發(fā)布時間：2019-09-28 23:22

【摘要】：針對高昂的實驗條件建設(shè)成本長期制約衛(wèi)星通信實驗課程開設(shè)的問題,依托衛(wèi)星通信科研實驗室,研究設(shè)計了低成本的衛(wèi)星通信實驗條件建設(shè)方法。該實驗建設(shè)充分利用計算機仿真平臺,組織實驗科目;依托科研設(shè)備,組織參觀學習;調(diào)研衛(wèi)星通信市場,建設(shè)低成本實驗環(huán)境,對輔助衛(wèi)星通信的本科理論教學、培養(yǎng)通信工程專業(yè)學生的實踐動手能力和系統(tǒng)的通信保障能力具有重要意義。
【圖文】：

噻焐系奈佬�、大型�?地面測控站等設(shè)備基本上都是在電視上才能見到，而衛(wèi)星通信實驗課程首要的任務就是要打消學生的疑慮，讓他們真實地感受到高技術(shù)的東西并不復雜，其基本原理都是我們之前學習過的內(nèi)容，而計算機仿真技術(shù)就是一種最好的系統(tǒng)模擬平臺。坎巴拉太空計劃(KerbalSpaceProgram)是一款擁有極高自由度的沙盤風格航空航天模擬游戲。通過該游戲，玩家可以扮演Kerbals航空航天工作者，設(shè)計、建造并發(fā)射自己的火箭、航天飛機以及亞軌道飛行器，將航天器(衛(wèi)星)送入軌道，像現(xiàn)實的航空航天那樣計劃并進行飛行，如圖1所示。圖1坎巴拉太空計劃游戲界面通過該游戲軟件可以讓學生自己動手設(shè)計火箭的捆綁方式、推力大小以及飛行器在太空中的變軌、運行等操作，該游戲融學習和娛樂于一體，可以讓學生直觀地了解衛(wèi)星發(fā)射和日常運行的全過程，明白低軌道、中軌道、高軌道衛(wèi)星以及同步軌道、地球靜止軌道衛(wèi)星的本質(zhì)差異，解開衛(wèi)星通信高科技的神秘面紗。衛(wèi)星通信的核心是通信過程，其基本原理與常規(guī)的通信完全相同，利用常規(guī)的通信仿真軟件完全可以實現(xiàn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)從信源采集、信號發(fā)射、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到信號接收、信息還原整個過程的仿真。SystemView軟件是一款用于現(xiàn)代工程與科學系統(tǒng)設(shè)計及仿真的動態(tài)系統(tǒng)分析平臺，具有完整的通信系統(tǒng)設(shè)計與仿真分析工具，且通信系統(tǒng)的各種功能模塊應有盡有，用戶還可以在標準通信庫的基礎(chǔ)上開發(fā)自己的特有庫模塊［10］，如圖2所示。圖2SystemView軟件仿真界面基于SystemView的衛(wèi)星通信系統(tǒng)仿真平臺可以將衛(wèi)星通信的整個過程分解為信號發(fā)射系統(tǒng)、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)以及地面接收系統(tǒng)三部分，在三部分之間加入衛(wèi)星通信特有的鏈路損耗就可完整地再現(xiàn)衛(wèi)星通信的實時過程。另外，還可以通過SystemView

?軌道、高軌道衛(wèi)星以及同步軌道、地球靜止軌道衛(wèi)星的本質(zhì)差異，解開衛(wèi)星通信高科技的神秘面紗。衛(wèi)星通信的核心是通信過程，其基本原理與常規(guī)的通信完全相同，利用常規(guī)的通信仿真軟件完全可以實現(xiàn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)從信源采集、信號發(fā)射、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到信號接收、信息還原整個過程的仿真。SystemView軟件是一款用于現(xiàn)代工程與科學系統(tǒng)設(shè)計及仿真的動態(tài)系統(tǒng)分析平臺，具有完整的通信系統(tǒng)設(shè)計與仿真分析工具，且通信系統(tǒng)的各種功能模塊應有盡有，用戶還可以在標準通信庫的基礎(chǔ)上開發(fā)自己的特有庫模塊［10］，如圖2所示。圖2SystemView軟件仿真界面基于SystemView的衛(wèi)星通信系統(tǒng)仿真平臺可以將衛(wèi)星通信的整個過程分解為信號發(fā)射系統(tǒng)、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)以及地面接收系統(tǒng)三部分，在三部分之間加入衛(wèi)星通信特有的鏈路損耗就可完整地再現(xiàn)衛(wèi)星通信的實時過程。另外，還可以通過SystemView提供的示波器、頻譜分析儀等虛擬設(shè)備觀察衛(wèi)星通信過程中的信息采集、編解碼、調(diào)制與解調(diào)、疊加噪聲干擾等各階段的信號波形和頻譜，分析通信網(wǎng)絡(luò)的誤碼率、抗噪聲性能，對比不同編碼方案、調(diào)制方式對通信過程的影響，使學生真實地理解衛(wèi)星通信的基本過程。類似的仿真軟件還有Matlab等［11］。2．2衛(wèi)通設(shè)備參觀觀摩任何仿真都無法完美地替代現(xiàn)實，在學生掌握衛(wèi)星通信基本原理的基礎(chǔ)上，還必須讓學生對衛(wèi)星通信的設(shè)備有直觀的印象。實驗室現(xiàn)有各種類型的衛(wèi)星通信地面設(shè)備6套，從最小的衛(wèi)星廣播電視地球站到4．5m口徑的大型固定通信地球站，從反射面天線地球站到相控陣天線、波導饋電喇叭天線地球站，從便攜式地球站到衛(wèi)星動中通地球站應有盡有，如圖3所示。不管地球站的樣子如何變化，，其最核心的結(jié)構(gòu)———三維指向和收發(fā)通信是其本質(zhì)。天線的形狀可
【作者單位】： 火箭軍工程大學信息工程系;
【基金】：國家自然科學基金(61501469) 陜西省高等教育教學研究改革項目
【分類號】：G642;TN927.2-4


本文編號：2543538