踪测量。

常用的卫星无线电测轨系统主要分为单脉冲雷达测轨系统、多普勒测速系统和干涉仪系统。

单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。单脉冲雷达通常有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类。这种测轨方法有较高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂，机动性差，主要用于低轨卫星的测量。

光速测量：

布莱德雷的光行差法

1728年，英国天文学家布莱德雷（1693—1762）采用恒星的光行差法，得出光速是一有限的物理量．布莱德雷在地球上观察恒星时，发现恒星的视位置在不断地变化，在一年之内，所有恒星似乎都在天顶上绕着半长轴相等的椭圆运行了一周．他认为这种现象的产生是由于恒星发出的光传到地面时需要一定的时间，而在此时间内，地球已因公转而发生了位置的变化．他由此测得光速为：C=299930千米/秒

这一数值与实际值比较接近．

以上仅是利用天文学的现象和观察数值对光速的测定，而在实验室内限于当时的条件，测定光速尚不能实现．

旋转齿轮法

用实验方法测定光速首先是在1849年由斐索实验．他用定期遮断光线的方法（旋转齿轮法）进行自动记录．实验示意图如下．从光源s发出的光经会聚透镜L1射到半镀银的镜面A，由此反射后在齿轮W的齿a和a’之间的空隙内会聚，再经透镜L2和L3而达到反射镜M，然后再反射回来．又通过半镀镜A由L4集聚后射入观察者的眼睛E．如使齿轮转动，那么在光达到M镜后再反射回来时所经过的时间△t内，齿轮将转过一个角度．如果这时a与a’之间的空隙为齿a（或a’）所占据，则反射回来的光将被遮断，因而观察者将看不到光．但如齿轮转到这样一个角度，使由M镜反射回来的光从另一齿间空隙通过，那么观察者会重新看到光，当齿轮转动得更快，反射光又被另一个齿遮断时，光又消失．这样，当齿轮转速由零而逐渐加快时，在E处将看到闪光．由齿轮转速v、齿数n与齿轮和M的间距L可推得光速c=4nvL．

在斐索所做的实验中，当具有720齿的齿轮，一秒钟内转动1267次时，光将首次被挡住而消失，空隙与轮齿交替所需时间为

在这一时间内，光所经过的光程为2×8633米，所以光速

在傅科的实验中：L=4米，L0=20米，△s=00007米，W=800×2π弧度/秒，他求得光速值c=298000±500km/s．

微波谐振腔法

1950年埃森最先采用测定微波波长和频率的方法来确定光速．在他的实验中，将微波输入到圆柱形的谐振腔中，当微波波长和谐振腔的几何尺寸匹配时，谐振腔的圆周长πD和波长之比有如下的关系：πD=2404825λ，因此可以通过谐振腔直径的测定来确定波长，而直径则用干涉法测量；频率用逐级差频法测定．测量精度达10^-7．在埃森的实验中，所用微波的波长为10厘米，所得光速的结果为2997925±1km/s．

激光测速法

1970年美国国家标准局和美国国立物理实验室最先运用激光测定光速．这个方法的原理是同时测定激光的波长和频率来确定光速（c=vλ）．由于激光的频率和波长的测量精确度已大大提高，所以用激光测速法的测量精度可达10^-9，比以前已有最精密的实验方法提高精度约100倍．

除了以上介绍的几种测量光速的方法外，还有许多十分精确的测定光速的方法．

根据1975年第十五届国际计量大会的决议，现代真空中光速的准确值是：

c=299792458±0001km/s

定义：

光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。它与观测者相对于光源的运动速度无关，即相对于光源静止和运动的惯性系中测到的光速是相同的。物体的质量将随着速度的增大而增大，当物体的速度接近光速时，它的质量将趋于无穷大，所以有质量的物体达到光速是不可能的。只有静止质量为零的光子，才始终以光速运动着。光速与任何速度叠加，得到的仍然是光速。速度的合成不遵从经典力学的法则，而遵从相对论的速度合成法则。

真空中的光速（speed of light/ velocity of light）是自然界物体运动的最大速度。光速与观测者相对于光源的运动速度无关。物体的质量将随着速度的增大而增大，当物体的速度接近光速时，它的动质量将趋于无穷大，所以质量不为0的物体达到光速是不可能的。只有静质量为零的光子，才始终以光速运动着。光速与任何速度叠加，得到的仍然是光速。真空中的光速是一个重要的物理常量。

现代坦克火控系统一般由光电观瞄设备、火控计算机、弹道修正量传感器以及火炮稳定和控制系统等组成。 现代坦克火控系统的光电凤瞄设备通常包括昼用光学瞄准镜和夜视仪器。对一个完善的坦克火控系统来说，车长和炮长都单独配有光学主瞄准镜和辅助瞄准镜。炮长主瞄准镜采用望远式或潜望式两种结构，基本上都与激光测距仪和夜高仪器组合，构成测瞄合一或昼夜合一的结构，目前日益增多的观瞄设备为昼、夜、测距三合一结构。车长主瞄准镜多用周视潜望式结构。为了提高搜索、识别和跟踪目标的能力，车长和炮长主瞄准镜通常采用变倍物镜和大口径物镜。低倍率、大视场用于战场监视和搜索目标；高倍率、小视场用于识别、跟踪和瞄准目标。

为了提高瞄准精度和操作简便，现代坦克火控系统的车长和炮长瞄准镜还配用了阴极射线管和其他电子装置，能将弹道瞄准标记、激光测距仪测得的距离数据以及准直调整。

70年代以前，坦克夜视仪器通常采用主动红外装置，隐蔽性不好，容易被敌方发现，成为攻击的目标。70年代以来采用了微光夜视仪（包括一代和二代像增强器）和微光电视。在星光条件下，两者对坦克的作用距离都可达到1000m以上。80年代初，第一代被动热像仪开始装备在如M60A3、M1和豹2等坦克上。微光夜视仪在无月光、星光夜晚的作用距离受到限制，并受烟雾影响，还不能发现伪装目标。热像仪除了克服微光夜视仪的上述缺点外，还有可能根据目标的热特征而实现自动跟踪目标。目前大多数热像仪所用的探测器材料为碲镉汞，工作波段为8～14μm，对坦克的识别距离可达2000m以上。例如安装在比利时LRS-5型坦克火控系统中的TTS型坦克热像仪，对坦克的发现距离是4～5km，对坦克的识别距离是2～23km。 火控计算机是现代坦克火控系统的核心部件，主要功能是根据弹道修正量传感器自动输入的和人工装定的各种弹道参数，求解弹道和射击提前角方程，并自动将射角和方位角信息传送给瞄准镜以及火炮伺服系统。火控计算机从问世至今，大体上有机械模拟、机电模拟、全电子模拟、数模混合式和数字式5种类型。现代坦克火控系统除少数采用模拟式和数模混合式外，大部分采用数字机，而这些数字机中大多数是微型计算机。由于坦克内的空间有限，要求整个火控系统的体积小、功耗低，因而使用微型计算机非常合适。采用微型机可使火控系统实现模块化、可靠性高、便于快速检修，微型机的成本也比较低。由于以上这些优点，目前采用微型机的火控系统很多，而且会越来越多。

