一种中继卫星系统多址应用设想

通过中继卫星系统中码分多址（Code Division Multiple Access,CDMA）/ 时分多址（Time Division Multiple Access,TDMA）能力、实现复杂度、容量等方面的分析,结合中继卫星系统传输数据在固定站点接入的特点,设想了一种前向采用同步CDMA、返向采用TDMA的混合多址应用方式。该方式充分利用了CDMA和TDMA方式的优点,巧妙地利用前向通道实现了TDMA的时隙同步,解决了CDMA方式下存在的多址干扰、远近效应、用户数扩展受限以及TDMA方式下的复杂时隙同步等问题,且应用灵活,实现简单,多用户数扩展性好,在工程应用上具有一定的参考意义。     

中继卫星系统用户终端关键技术分析

用户终端在跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)中具有重要作用。介绍了中继卫星系统用户终端的分类、功能和组成,重点对用户终端采用的全数字化可编程综合基带、自动增益控制（AGC）、相参转发和小型化等关键技术进行了总结和分析,已工程实现的用户终端功能和性能满足系统要求。最后,提出了用户终端技术的发展趋势。     

基于小卫星中继的远程通信方案

为满足远程局部战场的通信需求,提出了一种以小卫星为中继的远程通信方案。在分析远程通信系统组成和工作原理的基础上,综合考虑环境因素推算了小卫星轨道参数,构建了具备通信中继功能的中椭圆回归轨道小卫星星座,实现了战机-作战指挥中心通信功能,通过STK软件建立了基于小卫星中继的远程通信覆盖模型。仿真结果表明,该方案对指定战区的平均覆盖率为9969%,作战指挥中心与战机的可连接时间达到98.26%。     

中继卫星资源调度问题研究现状与展望

随着跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)的发展以及中继应用需求的增加,其资源调度成为决定系统性能的关键因素之一。分析了包括描述方法、活动与资源、约束条件等在内的中继卫星资源调度问题基本内涵,研究了目前中继卫星资源调度的数学模型和实现算法,比较了不同数学模型和实现算法的优缺点。针对未来卫星激光和微波链路联合组网的发展趋势,提出了基于多终端-多节点及基于资源故障的激光/微波混合链路中继卫星资源调度的基本方法。     

一种无人机载超视距通信系统

针对中、高空长航时无人机超视距通信系统普遍采用Ku频段卫星中继存在信号可用带宽有限、干扰源众多、机载端设备较大的现状,提出了一种基于Ka频段卫星的无人机超视距通信系统总体与分系统工程实现方案,并给出了关键设计要素。在详细推导链路计算公式基础上,以前向速率为51.2 kb/s、返向速率为8 Mb/s为例进行了链路余量预算与数值仿真分析,并与传统Ku频段方案在传输速率、抗干扰能力、天线口径等方面进行了分析比较。结果表明,在同等条件下所设计的系统性能可提高20%左右。飞行试验结果验证了该方案的合理性、可行性、有效性和工程可实现性,为无人机超视距通信系统总体设计和工程实现提供了思路与参考。     

基于嵌入式云平台的中继卫星系统地面终端站基带池设计技术

针对中继卫星系统地面终端站测控与数传业务设备套量种类繁多、专用性强、互替性弱的应用现状,通过对地面站基带开放式平台架构的研究,提出了一种嵌入式云平台部署方案和基于蓝图技术的全景动态重构技术路线,解决了地面终端站基带功能可扩展、终端可灵活重构、计算资源可按需配置、业务功能可在线定制和快速切换等问题。研制了原理样机并进行了演示实验,网络互联速率达到40 Gb/s,入网子颗粒5个,微颗粒达到32个,部署业务种类达到4种,单功能重构时间为30 s,与传统测控基带设备相比,在相同的建设成本下,处理能力提升5倍以上。实验结果表明,所提技术能够大大提高中继卫星系统地面终端适应战时快速响应与机动部署的能力,并有效降低设备研发、运营维护以及未来性能升级的成本。     

