CN112468220A - 适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统 - Google Patents
适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112468220A CN112468220A CN202011337120.2A CN202011337120A CN112468220A CN 112468220 A CN112468220 A CN 112468220A CN 202011337120 A CN202011337120 A CN 202011337120A CN 112468220 A CN112468220 A CN 112468220A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- simulation
- subsystem
- module
- signal
- real
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 238000012795 verification Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 175
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 32
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 29
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 9
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 6
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 6
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 5
- 230000006399 behavior Effects 0.000 claims description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 2
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 claims 8
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000013024 troubleshooting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
- H04B7/18519—Operations control, administration or maintenance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
Abstract
本发明提供了一种适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，包括环境信道模拟分系统及其他分系统，其中：各个分系统在不同地域部署时，配套环境信道模拟分系统对真实的接收信号进行模拟；各个分系统之间通过共视接收机进行各个分系统之间的时间同步；各个分系统将发射信号的数字中频信号直接通过光纤传输到接收端的环境信道模拟分系统，并通过接收端的环境信道模拟分系统模拟真实信号的时延和动态；同时，环境信道模拟分系统通过高阶滤波器对数字中频信号进行滤波，以模拟真实环境中的信号失真，并通过数模变换和射频信号上变频生成真实的射频信号。
Description
技术领域
本发明涉及通信卫星技术领域，特别涉及一种适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统。
背景技术
大型的卫星星座在建设前，需要建设地面试验验证系统进行关键技术验证、体制验证、接口验证、应用场景验证等多层次、多层面的验证，为卫星星座的建设提供前期技术支撑。卫星星座建成后，需要地面试验验证系统作为在轨卫星故障的地面排查平台和在轨软件或体制更新的地面验证平台。同时，地面试验验证系统可以作为共享的开放实验室，为进行相关研究的科研工作者提供实验平台。
地面试验验证系统在建设时需要综合考虑系统的建设成本、真实性和灵活性。由于卫星的元器件等级较高，价格昂贵，如果仅考虑真实性，将导致地面试验验证系统的建设成本大幅上升，无法承受。同时，地面试验验证系统需要考虑系统的灵活性，不能建成后可扩展性低，导致系统低效重复建设。地面试验验证系统需要具备快速可扩展的能力，为新技术、新体制提供仿真验证平台，而现有的地面试验验证系统在建设时难以综合考虑系统的建设成本、真实性和灵活性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，以解决现有的地面试验验证系统在建设时难以综合考虑系统的建设成本、真实性和灵活性的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，包括环境信道模拟分系统及其他分系统，其中：
