遥测信号是一种用于远程测量和数据传输的信号，它通过特定的通信方式将被测对象的状态参数从测量位置传输到远距离的接收站。遥测技术广泛应用于航空航天、工业、医疗等领域，用于获取分散或难以接近对象的实时数据。
遥测信号可以是电信号、光信号或声信号，其形式多样，但必须具备表示信息意义的特征。在现代遥测系统中，通常使用数字遥测系统，通过模拟-数字转换器将测量值转换为二进制字符串，再用调制载波传输，接收端无损重建。遥测信号的传输过程包括信号输入端、传输设备和接收设备三个主要部分：传感器将被测参数转换为电信号，然后通过多路通信设备传输，并由终端设备接收、记录和处理。
遥测信号不仅用于数据传输，还可以结合遥控目标物体，提供实时数据支持。此外，遥测技术在电力系统中也有广泛应用，例如用于变电站调度中的发电机出力、母线电压等参数的远程测量。
遥测信号是一种重要的通信技术，通过远程传输测量数据，实现对远距离或难以接近对象的监测和控制。
一、 遥测信号在航空航天领域的应用
遥测信号在航空航天领域的应用非常广泛，涵盖了从飞行测试到深空探索的多个方面。以下是几个具体的应用案例：
美国空军自2007年起在佛罗里达埃格林空军基地开展“先进微型遥测系统”(ASMT)项目，旨在研制一种用于飞机地面和飞行试验的无线传感网络系统。该项目在F16战斗机上进行了地面测试和飞行试验，并成功完成了颤振飞行试验。
数字遥测技术被广泛应用于现代航空航天推进测试，特别是在旋翼飞行器的开放旋翼和反向旋转风洞推进系统中。这种技术能够同时传输大量数据，并支持多种传感器类型，极大地增强了发射器的选择灵活性。。
NASA的ARIA(先进远程仪器飞机)项目使用航空遥测技术来支持月球任务、轨道车辆、弹道和巡航导弹的跟踪和遥测数据获取。
无线电遥测技术用于同时传输多个测量值到地面，通常采用复用技术，如频率分割或时间分割。这些技术被应用于气象探测和导弹等无人飞行器的行为监测。
遥测技术在太阳系中用于传输信号，研究行星及其环境。例如，Voyager 1任务中使用掩射实验和精密多普勒测量来获取数据。
飞行测试项目通常通过PCM/RF链接监控来自机载飞行测试仪器的数据，这些数据用于实时分析并为测试飞行员提供反馈。遥测数据传输面临的挑战包括衰减、多径传播和多普勒效应。
二、 遥测信号在长距离传输过程中的安全性和完整性?
确保遥测信号在长距离传输过程中的安全性和完整性需要综合考虑多个方面，包括信号的可靠性设计、传输介质的选择、错误检测与纠正机制、干扰保护以及加密技术等。以下是详细的措施：
在遥测系统中，为了提高信号的可靠性，可以采用多级数据综合和传输机制。例如，在“长征五号”火箭的遥测系统中，通过一级和二级数据综合环节，将关键遥测参数分别形成规定的帧格式，并通过不同的信道传输到地面。这种设计能够有效应对多径效应和反射、绕射等问题，减少误码率和丢帧现象。
基带传输介质的选择对高码率信号的远距离传输至关重要。例如，在标准RS422接口下，通过优化绕包层、绝缘层和屏蔽层等结构，可以提高线缆的柔软性和外径，从而在10 Mbps下可靠传输60米。此外，使用眼图分析传输线的性能，可以评估信号的衰减和相位畸变程度，进一步优化传输介质。
在数据传输过程中，使用循环冗余校验(CRC)模式进行错误检测，并结合前向错误纠正(FEC)技术，可以实现数据的错误检测和恢复。此外，快速ARQ例程确保每次数据包传输后都能收到确认或重传请求，从而保证数据的完整性和可靠性。
遥测系统对来自其他射频通信系统的干扰极为敏感，因此需要适当的干扰保护标准。例如，航空移动遥测系统使用高增益定向天线系统，并根据国际电信联盟无线电服务(ITU-R)推荐的标准，计算并应用功率通量密度(PFD)水平以防止干扰。
数据加密是确保遥测信号安全的重要手段。在使用非加密链接时，可以应用IRIG随机化技术来增加信号的安全性。此外，在涉及个人或敏感数据传输的环境中，必须考虑数据加密、交付可靠性和消息有效期等问题，并实施适当的缓解策略。
在白空间中，通过远程认证和机器学习分类器结合统计顺序估计的方法，可以防止协调的虚假报告攻击，并实现定量精确的结果。这种方法依赖于一组认证能力的传感器，随着认证节点比例的增加，保护措施逐渐得到改善。
通过以上措施，可以有效确保遥测信号在长距离传输过程中的安全性和完整性。
三、 遥测技术在医疗领域的最新成果
遥测技术在医疗领域的最新进展主要体现在以下几个方面：
- 心脏遥测系统的升级与应用：心脏遥测系统不断升级，例如通过短信通知而不是电话来提醒护士。Carilion正在扩大虚拟观察范围，并计划在整个系统中推广心脏遥测。此外，可穿戴设备也可以实时反馈患者状况，帮助医生提前管理复杂疾病。
- 远程医疗与虚拟观察程序：虚拟观察程序已经证明其价值，提高了效率，减少了COVID-19的传播风险，缓解了个人防护装备短缺的问题。它还可以防止跌倒等不良事件。心脏遥测技术员专注于监测患者的血氧水平、心率和心律，确保他们处于安全的状态。
