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火星通信深空信道建模与仿真系统实现

发布时间:2018-05-16 06:19

  本文选题:深空信道 + 火星探测 ; 参考:《南京航空航天大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着科学技术的发展,世界各国对深空探测的竞争日趋激烈,为了实现更远距离的深空探测,需要以深空信道模型研究为基础进一步探索新型深空通信网络架构,突破深空通信的效率和持续时间的瓶颈。目前我国的深空探测活动正处于从月球向火星过渡的关键时期,火星通信深空信道建模以及仿真系统实现对火星探测通信系统的研制意义重大。本文首先介绍了深空通信的发展以及深空信道模拟器的背景和发展现状,分析了深空信道的特性,研究了电波传播理论,并给出了Rician因子、传播路径损耗、多普勒频移、噪声等信道关键特性参数的计算方法。其次,利用STK的链路预算功能对前文的建模结果进行了仿真验证,STK仿真结果与建模结果相互吻合,接着分析了使用MFC与STK集成交互的设计与实现并开发了一个基于STK的链路预算软件。然后设计了一种深空信道硬件模拟系统的方案,并分析讨论了硬件组成设备的选型及性能,给出了各功能子模块的设计方案,以及数据通道与传输接口的详细设计和实现方法。在此基础上,重点分析了深空信道模拟系统应用软件的详细设计及实现,包括深空信道参数估计软件、CPCI驱动软件、衰减器和变频器程控软件等功能软件以及TCP/IP模块和多线程模块的实现。最后,对深空信道硬件模拟系统进行了实测,结果表明软件与硬件系统协同工作良好,能够在输入卫星轨道文件等参数的情况下对火星通信深空信道进行模拟,所有指标符合设计要求,为后续深空通信系统的方案论证和性能评估提供有益参考。
[Abstract]:With the development of science and technology, the competition for deep space exploration is becoming more and more fierce in the world. In order to realize the long-range deep space exploration, it is necessary to further explore the new deep space communication network architecture based on the research of deep space channel model. Break through the bottleneck of efficiency and duration of deep space communication. At present, the deep space exploration in China is in the critical period of transition from the moon to Mars. The modeling and simulation system of the deep space channel of Mars communication is of great significance to the development of the Mars exploration communication system. This paper first introduces the development of deep space communication and the background and development of deep space channel simulator, analyzes the characteristics of deep space channel, studies the theory of radio wave propagation, and gives the Rician factor, propagation path loss, Doppler frequency shift. The calculation method of the key characteristic parameters of the channel such as noise. Secondly, using the link budget function of STK, the simulation results are verified that the simulation results are consistent with the modeling results. Then, the design and implementation of integrated interaction between MFC and STK are analyzed and a link budget software based on STK is developed. Then, a scheme of hardware simulation system for deep space channel is designed, and the selection and performance of hardware components are analyzed and discussed. The design scheme of each functional sub-module and the detailed design and implementation method of data channel and transmission interface are given. On this basis, the detailed design and implementation of the application software of deep space channel simulation system, including CPCI driver software, is analyzed in detail, including the deep space channel parameter estimation software. The realization of function software such as attenuator and inverter program control software, TCP/IP module and multithread module. Finally, the hardware simulation system of deep space channel is measured. The results show that the software and hardware system work well together, and can simulate the deep space channel of Mars communication under the condition of input satellite orbit file and other parameters. All the indexes meet the design requirements and provide a useful reference for the scheme demonstration and performance evaluation of the following deep space communication system.
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN927.3

【参考文献】

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本文编号:1895794

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