[發(fā)明專利]適應(yīng)多場(chǎng)景的分布式寬帶通信星座地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011337120.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN112468220B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔文斌;劉會(huì)杰;程睿;尚琳;李光;郭汝江;宮成偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院;上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類號(hào): H04B7/185
• 分類號(hào): H04B7/185
• 代理公司: 上海智晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

1.一種適應(yīng)多場(chǎng)景的分布式寬帶通信星座地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)，其特征在于，包括環(huán)境信道模擬分系統(tǒng)及其他分系統(tǒng)，其中：

各個(gè)分系統(tǒng)在不同地域部署時(shí)，配套環(huán)境信道模擬分系統(tǒng)對(duì)真實(shí)的接收信號(hào)進(jìn)行模擬；

各個(gè)分系統(tǒng)之間通過共視接收機(jī)進(jìn)行各個(gè)分系統(tǒng)之間的時(shí)間同步；

各個(gè)分系統(tǒng)將發(fā)射信號(hào)的數(shù)字中頻信號(hào)直接通過光纖傳輸?shù)浇邮斩说沫h(huán)境信道模擬分系統(tǒng)，并通過接收端的環(huán)境信道模擬分系統(tǒng)模擬真實(shí)信號(hào)的時(shí)延和動(dòng)態(tài)；同時(shí)，環(huán)境信道模擬分系統(tǒng)通過高階濾波器對(duì)數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行濾波，以模擬真實(shí)環(huán)境中的信號(hào)失真，并通過數(shù)模變換和射頻信號(hào)上變頻生成真實(shí)的射頻信號(hào)；

所述其他分系統(tǒng)包括用戶接入模擬分系統(tǒng)、通信衛(wèi)星模擬分系統(tǒng)、運(yùn)行模擬分系統(tǒng)、效能評(píng)估分系統(tǒng)、地面運(yùn)控模擬分系統(tǒng)及地面測(cè)控模擬分系統(tǒng)，各個(gè)分系統(tǒng)之間通過光纖連接進(jìn)行通信；

所述運(yùn)行模擬分系統(tǒng)作為整個(gè)地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)的控制中樞，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行場(chǎng)景的生成、模擬和控制；

所述運(yùn)行模擬分系統(tǒng)包括運(yùn)行狀態(tài)配置及路由模塊、虛擬衛(wèi)星模塊、虛擬地面站模塊及接口通信模塊；

所述運(yùn)行狀態(tài)配置及路由模塊進(jìn)行衛(wèi)星數(shù)量設(shè)定、運(yùn)行狀態(tài)配置、軌道狀態(tài)模擬、星座星間路由模擬、信道時(shí)延模擬、運(yùn)行控制模擬；

其中，所述信道時(shí)延模擬根據(jù)軌道狀態(tài)模擬及星座星間路由模擬計(jì)算信道距離，根據(jù)信道距離及軌道狀態(tài)模擬計(jì)算信道時(shí)延和信號(hào)多普勒動(dòng)態(tài)；

所述虛擬衛(wèi)星模塊根據(jù)所述運(yùn)行狀態(tài)配置進(jìn)行虛擬衛(wèi)星的模擬，模擬真實(shí)衛(wèi)星進(jìn)行接收信號(hào)處理并生成所需要的數(shù)字信號(hào)；

所述虛擬地面站模塊模擬地面站信號(hào)處理過程及信息生成過程；

所述接口通信模塊完成運(yùn)行模擬分系統(tǒng)與其他分系統(tǒng)之間的通信；

所述通信衛(wèi)星模擬分系統(tǒng)進(jìn)行衛(wèi)星狀態(tài)的物理真實(shí)模擬；

所述通信衛(wèi)星模擬分系統(tǒng)包括接口通信模塊、多總線驗(yàn)證模塊、平臺(tái)綜合處理模塊、載荷綜合處理模塊、射頻處理模塊、機(jī)構(gòu)控制仿真模塊、仿真驗(yàn)證模塊及抗輻照驗(yàn)證模塊，進(jìn)行真實(shí)衛(wèi)星平臺(tái)運(yùn)行及信號(hào)處理模擬、載荷運(yùn)行及信號(hào)處理模擬，并作為通信衛(wèi)星新算法的仿真驗(yàn)證平臺(tái)、應(yīng)用通用的低等級(jí)芯片抗輻照算法的驗(yàn)證平臺(tái)；

所述通信衛(wèi)星模擬分系統(tǒng)在單機(jī)層面采用插卡式設(shè)計(jì)；

在單機(jī)層面，采用機(jī)箱和板卡插卡式設(shè)計(jì)，機(jī)箱提供供電和控制信號(hào)傳輸；

采用射頻通道與信號(hào)處理板卡分拆的設(shè)計(jì)，當(dāng)驗(yàn)證新的頻點(diǎn)或者新的體制時(shí)，更換相對(duì)應(yīng)的射頻通道或者信號(hào)處理板卡；

當(dāng)原理驗(yàn)證完畢后，將最后星上單機(jī)的實(shí)際電路板設(shè)計(jì)成板卡形式更換相對(duì)應(yīng)的板卡，在更換替代最小化的原則下保證系統(tǒng)的真實(shí)性；

所述通信衛(wèi)星模擬分系統(tǒng)的板卡層面采用子母板的模塊化設(shè)計(jì)；

板卡作為母板按照最大化原則設(shè)計(jì)插槽，不同型號(hào)的FPGA和CPU焊接在子板；子板通過插槽連接到母板上；

當(dāng)需要更換FPGA或CPU進(jìn)行新體制或新技術(shù)驗(yàn)證時(shí)，僅需更換FPGA或CPU相應(yīng)的子板。

2.如權(quán)利要求1所述的適應(yīng)多場(chǎng)景的分布式寬帶通信星座地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶接入模擬分系統(tǒng)用于模擬地面用戶的隨機(jī)接入模式；

所述用戶接入模擬分系統(tǒng)包括用戶模式控制模塊、數(shù)字信號(hào)生成模塊及接口通信模塊；

所述用戶模式控制模塊進(jìn)行用戶位置和用戶接入行為的模擬，根據(jù)需求設(shè)定用戶數(shù)量和用戶位置，用戶接入模式包括隨機(jī)接入及定時(shí)循環(huán)接入；

所述數(shù)字信號(hào)生成模塊生成數(shù)字信號(hào)；

所述接口通信模塊用于與其他分系統(tǒng)通信，以保持模擬的實(shí)時(shí)性；

所述用戶接入模擬分系統(tǒng)采用GPU實(shí)現(xiàn)用戶控制算法和數(shù)字信號(hào)生成算法的運(yùn)行環(huán)境。

3.如權(quán)利要求1所述的適應(yīng)多場(chǎng)景的分布式寬帶通信星座地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)境信道模擬分系統(tǒng)作為各個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)交互和信息交互的媒介，根據(jù)真實(shí)的信道特性進(jìn)行信號(hào)失真的模擬；

所述環(huán)境信道模擬分系統(tǒng)根據(jù)真實(shí)信道的群時(shí)延特性，利用高階數(shù)字濾波器對(duì)接收的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理，經(jīng)過數(shù)模變換生成模擬真實(shí)信道特性的模擬信號(hào)；

所述數(shù)字中頻信號(hào)由所述運(yùn)行模擬分系統(tǒng)發(fā)送。