【摘要】：隨著人類探索宇宙的腳步加快,許多國家在航天航空領(lǐng)域上的合作越來越多,為了滿足各個國家不斷增長的合作需求,由多個地區(qū)和國家倡導(dǎo)成立了國際空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(CCSDS),該組織提出了一系列的空間通信標準以及各項推薦技術(shù)。在這之中,鄰近空間鏈路協(xié)議(Proximity-1)適用于深空環(huán)境下近距離數(shù)據(jù)通信,目前該協(xié)議成功運用在火星探測中。隨著我國近期月球探測、火星探測以及宇宙空間站等項目的陸續(xù)上馬,針對鄰近空間鏈路展開深入的研究顯得尤為重要。本文首先闡述了鄰近空間鏈路的概念和特點,并根據(jù)國內(nèi)外對于深空探測以及鄰近空間鏈路協(xié)議的研究和應(yīng)用進行了綜述,論證了鄰近空間自動重傳的ARQ系統(tǒng)研制的必要性。其后,根據(jù)Proximity-1的協(xié)議分層,設(shè)計了基于Proximity-1協(xié)議的自動重傳通信系統(tǒng),包括總體方案設(shè)計,功能設(shè)計,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),ARQ方案以及軟硬件設(shè)計。在總體方案中,基于系統(tǒng)的功能指標,對整個系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)平臺進行了設(shè)計;在ARQ方案設(shè)計中,主要基于深空探測的復(fù)雜環(huán)境分析了ARQ的幾種最為穩(wěn)定的方案,并擇優(yōu)選擇了回退N幀ARQ協(xié)議,結(jié)合其特點進行了ARQ時延分析,CRC性能分析和ARQ幀長分析;在系統(tǒng)軟件設(shè)計中,主要結(jié)合系統(tǒng)架構(gòu),設(shè)計了上層數(shù)管模塊、參數(shù)配置模塊、性能分析模塊以及協(xié)議仿真模塊的設(shè)計。在Proximity-1協(xié)議中,數(shù)據(jù)的交互主要分為三種工作方式,包括全雙工、半雙工和單工,在該系統(tǒng)平臺上,可以模擬不同的深空環(huán)境并根據(jù)具體的場景計算出誤碼率并給出重傳的信息。在上述分析的基礎(chǔ)上,使用Visual Studio和LabWindows/CVI上對整個系統(tǒng)進行搭建調(diào)試和測試。經(jīng)過測試,本系統(tǒng)能夠在三種工作方式下實現(xiàn)自動重傳功能,且業(yè)務(wù)質(zhì)量和性能評估均能達到功能指標的要求,本仿真驗證系統(tǒng)可以為我國在未來的火星以及深空探測方面提供借鑒。
【圖文】：

遞上來的幀進行驗證，判斷其是否為可接收的 Version-3 傳輸幀，最后將其按類個子層。質(zhì)訪問控制子層：MAC 層負責每次會話的建立和終止。它也負責操作數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)層配置發(fā)生的變化，其執(zhí)行的某些操作需要收發(fā)雙方的握手過程，握手操作是為和接收雙方之間建立數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的一種手段。由于空間鏈路崩潰可能導(dǎo)致雙方，，MAC 層的操作動作需要執(zhí)行一個保持過程，確保在該控制步驟需要的結(jié)果得不啟動其他控制步驟。該子層是軟件中的中樞大腦，負責控制數(shù)據(jù)鏈路層和物理控制字，為整個系統(tǒng)提供完整的命令支持。介質(zhì)訪問子層同時負責與本地控制器制器的指令交互以及解釋命令等功能。碼與同步子層：該子層主要負責對幀子層傳輸過來的幀進行編碼與同步。其根據(jù)ersion-3 傳輸幀進行組幀，為其附加 24 位的同步標志位（ASM）和 32 位的循環(huán)組成鄰近空間傳輸單元（PTLU）。組成 PLTU 后，將其按照固定的規(guī)則生成比特信道編碼，最后用一種穩(wěn)定的速率將其傳遞到物理層。在收發(fā)雙方，C&S 子層鐘、品質(zhì)服務(wù)指示器和每個傳輸構(gòu)架進出方向值來支持 Proximity-1 的時間服務(wù)了編碼與同步子層定義的 PLTU。

前面章節(jié)中已經(jīng)對協(xié)議收發(fā)單元的工作頻段進行了具體的介紹，協(xié)議收發(fā)單元的中率為 60MHz，上行鏈路工作頻率為 435MHz~450MHz；下行鏈路工作頻率為z~405MHz，同時將上下行鏈路劃分為 8 個頻道。考慮到對信號處理板卡輸出的鏡量進行濾除，同時將信號放大發(fā)射，所以中頻收發(fā)模塊由功率放大器和濾波器組成系 統(tǒng) 中 選 擇 了 Mini-circuits 公 司 的 Mini-circuitsZHL-6A+ 型 功 率 放 大 器 ircuitsBBP-60 型濾波器來實現(xiàn)。在這其中，Mini-circuitsZHL-6A+型功率放大器可以025MHz-500MHz 的輸入信號，同時能夠提供高達 25dB 的信號放大增益ircuitsBBP-60 型濾波器可以對 55-67MHz 的中頻信號進行濾波。 信道模擬單元設(shè)計復(fù)雜的深空通信中，信道的衰減常達到 200dB 以上，因此需要使用衰減器模擬深的路徑衰減。本系統(tǒng)選擇了安捷倫提供的 8494H 和 8496H 型衰減器。這兩個衰減范圍分別為 0~11dB 和 0~100dB，當使用兩組該型衰減器時，能夠模擬 200dB 以上減，衰減步徑 1dB。使用安捷倫的 11713C 型衰減器控制器完成對衰減器的控制。制器如圖 2.13（a）所示，衰減器如圖 2.13（b）所示。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V443.1;TP311.52

【參考文獻】

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本文編號：2559814