卫星地面站高速数据传输终端平台设计

提出了一种具有开放式架构的新型高速数据传输终端平台,它以RapidIO作为各处理板卡的监控指令接口,以两个8×PCIe作为各处理板卡的数据接口。设计了有源交换网络背板实现系统互联;设计了通用处理板卡通过软件重构以实现数据上行调制或数据下行接收功能;下行接收的数据通过块数据传输,传输速率最高达40 Gb/s;通过独立磁盘冗余阵列扩展固态盘阵列实现数据高速记录,数据记录速率不低于500 MB/s;通过万兆以太网接口实现数据高速实时转发,数据转发速率不低于4 Gb/s;上行调制数据实时注入实时调制,数据速率不低于2 Gb/s。该平台硬件可扩展,软件可升级,控制和数据总线解耦合,可通过软件重构实现功能配置和在线更新,具有良好的扩展性和通用性,已在地面终端站高速数据传输系统中得到工程应用。     

跟踪及数据中继卫星系统的正反向通信链路

本文讨论跟踪及数据中继卫星系统的正反向通信链路。包括：１）Ｓ波段多址勤条链路的相控阵天线地面多波束形成自适应对准;２）把ＴＤＲＳ上的３０个单元天线的接收信号转回地面并保证各路之间相对相位,振幅的稳定;３）Ｋｕ波段单址勤务链路中ＴＤＲＳ与用户飞行器天线相互捕获与跟踪;４）扩频－测距码的快捕。     

基于海上风浪测定的船舶防撞浮标定位装置设计

现今使用的防撞浮标定位装置利用听水器进行定位,在风浪较大的情况下定位精度低、定位响应缓慢.针对上述问题,设计基于海上风浪测定的船舶防撞浮标定位装置.设计包含通信模块、GPS、核心控制模块的装置硬件部分后,利用风浪观测值作为补偿实现实时浮标位置定位.对比实验表明,该浮标定位装置的定位精度大幅提升,响应时间大幅缩短.     

一种联合链路持续时间与平均速率的中继选择方法

针对中继系统中节点快速移动时采用传统中继选择方法造成系统可传输数据量较低的问题,提出一种联合链路持续时间与平均速率的中继选择方法。该方法首先分析了系统采用两跳传输及协作传输两种模式下的链路持续时间,分别给出了节点速度及相互之间距离满足不同条件时的链路持续时间表达式,然后计算两种模式下的链路平均可达速率,最后基于所提出的准则完成中继选择。仿真结果表明,与传统的中继选择方法相比,该方法可以使系统获得更多的数据传输,同时具有较低的中断概率。     

一种低成本高可靠无人机机载数据通信系统设计

为满足飞行距离为10～100km、执行航拍和侦察等任务的无人机和地面站之间的数据通信需求,提出了一种低成本、高集成度、多功能及高可靠性的机载数据通信系统方案。设计了S频段收发链路(实现将飞机和各载荷的状态遥测参数下行到地面,并接收地面飞控数据,数据通信码速率达到150 kbit/s)和C频段链路（实现将机载光电吊舱获取的图像信息实时下行到地面接收站,码速率达到10 Mbit/s）。研制的机载数据通信系统质量小于2.0 kg,尺寸为160 mm×139 mm×77 mm;S、C频段下行射频功率均达到7 W时,整机功耗为57.6 W(24 V/2.4 A)。30 kg载重能力的旋翼无人机试飞结果表明,无人机飞行高度超过200 m、飞行距离不超过30 km时,机载数据通信系统完成了机地间可靠的数据通信和实时图像传输任务。     

多SIM卡复用的“北斗”通信终端设计

为了扩大“北斗”一代终端的应用范围,降低使用成本,提出了一种多SIM卡复用的“北斗”终端设计方案。采用FPGA+ARM的硬件结构,将SIM卡增加至多张,通过软件设计实现数据自动分片和多张SIM卡的协同工作,提高“北斗”终端的数据传输速率。该方法已成功运用于野外油气井远程监控系统中。     