现代坦克火控系统一般至少可计算4个弹种的射击诸元，最大计算距离一般为4000m弹道计算精度一般为01mrad①，用脱壳穿甲弹对距离1500m、23×23(m）的运动目标射击，能使首发命中率达到80%以上。 为了提高弹道计算精度和首发命中率，现代坦克火控系统除用测距仪测距外，还采用了目标角速度、炮耳轴倾斜、横风、弹种、定起角、炮口偏移、弹丸偏流、视差、气温、气压、炮膛磨损、药温等修正量。从理论上讲，配用的修正量传感器越多，自动化程度越高，命中率也越高，但随之成本增高，发生故障或遭到损坏的可能性增大。因此不一定传感器越多越好，譬如第一批豹2上装有很多修正量自动传感器，而第二批豹2坦克上不再安装气象传感器，气温、气压、药温由人工装定。

现代坦克火控系统所配用的自动修正量传感器大体有3种情况。

第一种情况是配有一、二种自动传感器，如日本74式坦克火控系统只配有距离传感器（激光测距仪），其他如药温、炮耳轴倾斜、炮膛磨损、视差等弹道修正量都是手动输入。

第二种情况是配有许多自动修正量传感器。如比利时萨布卡坦克火控系统，除弹种手动输入外，配有距离、目标角速度、炮耳轴倾斜、横风、气压、气温、药温等多种自动传感器。联邦德国的综合坦克火控系统和莱姆斯塔（LEMSTAR）坦克火控系统除人工输入弹种、炮膛磨损外，配有距离、目标角速度、炮耳轴倾斜、横风、气温、气压、药温等多种传感器。

第三种情况是配有距离、目标运动角速度、炮耳轴倾斜，或再加上横风传感器，其他修正量由人工输入，属于这种情况的火控系统数量最多，如美国的M60A3、M1、英国的IFCS等。它的优点是系统不太复杂、成本不太高，但又反一些最重要的和随时可变、不便于手动输入的修正量用自动传感器输入，而药温、气温、气压和炮膛磨损等在作战前有充分的时间预先人工输入。即使系统不过于复杂，又保证了首发命中率高的要求。

激光测距仪是现代坦克火控系统的一种最好的距离传感器。它的测距精度高，而且与测程的远近无关；测距迅速；距离数据可以直接以数字显示并传送给火控计算机；激光的光束窄，因而角分辨率高，不易受地物杂波的影响和对方的干扰；激光测距仪的体积小、重量轻；操作和训练简便。这些独特的优点极好地满足了现代坦克火控系统对距离传感器的要求，成为组成现代坦克火控系统必不可少的部件。多次的实际射击试验也证明，坦克火控系统配用激光测距仪后，首发命中率可提高到80%以上。特别是远距离射击时，首发命中率的提高更显著。

坦克激光测距仪从问世到现在已经发展了两代。目前正在发展第三代——CO2激光测距仪。现代坦克火控系统除少数还装备第一代——红宝石激光测距仪，如美国M60A3坦克和日本74式坦克，其他绝大多数都装备了第二代——钕激光测距仪，其中多数用Nd：YAG激光器，少数用钕玻璃激光器。与红宝石激光测距仪相比，钕激光测距仪的优点是发射106μm的近红外光，隐蔽性好，其他优点还有耗电少、效率高、轻小等。激光测距仪的测程约为200～10000m，测距精度约为±5m或±10m，束散为05～1mrad，脉冲重复频率为每分种几次到几十次。

激光测距仪除极少数因改装老式坦克需要而采取测瞄分离的结构之外，绝大多数都与炮长主瞄准镜或车长主瞄准镜组合成一体，构成测瞄合一的结构。

抑制假目标回波是激光测距仪中一项重要的技术问题，关系到测距数据是否可靠，从而直接关系到首发命中率的问题。现采用以下方法抑制假目标回波：

用距离选通法抑制最小选通距离以内的假目标，最小选通距离由操作手装定；

存储并显示多个目标距离数据，供炮长或车长进行判断选择；

用首末脉冲距离逻辑电路抑制假目标回波；

偏振分辨法，即利用目标反射光与微粒（如烟、雾）散射光偏振性能不同来抑制假目标回波，这种方法要求激光器输出平面偏振光，并且在接收器前要加检偏器。

除上述方法外，有的坦克激光测距仪还采用一些辅助方法来验证激光测距仪所测距离是否正确，如英国ICS火控系统中所用的激光测距瞄准镜用大小与距离成反比的椭圆瞄准光环来验证所测距离是否是目标的距离。

现代坦克火控系统常用的目标角速度测量装置主要有速度陀螺、测速电机和光电编码器3种，只要测出瞄准镜或火炮跟踪目标的角速度就测出了目标的角速度。瞄准镜上安装的速度陀螺是瞄准镜稳定系统的一个部件，此外还兼作目标角速度传感器。

常用的炮耳轴倾斜传感器有摆式和垂直陀螺等。垂直陀螺适用于行进间测量炮耳轴倾斜，比较先进的坦克火控系统（如豹2和比利时的通用坦克火控系统）一般采用这种装置。

横风传感器有被电流加热的热敏电阻式、螺旋桨式和球式几种。

炮膛磨损修正量采用数字逻辑电路，其原理是将每种弹等效的磨损系数与已发射过的每种弹的数量的乘积累加起来，就形成了炮膛的等效总磨损量。炮膛磨损也可人工装定。 现代战争要求坦克具有行进间射击或行进间短停射击目标的能力，这就必须配备火炮稳定和瞄准线稳定系统。稳定系统的发展大体上经历了3代。前两代稳定系统主稳定火炮，瞄准线随动于火炮。

