航天器内超宽带无线互联关键技术研究

发布时间：2020-04-01 14:50

【摘要】：随着空间科学与应用技术的发展,卫星所承载的功能越来越多,所需传输的数据量也在迅速增长。数据量的增长必然导致航天器内部数据线缆的增加,给星上载荷以及线缆的布局增加难度。航天器内部采用无线通信取代有线通信有助于降低航天器的重量以及发射成本,同时还可以更加灵活地布置航天器子系统。然而,航天器内部金属密闭的空间构成强多径传播环境,使传统窄带通信系统性能恶化。超宽带(UWB)无线通信技术相对传统窄带技术具有带宽宽、数据速率高、抗多径能力强、功耗低、对其他设备干扰小等诸多优点,非常适合于卫星舱内狭小密闭空间高速率通信,在航天领域拥有广阔的应用前景。本文主要研究超宽带技术在航天器内部无线互联应用,主要内容如下:首先介绍了课题的研究背景以及目前航天器内部有效载荷无线互联研究的发展状况,分析了国内外研究的差距,阐述了开展航天器内部超宽带无线互联研究工作的重要意义。其次探究了航天器内无线信道的特点。论文采用电磁信道仿真软件Wireless InSite对小型航天器的3D模型进行电磁场仿真,探究了航天器内部结构对于信道特性的影响,并得到相关的信道特征参数。然后详细介绍了超宽带无线通信实验系统的设计与实现过程。通过选择超宽带无线收发芯片DW1000,搭配STM32F105RC控制芯片,搭建了实验系统的硬件平台;通过编写上位机软件对硬件平台进行控制,实现两个节点之间的通信功能,并在小型航天器模型内部进行实际通信测试,验证了超宽带无线通信在航天器内部应用的可行性与可靠性。最后介绍了基于非线性传输线的皮秒级脉冲压缩电路的设计过程。分析了非线性传输线对脉冲边沿压缩的原理,重点探究了电路参数与输出脉冲参数之间的关系,并对脉冲压缩电路的性能进行测试,为实现航天器内高码率的超宽带无线通信提供技术支撑。
【图文】：

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图 1.3 NASA 无线体域网应用于宇航服re 1.3 NASA's wireless body area network is used in spac上无线互联技术的研究起步同样很早[7]。2001 年TA）便将光无线技术应用到飞行器内部。随着射频无线技术做了大量的研究与地面试验，，并且有了通用射频无线传感器获取系统，用于空间以及型内部进行射频 UWB 信道响应实验[8]。近年来线网络的稳定性、可靠性与实时性，规划理想的
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN925;V443.1

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本文编号：2610598