天基数据链抗干扰问题研究

针对天基数据链的应用需求,对天基数据链的抗干扰特性进行了研究,分析了增强天基数据链系统抗干扰能力涉及的主要技术手段,提出了用户终端在设备研制中应采取的措施,并在应用方式上提出了一些建议,对于抗干扰天基数据链系统及设备的研制具有一定的参考价值。     

无人机通信干扰电磁环境半实物仿真系统

针对战场环境下复杂传播环境及敌方干扰对无人机通信系统性能的影响,提出了综合信道衰落和干扰共同作用下的无人机通信信道理论模型。在此基础上,基于微波暗室设计实现了无人机通信干扰电磁环境半实物仿真系统。该系统利用硬件现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实时模拟无人机通信信道和干扰信号,利用微波暗室模拟外场的无线传播环境,并通过天线位置和角度调节装置模拟发射机、干扰机和接收机之间的空间位置特性。实测结果表明,该半实物仿真系统能够真实复现无人机通信干扰电磁环境,可用于无人机数据链抗干扰性能的测试和评估。     

小型机载激光通信系统设计与验证

针对空空宽带高速通信的需求,设计了小型化机载激光通信系统。仿真分析了300 km、2.5 Gb/s无线激光链路性能,并通过运动仿真台模拟机动环境测试了系统的跟踪与通信性能,其中粗跟踪误差为533.2 μrad(1σ),精跟踪误差为3.6 μrad(1σ),测试数据传输240 s,通信误码率为2.82×10-9。仿真与实验验证了该系统用于远距离空空无线激光通信的可行性。     

美军战术通用数据链的发展

中国的外汇储备近年来出现了持续的高速增长,2005年以来更是呈现加速的趋势,2006年6月底已经达到9 411亿美元,超过日本位居世界第一。从目前的国际经济格局和国内经济增长方式、经济结构特征来看,中国的外汇储备持续增长的趋势要想在短期内扭转,必须付出十分艰苦的努力,在一定意义上可以说,即使现在开始着手采取抑止外汇储备持续增长的政策措施,外汇储备可能依然还会继续增长,只不过增幅有可能减缓而已。从这个意义上说,中国下一步的宏观金融政策决策,需要考虑外汇储备持续增长这一市场背景带来的一系列挑战,并做出相应的调整。     

VHF/UHF空地数据链系统越区切换设计

在研究空地数据链系统的基础上,设计了一个简单适用的越区切换算法,并对算法进行仿真,证明该算法可保证系统连续有效地工作。     

一种嵌入式通用多处理器通信管理单元设计

通信管理单元是数据链组网系统的重要组成部分。通过对具有丰富外围数据接口、能够进行级联和扩展的处理器模块体系结构的研究,提出了适合于通信管理和多路数据分发设备、符合开放接口标准的通信管理单元通用平台设计,能保证多路数据交互时的传输和交换性能。通过功能的裁剪和扩展,可应用于不同的项目中,有利于缩短开发周期,降低成本。     

基于嵌入式通信网络的数据协调

根据量子密码通信的实际需要,构建了一套嵌入式通信网络,实现动态数据传输。选用Spartan3s 1500MB开发板,采用软硬件协同设计方法,用EDK构建了一个基于Xilinx SOPC的网络通信系统,并设计了高斯随机数IP核来生成随机数,利用该系统可以在两台PC机和FPGA板上进行高速远距离的数据传输,实现量子密码通信中的数据协调。     

弹载数据链系统实时RS译码器设计

为了提高传输可靠性,各种差错控制编码技术已经被广泛应用在弹载武器数据链系统中。RS(Reed-Solomon)码具有很强的抗错误能力,且码长可以灵活控制,十分适合在弹载数据链系统中应用。设计了三种不同码率的RS码,并在修正的欧几里德算法基础上进一步优化,实现了一种新型RS码实时译码器。为减少系统复杂度,该译码器复用4组基本运算单元以完成错误位置多项式和错误值多项式计算,同时也没有插入额外的流水线结构,译码过程所需的GF(28)域求逆运算则通过查找表结构实现。整个设计已经在Altera公司的EP2S15器件上通过综合和验证,与同类设计相比占用资源大大减少,适合于高可靠性导弹数据链系统开发。