各个分系统在不同地域部署时，配套环境信道模拟分系统对真实的接收信号进行模拟；
各个分系统之间通过共视接收机进行各个分系统之间的时间同步；
各个分系统将发射信号的数字中频信号直接通过光纤传输到接收端的环境信道模拟分系统，并通过接收端的环境信道模拟分系统模拟真实信号的时延和动态；同时，环境信道模拟分系统通过高阶滤波器对数字中频信号进行滤波，以模拟真实环境中的信号失真，并通过数模变换和射频信号上变频生成真实的射频信号。
可选的，在所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统中，所述其他分系统包括用户接入模拟分系统、通信卫星模拟分系统、运行模拟分系统、效能评估分系统、地面运控模拟分系统及地面测控模拟分系统，各个分系统之间通过光纤连接进行通信。
可选的，在所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统中，所述用户接入模拟分系统用于模拟地面用户的随机接入模式；
所述用户接入模拟分系统包括用户模式控制模块、数字信号生成模块及接口通信模块；
所述用户模式控制模块进行用户位置和用户接入行为的模拟，根据需求设定用户数量和用户位置，用户接入模式包括随机接入及定时循环接入；
所述数字信号生成模块生成数字信号；
所述接口通信模块用于与其他分系统通信，以保持模拟的实时性；
所述用户接入模拟分系统采用GPU实现用户控制算法和数字信号生成算法的运行环境。
可选的，在所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统中，所述环境信道模拟分系统作为各个分系统进行信号交互和信息交互的媒介，根据真实的信道特性进行信号失真的模拟；
所述环境信道模拟分系统根据真实信道的群时延特性，利用高阶数字滤波器对接收的数字中频信号进行滤波处理，经过数模变换生成模拟真实信道特性的模拟信号；
所述数字中频信号由所述运行模拟分系统发送。
可选的，在所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统中，所述运行模拟分系统作为整个地面试验验证系统的控制中枢，进行系统运行场景的生成、模拟和控制；
所述运行模拟分系统包括运行状态配置及路由模块、虚拟卫星模块、虚拟地面站模块及接口通信模块；
所述运行状态配置及路由模块进行卫星数量设定、运行状态配置、轨道状态模拟、星座星间路由模拟、信道时延模拟、运行控制模拟；
其中，所述信道时延模拟根据轨道状态模拟及星座星间路由模拟计算信道距离，根据信道距离及轨道状态模拟计算信道时延和信号多普勒动态；
所述虚拟卫星模块根据所述运行状态配置进行虚拟卫星的模拟，模拟真实卫星进行接收信号处理并生成所需要的数字信号；
所述虚拟地面站模块模拟地面站信号处理过程及信息生成过程；
所述接口通信模块完成运行模拟分系统与其他分系统之间的通信。
可选的，在所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统中，所述通信卫星模拟分系统进行卫星状态的物理真实模拟；
所述通信卫星模拟分系统包括接口通信模块、多总线验证模块、平台综合处理模块、载荷综合处理模块、射频处理模块、机构控制仿真模块、仿真验证模块及抗辐照验证模块，进行真实卫星平台运行及信号处理模拟、载荷运行及信号处理模拟，并作为通信卫星新算法的仿真验证平台、应用通用的低等级芯片抗辐照算法的验证平台。
可选的，在所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统中，所述通信卫星模拟分系统在单机层面采用插卡式设计；
在单机层面，采用机箱和板卡插卡式设计，机箱提供供电和控制信号传输；
采用射频通道与信号处理板卡分拆的设计，当验证新的频点或者新的体制时，更换相对应的射频通道或者信号处理板卡；
当原理验证完毕后，将最后星上单机的实际电路板设计成板卡形式更换相对应的板卡，在更换替代最小化的原则下保证系统的真实性。
可选的，在所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统中，所述通信卫星模拟分系统的板卡层面采用子母板的模块化设计；
板卡作为母板按照最大化原则设计插槽，不同型号的FPGA和CPU焊接在子板；
子板通过插槽连接到母板上；
当需要更换FPGA或CPU进行新体制或新技术验证时，仅需更换FPGA或CPU相应的子板。
可选的，在所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统中，所述地面测控模拟分系统和所述地面运控模拟分系统利用真实的物理地面站加入到地面试验验证系统，采用软硬协同方式，提高系统模拟的真实性。