- 数字健康技术的广泛应用：无线传感器和生物遥测设备的使用改善了患者舒适度，实现了日常活动中的无感知监测。远程专家或全科医生可以快速、高效地传输获取的信息，从而更快地治疗已识别的健康状况。结合生物遥测设备记录与人工智能工具，可以实现基于持续监测相关生理和行为参数的疾病预防、诊断和预测的显著改进。
- 植入式生物遥测设备与AI的应用：植入式生物遥测设备如心脏监测系统、血糖监测设备等，在物联网(IoT)环境中的应用包括在线健康监测系统和智能穿戴设备。AI在医学成像、药物开发和疾病治疗中的作用也得到了进一步的发展。
- 远程或家庭监测系统的优化：射频遥测技术允许患者在家中进行定期的远程随访，当监测设备在范围内时，医疗提供者可以前往随访诊所。这些系统执行通常在诊所进行的各种测试，并将数据通过有线电话或蜂窝网络传输给医生进行审查。
- 心力衰竭研究中的遥测技术应用：遥测系统在心力衰竭研究中用于评估心功能、血流动力学和肺部液体浓度变化。例如，CardioMEMS™设备通过直接测量左心室压力，可能提供更准确的肺部充血评估和左心室功能监测。
遥测技术在医疗领域的最新进展包括心脏遥测系统的升级、远程医疗与虚拟观察程序的应用、数字健康技术的广泛应用、植入式生物遥测设备与AI的结合以及心力衰竭研究中的遥测技术应用。
四、 数字遥测系统与传统遥测系统对比
数字遥测系统与传统遥测系统相比，具有显著的优势和一些不足之处。
1. 优势
数字遥测系统通过数字信号传输，能够大幅降低信号传输过程中的道间串音、天电干扰和工频干扰等问题。此外，数字遥测系统可以实现数据的准实时回传，提高了野外工作的效率。例如，在地震勘探中，数字遥测系统采用24位A/D转换器，使记录动态范围增大、量化误差减小，采样率大幅提高，波形畸变减小，频带宽度增大。
数字遥测系统通常采用更加小巧轻便的新型测线电子设备，使得整体重量大幅度减轻，并且更加节能。例如，Sercel 408UL系统被认为是世界上最节能的系统之一。
数字遥测系统提供诊断功能，允许对测量链中的参数进行持续监控，以检查数据的完整性。此外，通过以太网连接，可以远程控制S/G分流校准、检测开路或短路传感器等功能。这种远程控制能力使得中央实验室可以连续监控系统性能，并在必要时调整设置。
数字遥测系统使用高精度测量设备进行数据采集，并通过软件对数据进行处理和分析，进一步提高了测量精度。例如，在航空多光谱数字相机系统中，通过传感器拼接的方法可以提高作业效率并降低成本。
数字遥测系统融合了虚拟现实、人工智能、云计算、大数据和高性能计算等新一代信息技术，显著提升了整合处理遥感数据的效率和能力。例如，数字成像遥感系统通过FPGA实现数字信号处理和数字波束形成，提供了更高的测量精度和空间分辨率。
2. 不足
尽管数字遥测系统具有许多优势，但其硬件成本和技术要求较高。例如，航空多光谱数字相机系统的探测器线阵或面阵不够大，作业效率有待提高。此外，某些高端设备如FPGA需要较高的技术投入和维护成本。
虽然数字遥测系统能够通过软件对数据进行深度分析和挖掘，但这也增加了数据处理的复杂性。例如，传统遥感技术依赖人工判读和半自动化软件解译，而数字遥测系统则需要更复杂的算法和计算资源来处理大量数据。
数字遥测系统的运行依赖于稳定的网络连接和电源供应。如果网络或电源出现问题，可能会影响系统的正常运行。例如，在地震勘探中，无线遥测地震仪系统需要实时对数据进行回收和监测，这就要求有可靠的电源和网络支持。
五、 在电力系统中，遥测技术是如何实现变电站调度的?
在电力系统中，遥测技术通过采集和传输变电站的运行参数来实现变电站调度。具体来说，遥测技术包括以下几个方面：
- 遥测定义：遥测是指应用通信技术，传输被测变量的测量值。这些测量值包括变电站进线电压、电流、功率等基本内容，以及各种保护动作的幅值、极化电位等。
- 遥测范围：遥测范围主要包括线路的电流、电压，变压器三侧的电流、电压，各种母线电压、主变温度等其他测量值。这些参数对于监控无人值班变电所的运行情况至关重要。
- 遥测过程：遥测过程通常由远动终端(RTU)完成。RTU采集发电机出力、母线电压等实时参数，并通过远动信道传送到调度中心。调度中心接收到这些参数后，可以实时打印各发电厂的运行曲线和线路电量参数。
- 遥测功能：遥测功能是电力系统调度自动化的重要组成部分，它允许调度中心远程监控变电站的运行状态，包括有功功率、电流、电压、温度等。这些信息对于保证调度中心对无人值班变电所的有效监控至关重要。
- 遥测与其他“四遥”功能的关系：遥测是“四遥”功能之一，其他三个分别是遥信、遥控和遥调。遥信用于传输设备状态信号，遥控用于远程操作指令实现远方操作，而遥调用于调度中心直接对被控端某些设备的工作状态和参数进行调整。
在电力系统中，遥测技术通过采集和传输变电站的运行参数，实现了对变电站的实时监控和调度。
