變速率星間射頻通信的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著微電子及微機械技術(shù)的發(fā)展，特別是片上系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的發(fā)展為電子系統(tǒng)微型化帶來了實質(zhì)性的進展，加速了航天器微型化的步伐，從而促進了微小衛(wèi)星編隊飛行技術(shù)的研究。多顆小衛(wèi)星協(xié)同工作，來完成一顆大衛(wèi)星需要完成的復(fù)雜任務(wù)，這樣就對衛(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)平臺上設(shè)計并實現(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。
　　本文首先進行了微型綜合

2、電子系統(tǒng)(IES)的軟硬件的設(shè)計和實現(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，微型綜合電子系統(tǒng)采用了SoC處理器，將星載計算機和測控系統(tǒng)集成在一起，測控單元的核心器件采用了射頻模塊nRF2401，軟件上采用了測控數(shù)據(jù)和載荷數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理的方案，從而實現(xiàn)了軟件和硬件設(shè)計的一體化，解決了傳統(tǒng)模式下測控系統(tǒng)和星載計算機之間復(fù)雜的模擬數(shù)字混合設(shè)計的問題。
　　其次，本文在理論上對通信鏈路進行了分析，設(shè)計了變速率星間通信的方案并

3、進行了多普勒效應(yīng)造成通信速率偏差的校正，并在微型綜合電子系統(tǒng)的硬件平臺上進行了實現(xiàn)和驗證。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，本方案通過設(shè)計編碼的方法改變信號寬度以調(diào)節(jié)通信速率，當通信距離增大時通過減小通信速率的方式來改變通信的可靠性，從而滿足星間通信系統(tǒng)高可靠性的要求；同時，針對衛(wèi)星相對運動時產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)帶來的通信問題，設(shè)計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衛(wèi)星間的相對運動造成的頻率偏移進行補償，有效校正了星間通信的多普勒效應(yīng)帶來的誤碼。
　　最后，針對本文需要完成的微型綜合電子系統(tǒng)的星地通信任務(wù)，本文進行了測控地面站的設(shè)計，并用星地通信來模擬星間通信來驗證變速率星間通信的算法。針對微型綜合電子系統(tǒng)的星地通信任務(wù)設(shè)計了地面站平臺，并針對變速率通信進行了星地通信系統(tǒng)的通信方案的設(shè)計，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，并進行了論證，為變速