可选的，在所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统中，所述效能评估分系统包括接口通信模块、报告生成模块及效能评估模块；
所述接口通信模块收集各个分系统运行的中间状态及运行结果；
所述效能评估模块将各个分系统运行的中间状态及运行结果对整个地面试验验证系统的运行效率、系统容量及误码率的影响进行实时评估，得到效能评估结果；
所述效能评估模块根据效能评估结果自动生成评估报告。
在本发明提供的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统中，通过各个分系统在不同地域部署时，配套环境信道模拟分系统对真实的接收信号进行模拟，各个分系统之间通过共视接收机进行各个分系统之间的时间同步，各个分系统将发射信号的数字中频信号直接通过光纤传输到接收端的环境信道模拟分系统，并通过接收端的环境信道模拟分系统模拟真实信号的时延和动态，同时，环境信道模拟分系统通过高阶滤波器对数字中频信号进行滤波，以模拟真实环境中的信号失真，并通过数模变换和射频信号上变频生成真实的射频信号，针对通信卫星星座地面试验验证系统的建设实现了一种适应多场景的分布式的通信卫星星座地面试验验证系统，该系统可以实现地面试验验证各分系统间的布置不受地域限制，且可快速灵活的扩展分系统。
同时，本发明分别从系统层面、单机层面、板卡层面分别提出了创新性的设计，兼顾了系统的真实性、灵活性，在保证真实性的基础上降低了系统成本。相较于传统的地面试验验证方案，该方法具有不受地域限制、系统和单机可灵活扩展、软件和硬件协同仿真、技术状态与真实系统较一致、更新升级成本低等优势。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
系统采用的是分布式方案，通过接收机共视的方式实现各分系统间的时间同步，通过光纤连接实现各分系统间的信息交互，跟传统方案比具有不受地域限制、可灵活扩展的优势；
采用了合理的数模分配方案。接收端采用模拟信号接收，最大程度的保证系统性能模拟的真实性。系统发送端的模拟特性及信道特性，均在环境模拟子系统中进行集中仿真，因此在信号发送端可采用数字信号发送，极大的简化系统复杂度，方便了信号交互并且节省了系统的建设成本。
可实现各层级的灵活扩展，在系统层面采用分布式方案，方便分系统扩展；在单机层面采用板卡式的共电源、共信息传输的设计，同时，采用射频通道与信号处理板卡分拆的设计，方便验证新技术同时减少状态更改导致的单机浪费；在板卡层面，采用子母板的模块化设计。最大程度提高了升级的灵活性、降低了系统技术状态改变的成本；
可实现全链路、全系统、全模拟的仿真。该系统包括了从用户终端模拟、空间端卫星模拟、地面运控、测控模拟全链路模拟；利用运行模拟分系统，完成了软硬协同的全系统仿真。用户终端模拟器、卫星模拟器、地面测运控模拟器技术状态与真实系统相同，运行模拟分系统模拟全星座卫星的运行状态并将与运行状态相关的时延、多普勒等信息配置到环境模拟分系统，实现全系统的近真实仿真。
本发明提供了一种可适应多层次、多场景的分布式的通信卫星星座地面试验验证系统解决方案，同时兼顾了系统的真实性和灵活性，可以为国家互联网卫星星座等通信卫星星座提供地面试验。
本发明的分布式主要是指组成地面试验验证系统的各分系统可分布在不同的地点，均通过环境信道模拟分系统接入系统，用户各分系统之间可通过光纤进行信息远程传输，在本地通过配属的环境信道模拟分系统生成模拟真实信道的射频信号。不受各分系统地域空间限制，仅需配套对应的环境信道模拟分系统就可以灵活扩展新的分系统。
为了平衡真实性和灵活性，本发明还从系统层面、单机层面、板卡层面分别予以了创新型的设计。在系统层面通过分布式的方案设计，各分系统之间通过光纤进行信息传输不受地域空间的限制，并且仅需要配套相对应的环境段分系统就可以将真实信号和时序进行还原。
在单机层面，采用机箱和板卡插卡式设计，机箱提供供电和控制信号传输，同时，采用射频通道与信号处理板卡分拆的设计，当需要验证新的频点或者新的体制时，仅需要更换相对应的射频通道或者信号处理板卡，不需要重新设计整个单机的原理样子，保证了扩展的灵活性和高效性。当原理验证完毕后仅需要将最后星上单机的实际电路板设计成板卡形式更换相对应的板卡即可以在更换替代最小化的原则下保证系统的真实性。
板卡层面采用子母板的模块化设计，比如板卡作为母板按照最大化原则设计插槽，不同型号的FPGA和CPU焊接在子板。子板可以通过插槽连接到母板上。当需要更换FPGA或者CPU时仅需要更换相应的子板，最大化的方便系统升级和节约系统成本。
附图说明
图1是本发明一实施例适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统的示意图；
图中所示：1-环境信道模拟分系统；2-用户接入模拟分系统；3-通信卫星模拟分系统；4-运行模拟分系统；5-效能评估分系统；6-地面运控模拟分系统；7-地面测控模拟分系统。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。