第一代稳定系统叫做双陀螺稳定系统，在高低和方位稳定系统中每套只有1个速度陀螺，用来传感火炮和炮塔的角速度，此信号经放大后来控制火炮伺服系统，起到稳定火炮的作用。这种稳定系统可以在行进间粗略稳定火炮，但不能行进间射击，要求射击前短停精确控制火炮。

第二代稳定系统又称为4陀螺稳定系统。即在火炮高低和方位伺服控制回路中各包括两个陀螺。一般来说，一个是位置陀螺（3自由度陀螺），一个是速度陀螺（2自由度陀螺）。速度陀螺在有的系统中提供扰动变量前馈控制信号（如豹1A3），有的起速度反馈作用(如T-62坦克）。第二代系统比第一代系统反应迅速、稳定精度高，火炮能在行进间瞄准，射击前短停的时间比第一代可缩短一些，但仍不能行进间射击。

第三代稳定系统是独立稳定瞄准线的指挥仪式系统。这种系统与瞄准控制方式中的指挥仪式坦克火控系统系同一种系统。

稳定系统也伺服控制系统是紧密结合在一起的，两者的大部分部件都是共用的。目前稳定和伺服控制系统有电液式和电动式两种类型。美国、联邦德国和法国装备的坦克基本上都是电液式的，而英国的是电动式的，苏联坦克稳定器在高低向是电液式的，方位向是电动式的。美国卡迪拉克·盖奇（Cadillac Gage）公司生产的电液式稳定系统为美国M47、M48、M60坦克以及联邦德国和比利时装备的豹1坦克所采用。英国的炮控稳定系统都是全电动式的，而且都由马可尼雷达（Marconi Radar）公司生产，包括用于奇伏坦坦克的GCENo7双向稳定系统，用于改装逊邱伦的GCE576或GCE581系统以及用于维克斯MK3坦克的GCE620炮控稳定系统，这些系统的末级功率放大装置都是电机放大机。马可尼雷达公司又为蝎式、狐式等轻型坦克研制成功了PD700型炮塔和火炮电力驱动系统，采用可控硅功率放大器作为末级功率放大器，优点是快速回转和慢速平滑跟踪性能优良、效率高、耗电少、工作时噪声小。

近年来，采用全电动系统的坦克越来越多，如法国的AMX勒克莱尔、日本的90式、以色列的梅卡瓦3、巴西的EE-T1等，联邦德国的下一代主战坦克KPz2000也打算采用。全电动系统的主要优点是安全性好（无液压油，不易着火）。

瞄准线稳定和控制系统采用的是小功率电气伺服控制系统。

光速测量： 早光速准确数值通观测木星其卫星掩食测量转齿轮、转镜、克尔盒、变频闪光等光速测量

1．罗默卫星蚀

光速测量,首先文获功,宇宙广阔空间提供测量光速所需要足够距离．早1676丹麦文家罗默（1644— 1710）首先测量光速．由于任何周期性变化程都作钟,功找离观察者非遥远相准确钟,罗默观察所用木星每隔定周期所现卫星蚀．观察注意：连续两卫星蚀相隔间,球背离木星运,要比球迎向木星运要些,用光传播速度限解释现象．光木星发（实际木星卫星发）,球离木星运,光必须追球,面观察木星两卫星蚀相隔间,要比实际相隔间些；球迎向木星运,间短些．卫星绕木星周期（约175）,所述间差数,合适间（图球运行轨道AA’两点）致超15秒（球公转轨道速度约30千米/秒）．,取靠结,观察曾整连续进行．罗默通观察卫星蚀间变化球轨道直径求光速．由于知道球轨道半径近似值,故求光速214300km/s．光速值尽管离光速准确值相差甚远,却测定光速历史第记录．用照相测量木星卫星蚀间,并球轨道半径测量准确度提高,用罗默求光速299840±60km/s．

2．布莱德雷光行差

1728,英文家布莱德雷（1693—1762）采用恒星光行差,再光速限物理量．布莱德雷球观察恒星,发现恒星视位置断变化,内,所恒星似乎都顶绕着半轴相等椭圆运行周．认种现象产由于恒星发光传面需要定间,间内,球已公转发位置变化．由测光速：

C=299930千米/秒

数值与实际值比较接近．

仅利用文现象观察数值光速测定,实验室内限于条件,测定光速尚能实现．

二、光速测定测量

光速测定包含着光所通距离所需间量度,由于光速,所必须测量距离短间,测量围绕着何准确测定距离间设计各种．

1．伽利略测定光速

物理发展史,早提测量光速意利物理家伽利略．1607实验,让相距甚远两观察者,各执盏能遮闭灯,图所示：观察者A打灯光,经定间,光达观察者B,B立即打自灯光,某间,信号A,于A记自灯瞬间,信号B返A瞬间所经间间隔t．若两观察者距离S,则光速度

c=2s/t

光速,加观察者要定反应间,所伽利略尝试没功．用反射镜代替B,情况所改善,避免观察者所引入误差．种测量原理远保留切测定光速实验．甚至现代测定光速实验仍采用．信号接收间测量,要采用靠．使用些甚至能太距离测定光速,并达足够高精确度．

2．旋转齿轮

用实验测定光速首先1849由斐索实验．用定期遮断光线（旋转齿轮）进行自记录．实验示意图．光源s发光经聚透镜L1射半镀银镜面A,由反射齿轮W齿aa’间空隙内聚,再经透镜L2L3达反射镜M,再反射．通半镀镜A由 L4集聚射入观察者眼睛E．使齿轮转,光达M镜再反射所经间△t内,齿轮转角度．a与a’间空隙齿 a（或a’）所占据,则反射光遮断,观察者看光．齿轮转角度,使由M镜反射光另齿间空隙通,观察者重新看光,齿轮转更快,反射光另齿遮断,光消失．,齿轮转速由零逐渐加快,E处看闪光．由齿轮转速v、齿数n与齿轮M间距L推光速c=4nvL．

斐索所做实验,具720齿齿轮,秒钟内转1267,光首挡住消失,空隙与轮齿交替所需间

间内,光所经光程2×8633米,所光速c=2×8633×18244=315×108（m/s）．

信号发返接收刻能作自记录遮断除旋转齿轮外,现代采用克尔盒．1941安德孙用克尔盒测：c=299776±6km/s,1951贝格斯格兰用克尔盒测c=2997931±03km/s．

