USB天地話(huà)音通信回路的檢測方法研究

摘要：地面與飛船之間的話(huà)音通信是載人航天通信系統的關(guān)鍵組成部分。結合USB話(huà)音系統的組成和信息流程，提出了一種基于全態(tài)模擬器的新型通信回路檢測方法。通過(guò)全態(tài)模擬器構成的天地話(huà)音通信回路能很好的檢測整個(gè)載人航天通信系統的工作情況，并且能單獨的經(jīng)常性的檢測單個(gè)測控站話(huà)音系統的工作情況，以確保話(huà)音回路暢通無(wú)阻，為載人航天任務(wù)的順利完成提供重要保障。
關(guān)鍵詞：USB系統；話(huà)音通信；數字保密機；全態(tài)模擬器

0 引言
載人航天是我國前所未有的宏大系統工程。天地話(huà)音通信系統是載人航天通信系統的關(guān)鍵組成部分。天地話(huà)音通信的主要任務(wù)是完成飛船與地面指揮系統間的話(huà)音通信。在天地話(huà)音傳輸中，我國采用的主要手段是利用天地S頻段統一測控通信系統(USB)的數傳信道傳送天地下行(飛船至地面)話(huà)音，利用發(fā)射機和高功放傳送上行(地面至飛船)話(huà)音。
載人航天天地通信的上、下行話(huà)音通道工作狀態(tài)的好壞將直接影響到整個(gè)任務(wù)的成功與否。但由于飛船和地面通信系統的結構復雜，如何能在飛船未上天以及未載人條件下，尋找適當的測試方法，對整個(gè)天地話(huà)音通信系統尤其是地面通信網(wǎng)絡(luò )各個(gè)環(huán)節是非常重要的。對測控站而言，現階段主要采取任務(wù)前的天地通信聯(lián)調，進(jìn)行天地話(huà)音通信鏈路檢查和測試，以確認系統的正確性。但在天地通信聯(lián)調中線(xiàn)纜連接較多，連接方式變換較快，沒(méi)有具體操作規范和注意事項，容易造成崗位人員誤操作，影響天地通信聯(lián)調順利進(jìn)行。同時(shí)天地通信聯(lián)調次數有限，也影響天地話(huà)音通信系統檢查和測試。這就需要規范聯(lián)調中操作，并且要尋求一種新方法能經(jīng)常性檢測USB分系統話(huà)音通信鏈路工作情況。

1 USB天地話(huà)音通信系統分析
1．1 神舟任務(wù)中的天地USB通信回路
USB天地話(huà)音通信系統包括北京天地通信指控中心、USB測控通信站和飛船USB測控通信系統的相關(guān)設備。位于北京航天指控中心的天地通信指控中心對天地話(huà)音進(jìn)行統一管理，一方面它負責對指揮員話(huà)音進(jìn)行分配，同時(shí)匯集接收飛船下傳的宇航員話(huà)音。USB測控通信站分別在一定區域內負責與飛船的通信聯(lián)系。天地通信指控中心再通過(guò)衛星通信線(xiàn)路和地面傳輸線(xiàn)路與各USB測控通信站之間建立通信信息，借助USB測控站與飛船建立天地話(huà)音傳輸信道。其回路示意如圖1所示。

1．2 USB天地話(huà)音通信信息流程
神舟任務(wù)中，USB話(huà)音通信作為天地通信的主要技術(shù)手段。其信息傳遞過(guò)程如下：
上行模擬話(huà)音在天地通信指控中心，送USB話(huà)音保密機，形成上行數字話(huà)音，之后數字話(huà)音信號途徑DDN專(zhuān)網(wǎng)分送對應通信測站，測站將上行數字話(huà)音調制后在飛船覆蓋范圍內發(fā)送至飛船，飛船USB系統接收信號并解調，去密，譯碼，恢復話(huà)音信息。
下行兩路話(huà)音經(jīng)過(guò)USB話(huà)音保密機，形成下行數字話(huà)音，與其他測控信息一起，經(jīng)USB信道向下發(fā)送至測控通信站，USB站將含有話(huà)音的支路數據送北京中心，經(jīng)中心計算機系統解包，將其中下行數字話(huà)音送監控中心，之后解密、譯碼還原出話(huà)音，并將話(huà)音送監聽(tīng)、監視和記錄單元。
其系統連接如圖2所示，圖中A為上行話(huà)音信號，B為下行話(huà)音信號。

2 USB話(huà)音通信上行鏈路檢查
USB數字話(huà)音保密機用于飛船宇航員與地面指揮員之間的雙向話(huà)音通信，是實(shí)施天地話(huà)音測試的一個(gè)關(guān)鍵設備，完成話(huà)音信號的數字化編解碼、加解密、復分接等功能。
USB保密機一共有十個(gè)接口，其中有一個(gè)上行和兩個(gè)下行模擬接口，上行單路模擬話(huà)音經(jīng)編碼、加密，形成話(huà)音數據，從USB保密機上行數字接口輸出；下行2路模擬話(huà)音分別從兩個(gè)模擬接口接入，經(jīng)編碼形成兩路話(huà)音數據，加密，并交叉復接，合成話(huà)音數據，從USB保密機下行數據接口輸出。
2．1 USB數字保密機檢查
USB保密機利用本身具有的自環(huán)檢查功能，檢查保密機系統內部環(huán)路是否正常，再設置工作狀態(tài)，檢查保密機工作情況，其連接如圖3所示。

話(huà)音經(jīng)話(huà)筒到保密機內部經(jīng)采樣、量化、編碼，生成標準的PCM碼，同時(shí)產(chǎn)生發(fā)送數據所需要的時(shí)鐘，通過(guò)內部數據線(xiàn)將發(fā)送數據直接返回保密機，在保密機解調部分將PCM碼恢復成語(yǔ)音信號通過(guò)耳機送出，可以通過(guò)判斷語(yǔ)音信號的質(zhì)量來(lái)判斷保密機的工作狀態(tài)。
2．2 USB發(fā)射機話(huà)音終端檢查
USB發(fā)射機話(huà)音終端作為載人航天天地通信的上行話(huà)音的必經(jīng)通道，其工作狀態(tài)的好壞將直接影響到整個(gè)任務(wù)的成功與否，所以要對其工作狀態(tài)進(jìn)行檢驗，其連接如圖4所示。