本发明的核心思想在于提供一种适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，以解决现有的地面试验验证系统在建设时难以综合考虑系统的建设成本、真实性和灵活性的问题，属于通信卫星星座的地面仿真技术领域。
为实现上述思想，本发明提供了一种适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，包括环境信道模拟分系统及其他分系统，其中：各个分系统在不同地域部署时，配套环境信道模拟分系统对真实的接收信号进行模拟；各个分系统之间通过共视接收机进行各个分系统之间的时间同步；各个分系统将发射信号的数字中频信号直接通过光纤传输到接收端的环境信道模拟分系统，并通过接收端的环境信道模拟分系统模拟真实信号的时延和动态；同时，环境信道模拟分系统通过高阶滤波器对数字中频信号进行滤波，以模拟真实环境中的信号失真，并通过数模变换和射频信号上变频生成真实的射频信号。
本发明提供了一种可适应多层次、多场景的分布式的通信卫星星座地面试验验证系统解决方案，同时兼顾了系统的真实性和灵活性，可以为国家互联网卫星星座等通信卫星星座提供地面试验。
本发明的分布式主要是指组成地面试验验证系统的各分系统可分布在不同的地点，均通过环境信道模拟分系统1接入系统，用户各分系统之间可通过光纤进行信息远程传输，在本地通过配属的环境信道模拟分系统1生成模拟真实信道的射频信号。该方案不受各分系统地域空间限制，仅需配套对应的环境信道模拟分系统1就可以灵活扩展新的分系统。
为了平衡真实性和灵活性，本发明还从系统层面、单机层面、板卡层面分别予以了创新型的设计。在系统层面通过分布式的方案设计，各分系统之间通过光纤进行信息传输不受地域空间的限制，并且仅需要配套相对应的环境段分系统就可以将真实信号和时序进行还原。
在单机层面，采用机箱和板卡插卡式设计，机箱提供供电和控制信号传输，同时，采用射频通道与信号处理板卡分拆的设计，当需要验证新的频点或者新的体制时，仅需要更换相对应的射频通道或者信号处理板卡，不需要重新设计整个单机的原理样子，保证了扩展的灵活性和高效性。当原理验证完毕后仅需要将最后星上单机的实际电路板设计成板卡形式更换相对应的板卡即可以在更换替代最小化的原则下保证系统的真实性。
板卡层面采用子母板的模块化设计，比如板卡作为母板按照最大化原则设计插槽，不同型号的FPGA和CPU焊接在子板。子板可以通过插槽连接到母板上。当需要更换FPGA或者CPU时仅需要更换相应的子板，最大化的方便系统升级和节约系统成本。
本发明解决的问题是：针对通信卫星星座地面试验验证系统的建设，提出了一种适应多场景的分布式的通信卫星星座地面试验验证系统的解决方法。该方法可以实现地面试验验证各分系统间的布置不受地域限制，可快速灵活的扩展分系统。同时，本发明分别从系统层面、单机层面、板卡层面分别予以了创新性的设计，兼顾了系统的真实性、灵活性，在保证真实性的基础上降低了系统成本。相较于传统的地面试验验证方案，该方法具有不受地域限制、系统和单机可灵活扩展、软件和硬件协同仿真、技术状态与真实系统较一致、更新升级成本低等优势。
通信卫星星座地面试验验证系统由用户接入模拟分系统2、环境信道模拟分系统1、通信卫星模拟分系统3、运行模拟分系统4、效能评估分系统5、地面运控模拟分系统6、地面测控模拟分系统7等组成。各分系统在不同地域部署时需要配套环境信道模拟分系统1对真实的接收信号进行模拟。同时，各分系统之间通过共视接收机的方法实现各分系统间的时间同步。
各分系统将发射信号的数字中频信号直接通过光纤传输到接收端的环境信道模拟分系统1并通过接收端的环境信道模拟分系统1模拟真实信号的时延和动态，并通过高阶滤波器对数字中频信号进行滤波来仿真真实环境中的信号失真，然后通过DA变换和射频信号上变频生成真实的射频信号。
具体的，通信卫星星座地面试验验证系统由用户接入模拟分系统2、环境信道模拟分系统1、通信卫星模拟分系统3、运行模拟分系统4、效能评估分系统5、地面运控模拟分系统6、地面测控模拟分系统7等组成。各分系统可部署在不同地域，不同地域的分系统需要配套环境信道模拟分系统1对真实的接收信号进行模拟。同时，各分系统之间通过光纤连接进行通信，通过共视接收机的方法实现各分系统间的时间同步。
用户接入模拟分系统2主要用于模拟地面用户的随机接入模式。它由用户模式控制模块、数字信号生成模块、接口通信模块组成。用户模式控制模块可进行用户位置和用户接入行为的模拟，其中，用户的数量和用户的位置可以根据需求进行设定，用户的接入分为随机接入、定时循环接入。用户通信模块用于跟其它分系统为了保证模拟的实时性，用户接入模拟分系统采用GPU来实现用户控制算法和数字信号生成算法的运行环境。
环境信道模拟分系统1是各系统进行信号和信息交互的媒介，可根据真实的信道特性进行信号失真的模拟。环境信道模拟分系统可根据真实信道的群时延等特性利用高阶数字滤波器对接收到的运行模拟分系统发送的数字中频信号进行滤波处理，然后经过DA变换生成模拟真实信道特性的模拟信号。