3．旋转镜

旋转镜主要特点能信号传播间作精确测量．1851傅科功运用测定光速．旋转镜原理早18341838已惠更斯阿拉提,主要用高速均匀转镜面代替齿轮装置．由于光源较强,且聚焦较．能极其精密测量短间间隔．实验装置图所示．光源s所发光通半镀银镜面M1,经透镜L射绕O轴旋转平面反射镜M2O轴与图面垂直．光M2反射聚凹面反射镜M3, M3曲率恰O轴,所光线由M3称反射,并s′点产光源像．M2转速足够快,像S′位置改变s〃,相于视M2转位置移△s距离推导光速值：

式wM2转角速度．l0M2M3间距,l透镜L光源S间距,△ss像移距离．直接测量w、l、l0、△s,便求光速．

傅科实验：L=4米,L0=20米,△s=00007米,W=800×2π弧度/秒,求光速值c=298000±500km/s．

另外,傅科利用实验基本原理,首测光介质（水）速度v＜c,波说力证据．

3．旋转棱镜

迈克耳逊齿轮旋转镜结合起,创造旋转棱镜装置．齿轮所够准确,由于仅齿央光遮断变暗,且齿边缘遮断光．能精确测定象消失瞬．旋转镜够精确,该象位移△s太,07毫米,易测准．迈克耳逊旋转镜克服些缺点．用八面钢质棱镜代替旋转镜旋转平面镜,光路增,并利用精确测定棱镜转速度代替测齿轮齿轮转速测光走完整路程所需间,减少测量误差．1879至1926,迈克耳逊曾前事光速测量工作近五十,面付极劳． 1926光速测定值

c=299796km/s

精确测定值,快光速公认值．

三、光速测定实验室

光速测定文测量,都采用测定光信号传播距离传播间确定光速．要求要尽能增加光程,改进间测量准确性．实验室般受空限制,能野外进行,斐索旋轮齿轮巴黎苏冷与达蒙玛特勒相距8633米两进行．傅科旋转镜野外,迈克耳逊相距35373．21米两山峰完．现代科技术发展,使使用更更精确实验仪器实验室进行光速测量．

1．微波谐振腔

1950埃森先采用测定微波波频率确定光速．实验,微波输入圆柱形谐振腔,微波波谐振腔几何尺寸匹配,谐振腔圆周πD波比关系：πD=2404825λ,通谐振腔直径测定确定波,直径则用干涉测量；频率用逐级差频测定．测量精度达10-7．埃森实验,所用微波波10厘米,所光速结2997925±1km/s．

2．激光测速

1790美家标准局美立物理实验室先运用激光测定光速．原理同测定激光波频率确定光速（c=νλ）．由于激光频率波测量精确度已提高,所用激光测速测量精度达10-9,比前已精密实验提高精度约100倍．

四、光速测量览表

除介绍几种测量光速外,许十精确测定光速．现同测定光速值列光速测量览表供参考．

根据1975第十五届际计量决议,现代真空光速靠值：

c=299792458±0001km/s

声速测量仪必须配示波器信号发器才能完测量声速任务实验产超声波装置图所示由压电陶瓷管或称超声压电换能器与变幅杆组；交变电压加压电陶瓷管,由于压电体逆压电效应,使其产机械振压电陶瓷管粘接铝合金制变幅杆,经电线路放,即超声波发器,由于压电陶瓷管周期性振,带变幅杆做周期轴向振所加交变电压频率与压电陶瓷固频率相同,压电陶瓷振幅,使变幅杆振幅变幅杆端面空气激发纵波,即超声波本仪器压电陶瓷振荡频率40kHz,相应超声波波约几毫米,由于波短,定向发射性能,本超声波发射器比较理想波源由于变幅杆端面直径般20mm左右,比波,近似认离发射器定距离处声波平面波超声波接受器则利用压电体压电效应,接收机械振,转化电振,使电振增强特加选频放器加放,再经屏蔽线输给示波器观测接收器安装移机构,机构包扩支架、丝杆、移底座（其装指针,并通定位螺母套丝杆,丝杆带作平移）、带刻度手轮等接收器位置由主、尺刻度手轮位置决定主尺位于底座面；尺位于底坐面；尺1mm,手轮与丝杆相连100格,每转周,接收器平移1mm,故手每格001mm,估0001mm

出品：科普中国

制作：中国科学院上海天文台（SHAO）天之文科传团队（吴徳 左文文 狄逸焕）

监制：中国科学院计算机网络信息中心

2021年5月15日，在经历了296天的太空之旅后，天问一号成功降落在火星北半球的乌托邦平原南部。

对于火星探测，你是不是还有很多问号？

从 历史 到现实，从技术难点到解决方案，在这篇文章里，我们将向你详细述说人类 探索 火星的故事。

仰望苍穹，漫漫宇宙中，我们是否孤独？是否在另一个星球上，也存在着和我们相似的生物和文明？

火星， 看起来偏红， 荧光像火；它看起来的亮度经常发生变化；而且火星在天空中运动时，甚至会逆行，令人难以捉摸，古书上称之为“荧惑星”。

望远镜发明后，第一个使用望远镜观测星空的伽利略看到了火星，像一个小红点。随着望远镜的发展，人们可以分辨火星的一些细节特征。1877年，意大利天文学家斯基亚帕雷利发现火星地表从暗区延伸出许多线条，他称之为“水道”，后来被翻译成英文中的“运河”。1894年，一位富有的波士顿商人洛厄尔对“火星运河”很痴迷，他使用60厘米口径的望远镜 探索 火星，认为自己在火星上也看到了运河，并深信不疑。1908年，他出版了一本书《生命的栖居地——火星》。他在书中提出，在遥远的过去，火星上曾出现智慧生命，由此创建了一个科幻小说写作的新流派。

1938年的万圣节，一位美国喜剧演员奥尔森•威尔斯利用电台，将科幻小说中的一些情节，以紧急通告的方式发布——火星人已经攻击美国，在新泽西就有目击者。这可吓坏了几百万的美国人。

直到20世纪50年代，人们对火星人的恐惧才得以消停。人们对火星有了更多的科学认识，这些认识表明火星不可能存在地球生命，因为那里太冷太干燥。但是，火星和地球之间的相似之处如此有趣， 很难排除火星上有其它形式生命存在的可能性 。

