變速率星間射頻通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著微電子及微機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，特別是片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展為電子系統(tǒng)微型化帶來(lái)了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，加速了航天器微型化的步伐，從而促進(jìn)了微小衛(wèi)星編隊(duì)飛行技術(shù)的研究。多顆小衛(wèi)星協(xié)同工作，來(lái)完成一顆大衛(wèi)星需要完成的復(fù)雜任務(wù)，這樣就對(duì)衛(wèi)星間的通信提出了更高的要求，需要保證通信的高可靠性。本文在微型綜合電子系統(tǒng)平臺(tái)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種根據(jù)不同距離采用不同通信速率并能校正多普勒效應(yīng)造成通信速率偏差的變速率星間通信的方案。
　　本文首先進(jìn)行了微型綜合

2、電子系統(tǒng)(IES)的軟硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。根據(jù)微型航天器的理念，作為變速率星間通信的硬件平臺(tái)，微型綜合電子系統(tǒng)采用了SoC處理器，將星載計(jì)算機(jī)和測(cè)控系統(tǒng)集成在一起，測(cè)控單元的核心器件采用了射頻模塊nRF2401，軟件上采用了測(cè)控?cái)?shù)據(jù)和載荷數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理的方案，從而實(shí)現(xiàn)了軟件和硬件設(shè)計(jì)的一體化，解決了傳統(tǒng)模式下測(cè)控系統(tǒng)和星載計(jì)算機(jī)之間復(fù)雜的模擬數(shù)字混合設(shè)計(jì)的問(wèn)題。
　　其次，本文在理論上對(duì)通信鏈路進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了變速率星間通信的方案并

3、進(jìn)行了多普勒效應(yīng)造成通信速率偏差的校正，并在微型綜合電子系統(tǒng)的硬件平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。根據(jù)空間鏈路的理論分析，可以知道通信的可靠性與通信距離、通信的碼速率有著直接的關(guān)系，基于空間鏈路的理論，本方案通過(guò)設(shè)計(jì)編碼的方法改變信號(hào)寬度以調(diào)節(jié)通信速率，當(dāng)通信距離增大時(shí)通過(guò)減小通信速率的方式來(lái)改變通信的可靠性，從而滿足星間通信系統(tǒng)高可靠性的要求；同時(shí)，針對(duì)衛(wèi)星相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)帶來(lái)的通信問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于變速率通信方案的校正多普勒效應(yīng)造成

4、通信速率偏差的編碼算法對(duì)衛(wèi)星間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成的頻率偏移進(jìn)行補(bǔ)償，有效校正了星間通信的多普勒效應(yīng)帶來(lái)的誤碼。
　　最后，針對(duì)本文需要完成的微型綜合電子系統(tǒng)的星地通信任務(wù)，本文進(jìn)行了測(cè)控地面站的設(shè)計(jì)，并用星地通信來(lái)模擬星間通信來(lái)驗(yàn)證變速率星間通信的算法。針對(duì)微型綜合電子系統(tǒng)的星地通信任務(wù)設(shè)計(jì)了地面站平臺(tái)，并針對(duì)變速率通信進(jìn)行了星地通信系統(tǒng)的通信方案的設(shè)計(jì)，并制定了地面站與衛(wèi)星之間的通信協(xié)議以及地面站的內(nèi)部通信協(xié)議，并進(jìn)行了論證，為變速