运行模拟分系统4是整个地面试验验证系统的控制中枢，由它完成系统运行场景的生成、模拟和控制。运行模拟分系统由运行状态配置及路由模块、虚拟卫星模块、虚拟地面站模块、接口通信模块组成。运行状态配置及路由完成卫星数量设定及运行状态、轨道状态模拟、星座星间路由模拟、信道时延模拟、运行控制模拟。其中，信道时延模拟是根据运行轨道及路由设置来计算信道距离，根据距离计算及轨道状态模拟信道时延和信号多普勒动态。虚拟卫星模块根据运行状态配置进行虚拟卫星的模拟，模拟真实卫星进行接收信号处理并生成所需要的数字信号。虚拟地面站模拟地面站信号处理过程及信息生成过程。接口通信模块完成运行模拟分系统与其它分系统间的通信。
通信卫星模拟分系统3完成卫星状态的物理真实模拟。通信卫星模拟分系统3由接口通信模块、多总线验证模块、平台综合处理模块、载荷综合处理模块、射频处理模块、机构控制仿真模块、仿真验证模块、抗辐照验证模块组成，可进行真实卫星平台运行及信号处理模拟、载荷运行及信号处理模拟，并且可以作为通信卫星新算法的仿真验证平台、应用通用的低等级芯片抗辐照算法的验证平台。
该分系统在单机层面采用插卡式的设计，在板卡层面采用子母板设计，最大程度的保证系统的灵活性和真实性的有机统一。在单机层面，采用机箱和板卡插卡式设计，机箱提供供电和控制信号传输，同时，采用射频通道与信号处理板卡分拆的设计，当需要验证新的频点或者新的体制时，仅需要更换相对应的射频通道或者信号处理板卡，不需要重新设计整个单机的原理样子，保证了扩展的灵活性和高效性。当原理验证完毕后仅需要将最后星上单机的实际电路板设计成板卡形式更换相对应的板卡即可以在更换替代最小化的原则下保证系统的真实性。
板卡层面采用子母板的模块化设计，比如板卡作为母板按照最大化原则设计插槽，不同型号的FPGA和CPU焊接在子板。子板可以通过插槽连接到母板上。当需要更换FPGA或者CPU时仅需要更换相应的子板，最大化的方便系统升级和节约系统成本。
地面测控模拟分系统7和地面运控模拟分系统6是利用真实的物理地面站加入到地面试验验证系统，采用软硬协同的方式，提高系统模拟的真实性。
效能评估分系统5由接口通信模块、报告生成模块、效能评估模块组成，其通过收集各分系统运行的中间状态、运行结果对整个系统的运行效率、系统容量、误码率等进行实时评估，并根据效能评估结果自动生成评估报告。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
系统采用的是分布式方案，通过接收机共视的方式实现各分系统间的时间同步，通过光纤连接实现各分系统间的信息交互，跟传统方案比具有不受地域限制、可灵活扩展的优势；
采用了合理的数模分配方案。接收端采用模拟信号接收，最大程度的保证系统性能模拟的真实性。系统发送端的模拟特性及信道特性，均在环境模拟子系统中进行集中仿真，因此在信号发送端可采用数字信号发送，极大的简化系统复杂度，方便了信号交互并且节省了系统的建设成本。
可实现各层级的灵活扩展，在系统层面采用分布式方案，方便分系统扩展；在单机层面采用板卡式的共电源、共信息传输的设计，同时，采用射频通道与信号处理板卡分拆的设计，方便验证新技术同时减少状态更改导致的单机浪费；在板卡层面，采用子母板的模块化设计。最大程度提高了升级的灵活性、降低了系统技术状态改变的成本；
可实现全链路、全系统、全模拟的仿真。该系统包括了从用户终端模拟、空间端卫星模拟、地面运控、测控模拟全链路模拟；利用运行模拟分系统，完成了软硬协同的全系统仿真。用户终端模拟器、卫星模拟器、地面测运控模拟器技术状态与真实系统相同，运行模拟分系统模拟全星座卫星的运行状态并将与运行状态相关的时延、多普勒等信息配置到环境模拟分系统，实现全系统的近真实仿真。
综上，上述实施例对适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，其特征在于，包括环境信道模拟分系统及其他分系统，其中：
各个分系统在不同地域部署时，配套环境信道模拟分系统对真实的接收信号进行模拟；
各个分系统之间通过共视接收机进行各个分系统之间的时间同步；
各个分系统将发射信号的数字中频信号直接通过光纤传输到接收端的环境信道模拟分系统，并通过接收端的环境信道模拟分系统模拟真实信号的时延和动态；同时，环境信道模拟分系统通过高阶滤波器对数字中频信号进行滤波，以模拟真实环境中的信号失真，并通过数模变换和射频信号上变频生成真实的射频信号。
2.如权利要求1所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，其特征在于，所述其他分系统包括用户接入模拟分系统、通信卫星模拟分系统、运行模拟分系统、效能评估分系统、地面运控模拟分系统及地面测控模拟分系统，各个分系统之间通过光纤连接进行通信。
3.如权利要求2所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，其特征在于，所述用户接入模拟分系统用于模拟地面用户的随机接入模式；