那时，科学家和工程师们想要知道火星上是否有生命或者人类是否可以抵达火星，但技术上存在障碍。1957年，苏联发射成功首颗人造卫星，震惊了全世界，打开了太空 探索 的前沿。

借由火星探测器，我们知道了， 火星上拥有太阳系最大最长的峡谷之一——水手峡谷 ，横跨大半个火星，长约4000千米，深达7千米。火星拥有太阳系最高的山峰——奥林帕斯火山，高度超过2万米，是地球上最高山峰珠穆朗玛峰的海拔高度的3倍多；我们对火星地表成分也有更多了解 ，找到了火星上水的痕迹 。

如何去往火星呢？先让我们回顾下如何离开地球。这件事就要从1665年的伦敦大瘟疫说起了：那时剑桥三一学院的牛顿在乡下自我隔离。传说中有一天牛顿在苹果树下思考时被一颗苹果砸中了脑袋，接着联想到月亮从没掉下来过，由此发现了万有引力定律。笔者一直很好奇这个传言的细节，而且高度怀疑牛顿被砸的那一刻可能只想着要把苹果有多远扔多远，有图为证！

我们都知道扔苹果的时候，用力越大，出手速度越快，苹果就扔得越远，但它早晚会掉到地上。那我们扔得再用力点，速度再快点呢？显然，它可以被扔得很远。理想假设下，只要出发速度够快，从北极扔到南极也未必不可能！如果我们再用力点呢？苹果就可以飞跃南极，甚至回到北极，回到我们出手的那个位置，接着再来“亿”遍。于是我们知道了，当苹果被扔出的速度超过某个速度时，它不再掉回地球，而环绕地球作圆周运动。 这个速度被科学家们称之为“第一宇宙速度”（环绕速度），在地球上是79 千米/秒 。月球绕着地球做高速圆周运动，这正是月亮不会掉下来的主要原因。

要离开地球的话，第一宇宙速度还不够，我们需要再加速，加速到第二宇宙速度（逃逸速度）约112 千米/秒 。这时候才可以离开地球，那么需要付出的代价是什么呢？以阿波罗计划为例，运载火箭土星五号的全重是3000吨，仅能运送45~48吨的飞船到地月转移轨道，值得一提的是它在燃烧第一级时，每秒钟就烧掉13吨燃料，足够一辆家用小 汽车 绕地球四圈。

离开地球之后就可以踏上前往火星的道路了吗？还差点。

事实证明有个好的路线规划是能省很多燃料。1925年，沃尔特·霍曼博士就提出了利用太阳引力的 霍曼转移轨道 ，这条线路最省能源。

他的思路是在地球轨道和火星轨道之间找到一条环绕太阳的椭圆路线。 这个椭圆与地球轨道外切，同时与火星轨道内切。以出发时的地球为近日点，相对于太阳的速度最大，达到327千米/秒，以到达时的火星为远日点，相对于太阳的速度最小，只有215千米/秒。全过程只需要做两次加速，一次离开地球轨道，进入霍曼转移轨道，另一次离开霍曼转移轨道，进入火星轨道，需要从215千米/秒，加速到火星的公转速度245千米/秒。

不用做太多加速看起来很省燃料，但也真的很花时间。由于各探测窗口不同，各探测器使用的火箭性能和飞行方案不同，最终探测器的飞行距离达4到7亿千米，要飞行6到11个月不等。实际情况也很复杂，中间需要做很多的计算，只有大型专业的航天机构才能完成。

对此，《下一站火星》中有这样一个比喻：

“这有点类似让一个人在滑翔机上（运动速度较快的地球）扔（发射）一粒小石子（探测器）， 在提前很远的地方（发射窗口），中间有风和空气影响（恒星和行星等各种引力源）， 准确穿过地面一辆左右前后运动（火星围绕太阳运动轨道倾角不同，有大偏心率）的小 汽车 （运动速度较慢的火星）天窗（引力影响范围，希尔球）后，再掉到司机的水杯里（环绕火星轨道）。 即便不考虑着陆，探测火星的难度已经可想而知。”

飞行的时间长是一个方面，另一方面等待离开地球进入霍曼转移轨道的时机，也就是发射窗口，也很漫长。按霍曼的要求，这一时间窗口约每26个月才会出现一次， 如果错过了就又是一次漫长的等待 。而最近的发射窗口就是今年的7到8月份。

火星探测任务一般可分为环绕、着陆和巡视三类。 环绕任务，即发射环绕火星运行的探测器，例如欧空局火星快车号、NASA的火星勘察轨道器；着陆任务则是使探测器着陆到火星上去，例如美国宇航局的凤凰号、洞察号探测器；巡视任务即能够在火星上进行巡视勘探的火星车，例如美国宇航局的旅居者号、勇气号、机遇号和好奇号火星车。

1960年，前苏联向火星发射了火星1A号探测器，它是人类探测火星的开端。1964年，美国成功发射水手4号火星探测器，它是 历史 上首个成功到达火星的探测器。从1960年的火星1A 号到2018年“洞察号”，人类共进行了40多次火星探测任务，包括了环绕、着陆、巡视任务，其中成功的任务仅占到约一半。那么，火星探测为什么这么难呢？

月球探测每年都有窗口期；火星距离地球非常遥远，每隔约26个月才有一次“火星探测窗口”，因此一旦错过窗口期，就只能再等两年。

放风筝的时候，风筝飞得再高，还有一根线在手中，那么，在飞向火星的漫漫长路上，探测器和地面之间也有“一根线”吗？

有的，这就是测控和数传。

测控和数传指的是地面测控站与探测器保持通讯，即利用地面测控系统对探测器进行定轨定位，利用地面台站向探测器发送遥控指令，接收探测器的科学探测数据。

深空测控通信的难点可以概括为信号空间衰减大、信号传输时延长、信号传播环境复杂以及高精度导航困难 [2]。

难点21 信号空间衰减大，接收信号弱

深空探测器的测控通信需要面临距离遥远带来的一系列问题，探测器测控通信通常采用无线电信号进行信息传输，而无线电波以光速向外辐射，强度按照传播距离的平方衰减，故距离信号的发射源越远，强度越低[2]。

火星探测器和地球之间的距离非常遥远，最远达到4亿千米，是地月距离的1000倍。探测器发射的信号，通过遥远的距离传输到地球上的时候，信号强度已经严重衰减，通常采用更大口径的天线来接受微弱的信号。

难点22 信号传输时延长

月球探测的单程通信为13秒左右，基本上可以达到实时通信。而火星探测的最远单程通信时间为22分钟，地面人员不能及时对探测器进行控制，因此对探测器的自主控制提出了更高的要求。尤其是在降落火星时，仅仅7分钟之后探测器就将从环绕轨道降落到火星表面，测控人员根本来不及对探测的运行状态进行判断从而进行修正，只能依靠探测器自身的控制判断来进行着陆。

难点23 任务环境复杂

火星探测器距离遥远，无线电信号既要穿过地球的对流层和电离层，还要穿过火星的大气层，以及变化复杂的太阳等离子区，信号传播环境十分复杂。

难点24 高精度导航困难

火星探测器的轨道复杂、距离遥远、观测时间段不能连续覆盖，造成了探测器导航困难。探测器的巡航段、近火捕获以及火星着陆需要超高精度的导航技术，如果导航精度不高，探测器将有可能失联，或是在近火段与火星擦肩而过、进入火星大气烧毁或者直接撞到火星上去。

难点3——抵达火星难、着陆火星难

由于人类目前的运载火箭能力有限，不能运送太大的探测器到火星，所以探测火星的目标之一就是消耗最少的燃料，尽可能将更大质量的探测器送往火星。借助“霍曼转移轨道”，就可以使探测器从地球飞往火星消耗最少的能量。

由于火星距离遥远，在探测器的数月飞行过程中，会受到太阳系内多个天体的扰动，还有太阳风、空间辐射等复杂的影响，需要考虑的因素更多。火星距离地球最远为4亿千米，需要更高的轨道设计要求，轨道偏差一点，到了4亿千米都会被放大很多。

探测器抵达火星附近之后，需要被火星引力捕获才能环绕火星运行。而火星质量小、引力影响范围小，所以探测器在进行近火制动之后需要准确进入环火轨道，稍有偏差就有可能与火星擦肩而过或是在火星大气中焚毁。

登陆火星是最难的。 目前，美国、俄罗斯、欧空局进行过火星着陆，但是只有美国完全成功过。即使是登陆月球，目前也只有美国、俄罗斯、中国成功过。

火星探测器进入大气层、下降和着陆段是火星探测中难度最大、风险最高的飞行阶段，需要探测器在短时间内完成高度气动减速、降落伞展开等机动动作。这个阶段的主要难点有：气动飞行减速难、火星表面避障难以及飞行验证困难[8]。

以近些年来的火星登陆任务为例，欧洲空间局（ESA）和俄罗斯联邦太空总署（Roscosmos）合作的斯基亚帕雷利EDM登陆器，计划于2016年10月19日登陆火星，但是由于登陆器与火星高速碰撞，导致任务失败。又比如，作为欧洲航天局2003年火星快车号任务的一部分，小猎犬2号着陆器在从火星快车号上释放出来后的第六天，进入火星大气层时失去所有联系。后来经过确认，着陆器成功登陆火星表面，但是因故未能完成部署开始运作。

火星探测器登陆对于减速要求更高。火星探测器的信号从火星传到地球需要几十分钟，而探测器从运行轨道着陆到火星只需要7分钟，因此地面人员无法干预探测器的着陆过程，完全依靠探测器自身来控制选择。

探测器的着陆过程对探测器防热措施，降落伞、气囊或是缓冲发动机能否按程序工作，都至关重要。任何一个环节出现偏差，都将导致着陆失败。因此，必须精确控制探测器的各个程序，需要经历所谓的“恐怖7分钟”，才能成功软着陆。

目前探测器登陆火星的方式主要有三种：分别是腿式缓冲、气囊缓冲和空中吊车。 美国的海盗号和凤凰号以及洞察号探测器均采用腿式缓冲的方式。勇气号和机遇号则是采用气囊缓冲的方式，气囊着陆适用于小型火星车，大一点的火星车就需要使用反冲发动机进行着陆。好奇号火星探测器由于质量非常大，只能采用最先进的空中吊车方式进行着陆。

火星探测器的 跟踪和测定轨 ，目前主要采用基于地面无线电测量的测距、测速和甚长基线干涉（VLBI）测角三种手段 [3]。

VLBI对探测器在垂直于视线方向上的位置变化有很高灵敏度,与视线方向具有高灵敏度的测距、测速形成互补，是火星探测器测定轨的必要手段，特别是在地火转移段、近火制动段等测定轨难度较大的测控弧段的优势更为明显[1]。

探测器进入近火制动段时，地火距离一般达到数亿千米，与月球探测器被捕获时的38万千米相比，距离增加了数倍。比如，VLBI时延测量误差1纳秒（03米），在3000千米的基线长度上，对数亿千米远的火星探测器在垂直于视线方向上的单点测轨误差约为几十千米，远大于视线方向的测距误差。VLBI时延测量精度的提高是火星探测器测定轨精度提高的关键环节。

为了提高VLBI时延测量精度，火星探测时一般差分单程定位（Delta Differential One-way Ranging; Delta-DOR）技术进行测控。测距、测速技术的目的是测量目标的视向距离和速度，而Delta-DOR技术则是测量目标的横向位置。1998年 “火星气候轨道器”的失败清楚的表明了Delta-DOR技术对于深空探测器跟踪测轨的重要性。由于未使用VLBI技术，未能及时发现切平面误差增大的致命缺陷，最终任务失败。因此如果测控技术不是很成熟的话，探测火星的风险很大。

在“嫦娥三号”等任务中，利用由上海站、北京站、昆明站和乌鲁木齐站以及位于上海天文台的VLBI数据处理中心组成的VLBI测轨分系统，和差分单程定位技术，将VLBI时延测量误差降至1纳秒以下。结合测速和测距数据，着陆器月面测定位和环月段的测定轨误差约50米，地月转移段和近月制动段的测定轨误差参数100米[1]。

差分单程定位型技术适合于单个探测器测定轨，而同波束VLBI技术则适用于多个探测器的精密测定轨。 所谓同波束干涉测量技术（Same Beam Interferometry, SBI），即用射电望远镜的主波束同时接收两个（或多个）探测器发送的信标，得到两个（或多个）探测器信标的相关相位，并在探测器间进行差分，由于信号传播路径基本相同，因此通过差分可以有效削弱信号传播路径上的大气、电离层以及设备等引起的误差，从而得到高精度的探测器相对定轨定位结果[3]。

火星探测项目是中国继载人航天工程、嫦娥工程之后又一个重大空间 探索 项目，也是我国首次开展的地外行星空间环境探测活动。

2016年1月，我国首次火星探测任务正式得到国家批准立项。

2020年7月，我国进行首次自主火星探测任务“天问一号”。

“天问一号”由我国目前最大运力的长征五号火箭进行发射。“天问一号”火星探测器将一次性实现环绕、着陆和巡视任务，分别由环绕器、着陆巡视器来完成。环绕器运行在环绕火星的轨道上，既可以自主进行全球性、综合性的环绕探测任务，也可以进行中继通信；着陆机构负责携带巡视器安全着陆到火星上去，巡视器负责在火星表面进行区域巡视探测。

写在最后

北京时间7月20日，中国火星探测任务“天问一号”在海南文昌发射基地发射升空，正式拉开我国行星探测的大幕。

2021年5月15日，“天问一号”成功着陆火星，中国成为继美国之外第二个掌握火星着陆巡视技术的国家，同时也是世界上首个 探索 火星便完成软着陆任务的国家。

“天问一号”火星探测任务，名字取自屈原长诗《天问》，任重道远，意义重大，虽难度极大，但中华民族充满信心，也做好了充足的 科技 准备，它承载着中华民族乃至全世界对真理追求的坚韧和执著。

参考资料：

[1] 刘庆会 火星探测VLBI测定轨技术 2018 深空探测学报 5, 5

[2] 吴伟仁 深空测控通信系统工程与技术

[3] 刘庆会 同波束VLBI技术在深空探测器测定轨中的应用 遥测遥控

光速测量方法

最早光速的准确数值是通过观测木星对其卫星的掩食测量的。还有转动齿轮法、转镜法、克尔盒法、变频闪光法等光速测量方法。 1983年，光速取代了保存在巴黎国际计量局的铂制米原器被选作定义“米”的标准，并且约定光速严格等于299,792,458米/秒，此数值与当时的米的定义和秒的定义一致。后来，随着实验精度的不断提高，光速的数值有所改变，米被定义为1/299,792,458秒内光通过的路程。 根据现代物理学，所有电磁波，包括可见光，在真空中的速度是常数，即是光速。强相互作用、电磁作用、弱相互作用传播的速度都是光速，根据广义相对论，万有引力传播的速度也是光速，且已于2003年得以证实。根据电磁学的定律，发放电磁波的物件的速度不会影响电磁波的速度。结合相对性原则，观察者的参考坐标和发放光波的物件的速度不会影响被测量的光速，但会影响波长而产生红移、蓝移。这是狭义相对论的基础。相对论探讨的是光速而不是光，就算光被稍微减慢，也不会影响狭义相对论。 一、光速测定的天文学方法光速的测定 1．罗默的卫星蚀法 光速的测量，首先在天文学上获得成功，这是因为宇宙广阔的空间提供了测量光速所需要的足够大的距离．早在1676年丹麦天文学家罗默（1644—1710）首先测量了光速．由于任何周期性的变化过程都可当作时钟，他成功地找到了离观察者非常遥远而相当准确的“时钟”，罗默在观察时所用的是木星每隔一定周期所出现的一次卫星蚀．他在观察时注意到：连续两次卫星蚀相隔的时间，当地球背离木星运动时，要比地球迎向木星运动时要长一些，他用光的传播速度是有限的来解释这个现象．光从木星发出（实际上是木星的卫星发出），当地球离开木星运动时，光必须追上地球，因而从地面上观察木星的两次卫星蚀相隔的时间，要比实际相隔的时间长一些；当地球迎向木星运动时，这个时间就短一些．因为卫星绕木星的周期不大（约为175天），所以上述时间差数，在最合适的时间（上图中地球运行到轨道上的A和A’两点时）不致超过15秒（地球的公转轨道速度约为30千米/秒）．因此，为了取得可靠的结果，当时的观察曾在整年中连续地进行．罗默通过观察从卫星蚀的时间变化和地球轨道直径求出了光速．由于当时只知道地球轨道半径的近似值，故求出的光速只有214300km/s．这个光速值尽管离光速的准确值相差甚远，但它却是测定光速历史上的第一个记录．后来人们用照相方法测量木星卫星蚀的时间，并在地球轨道半径测量准确度提高后，用罗默法求得的光速为299840±60km/s．[2] 2．布莱德雷的光行差法 观察恒星1728年，英国天文学家布莱德雷（1693—1762）采用恒星的光行差法，再一次得出光速是一有限的物理量．布莱德雷在地球上观察恒星时，发现恒星的视位置在不断地变化，在一年之内，所有恒星似乎都在天顶上绕着半长轴相等的椭圆运行了一周．他认为这种现象的产生是由于恒星发出的光传到地面时需要一定的时间，而在此时间内，地球已因公转而发生了位置的变化．他由此测得光速为：C=299930千米/秒 这一数值与实际值比较接近． 以上仅是利用天文学的现象和观察数值对光速的测定，而在实验室内限于当时的条件，测定光速尚不能实现．[3] 二、光速测定的大地测量方法 光速的测定包含着对光所通过的距离和所需时间的量度，由于光速很大，所以必须测量一个很长的距离和一个很短的时间，大地测量法就是围绕着如何准确测定距离和时间而设计的各种方法． 1．伽利略测定光速的方法 物理学发展史上，最早提出测量光速的是意大利物理学家伽利略．1607年在他的实验中，让相距甚远的两个观察者，各执一盏能遮闭的灯，如图所示：观察者A打开灯光，经过一定时间后，光到达观察者B，B立即打开自己的灯光，过了某一时间后，此信号回到A，于是A可以记下从他自己开灯的一瞬间，到信号从B返回到A的一瞬间所经过的时间间隔t．若两观察者的距离为S，则光的速度为c=2s/t 因为光速很大，加之观察者还要有一定的反应时间，所以伽利略的尝试没有成功．如果用反射镜来代替B，那么情况有所改善，这样就可以避免观察者所引入的误差．这种测量原理长远地保留在后来的一切测定光速的实验方法之中．甚至在现代测定光速的实验中仍然采用．但在信号接收上和时间测量上，要采用可靠的方法．使用这些方法甚至能在不太长的距离上测定光速，并达到足够高的精确度． 2．旋转齿轮法 用实验方法测定光速首先是在1849年由斐索实验．他用定期遮断光线的方法（旋转齿轮法）进行自动记录．实验示意图如下．从光源s发出的光经会聚透镜L1射到半镀银的镜面A，由此反射后在齿轮W的齿a和a’之间的空隙内会聚，再经透镜L2和L3而达到反射镜M，然后再反射回来．又通过半镀镜A由L4集聚后射入观察者的眼睛E．如使齿轮转动，那么在光达到M镜后再反射回来时所经过的时间△t内，齿轮将转过一个角度．如果这时a与a’之间的空隙为齿a（或a’）所占据，则反射回来的光将被遮断，因而观察者将看不到光．但如齿轮转到这样一个角度，使由M镜反射回来的光从另一齿间空隙通过，那么观察者会重新看到光，当齿轮转动得更快，反射光又被另一个齿遮断时，光又消失．这样，当齿轮转速由零而逐渐加快时，在E处将看到闪光．由齿轮转速v、齿数n与齿轮和M的间距L可推得光速c=4nvL． 在斐索所做的实验中，当具有720齿的齿轮，一秒钟内转动1267次时，光将首次被挡住而消失，空隙与轮齿交替所需时间为1/1267s 在这一时间内，光所经过的光程为2×8633米，所以光速c=2×8633×18244（m/s)≈315×108(km/s) 在对信号的发出和返回接收时刻能作自动记录的遮断法除旋转齿轮法外，在现代还采用克尔盒法．1941年安德孙用克尔盒法测得：c=299776±6km/s，1951年贝格斯格兰又用克尔盒法测得c=2997931±03km/s． 3．旋转镜法科学家傅科对光速的测量 旋转镜法的主要特点是能对信号的传播时间作精确测量．1851年傅科成功地运用此法测定了光速．旋转镜法的原理早在1834年1838年就已为惠更斯和阿拉果提出过，它主要用一个高速均匀转动的镜面来代替齿轮装置．由于光源较强，而且聚焦得较好．因此能极其精密地测量很短的时间间隔．实验装置如图所示．从光源s所发出的光通过半镀银的镜面M1后，经过透镜L射在绕O轴旋转的平面反射镜M2上O轴与图面垂直．光从M2反射而会聚到凹面反射镜M3上，M3的曲率中心恰在O轴上，所以光线由M3对称地反射，并在s′点产生光源的像．当M2的转速足够快时，像S′的位置将改变到s〃，相对于可视M2为不转时的位置移动了△s的距离可以推导出光速值。式中w为M2转动的角速度．l0为M2到M3的间距，l为透镜L到光源S的间距，△s为s的像移动的距离．因此直接测量w、l、l0、△s，便可求得光速。 在傅科的实验中：L=4米，L0=20米，△s=00007米，W=800×2π弧度/秒，他求得光速值c=298000±500km/s． 另外，傅科还利用这个实验的基本原理，首次测出了光在介质（水）中的速度v＜c，这是对波动说的有力证据．[4] 3．旋转棱镜法 迈克尔逊干涉仪美国的迈克尔逊把齿轮法和旋转镜法结合起来，创造了旋转棱镜法装置．因为齿轮法之所以不够准确，是由于不仅当齿的中央将光遮断时变暗，而且当齿的边缘遮断光时也是如此．因此不能精确地测定象消失的瞬时．旋转镜法也不够精确，因为在该法中象的位移△s太小，只有07毫米，不易测准．迈克耳逊的旋转镜法克服了这些缺点．他用一个正八面钢质棱镜代替了旋转镜法中的旋转平面镜，从而光路大大的增长，并利用精确地测定棱镜的转动速度代替测齿轮法中的齿轮转速测出光走完整个路程所需的时间，从而减少了测量误差．从1879年至1926年，迈克耳逊曾前后从事光速的测量工作近五十年，在这方面付出了极大的劳动．1926年他的最后一个光速测定值为 c=299796km/s 这是当时最精确的测定值，很快成为当时光速的公认值．[5] 三、光速测定的实验室方法（高中课本有） 光速测定的天文学方法和大地测量方法，都是采用测定光信号的传播距离和传播时间来确定光速的．这就要求要尽可能地增加光程，改进时间测量的准确性．这在实验室里一般是受时空限制的，而只能在大地野外进行，如斐索的旋轮齿轮法当时是在巴黎的苏冷与达蒙玛特勒相距8633米的两地进行的．傅科的旋转镜法当时也是在野外，迈克耳逊当时是在相距35373．21米的两个山峰上完成的．现代科学技术的发展，使人们可以使用更小更精确地实验仪器在实验室中进行光速的测量． 1．微波谐振腔法 1950年埃森最先采用测定微波波长和频率的方法来确定光速．在他的实验中，将微波输入到圆柱形的谐振腔中，当微波波长和谐振腔的几何尺寸匹配时，谐振腔的圆周长πD和波长之比有如下的关系：πD=2404825λ，因此可以通过谐振腔直径的测定来确定波长，而直径则用干涉法测量；频率用逐级差频法测定．测量精度达10-7．在埃森的实验中，所用微波的波长为10厘米，所得光速的结果为2997925±1km/s． 2．激光测速法（大学课本） 1970年美国国家标准局和美国国立物理实验室最先运用激光测定光速．这个方法的原理是同时测定激光的波长和频率来确定光速（c=νλ）．由于激光的频率和波长的测量精确度已大大提高，所以用激光测速法的测量精度可达10-9，比以前已有最精密的实验方法提高精度约100倍． 除了以上介绍的几种测量光速的方法外，还有许多十分精确的测定光速的方法． 根据1975年第十五届国际计量大会的决议，现代真空中光速的最可靠值是： c=299792458±0001km/s 接近光速时的速度合成 接近光速情况下，笛卡尔坐标系不再适用。同样测量光线离开自己的速度，一个快速追光的人与一个静止的人会测得相同的速度（光速）。这与日常生活中对速度的概念有异。两车以50km/h的速度迎面飞驰，司机会感觉对方的车以50 + 50 = 100km/h行驶，即与自己静止而对方以100km/h迎面驶来的情况无异。但当速度接近光速时，实验证明简单加法计算速度不再奏效。当两飞船以90%光速的速度（对第三者来说）迎面飞行时，船上的人不会感觉对方的飞船以90%c+90%c=180%c光速速度迎面飞来，而只是以稍低于995%的光速速度行驶。结果可从爱因斯坦计算速度的算式得出： v和w是对第三者来说飞船的速度，u是感受的速度，c是光速。 不同介质中的光速