所述用户接入模拟分系统包括用户模式控制模块、数字信号生成模块及接口通信模块；
所述用户模式控制模块进行用户位置和用户接入行为的模拟，根据需求设定用户数量和用户位置，用户接入模式包括随机接入及定时循环接入；
所述数字信号生成模块生成数字信号；
所述接口通信模块用于与其他分系统通信，以保持模拟的实时性；
所述用户接入模拟分系统采用GPU实现用户控制算法和数字信号生成算法的运行环境。
4.如权利要求2所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，其特征在于，所述环境信道模拟分系统作为各个分系统进行信号交互和信息交互的媒介，根据真实的信道特性进行信号失真的模拟；
所述环境信道模拟分系统根据真实信道的群时延特性，利用高阶数字滤波器对接收的数字中频信号进行滤波处理，经过数模变换生成模拟真实信道特性的模拟信号；
所述数字中频信号由所述运行模拟分系统发送。
5.如权利要求2所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，其特征在于，所述运行模拟分系统作为整个地面试验验证系统的控制中枢，进行系统运行场景的生成、模拟和控制；
所述运行模拟分系统包括运行状态配置及路由模块、虚拟卫星模块、虚拟地面站模块及接口通信模块；
所述运行状态配置及路由模块进行卫星数量设定、运行状态配置、轨道状态模拟、星座星间路由模拟、信道时延模拟、运行控制模拟；
其中，所述信道时延模拟根据轨道状态模拟及星座星间路由模拟计算信道距离，根据信道距离及轨道状态模拟计算信道时延和信号多普勒动态；
所述虚拟卫星模块根据所述运行状态配置进行虚拟卫星的模拟，模拟真实卫星进行接收信号处理并生成所需要的数字信号；
所述虚拟地面站模块模拟地面站信号处理过程及信息生成过程；
所述接口通信模块完成运行模拟分系统与其他分系统之间的通信。
6.如权利要求2所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，其特征在于，所述通信卫星模拟分系统进行卫星状态的物理真实模拟；
所述通信卫星模拟分系统包括接口通信模块、多总线验证模块、平台综合处理模块、载荷综合处理模块、射频处理模块、机构控制仿真模块、仿真验证模块及抗辐照验证模块，进行真实卫星平台运行及信号处理模拟、载荷运行及信号处理模拟，并作为通信卫星新算法的仿真验证平台、应用通用的低等级芯片抗辐照算法的验证平台。
7.如权利要求6所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，其特征在于，所述通信卫星模拟分系统在单机层面采用插卡式设计；
在单机层面，采用机箱和板卡插卡式设计，机箱提供供电和控制信号传输；
采用射频通道与信号处理板卡分拆的设计，当验证新的频点或者新的体制时，更换相对应的射频通道或者信号处理板卡；
当原理验证完毕后，将最后星上单机的实际电路板设计成板卡形式更换相对应的板卡，在更换替代最小化的原则下保证系统的真实性。
8.如权利要求7所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，其特征在于，所述通信卫星模拟分系统的板卡层面采用子母板的模块化设计；
板卡作为母板按照最大化原则设计插槽，不同型号的FPGA和CPU焊接在子板；
子板通过插槽连接到母板上；
当需要更换FPGA或CPU进行新体制或新技术验证时，仅需更换FPGA或CPU相应的子板。
9.如权利要求2所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，其特征在于，所述地面测控模拟分系统和所述地面运控模拟分系统利用真实的物理地面站加入到地面试验验证系统，采用软硬协同方式，提高系统模拟的真实性。
10.如权利要求2所述的适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统，其特征在于，所述效能评估分系统包括接口通信模块、报告生成模块及效能评估模块；
所述接口通信模块收集各个分系统运行的中间状态及运行结果；
所述效能评估模块将各个分系统运行的中间状态及运行结果对整个地面试验验证系统的运行效率、系统容量及误码率的影响进行实时评估，得到效能评估结果；
所述效能评估模块根据效能评估结果自动生成评估报告。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011337120.2A CN112468220B (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011337120.2A CN112468220B (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112468220A true CN112468220A (zh) | 2021-03-09 |
| CN112468220B CN112468220B (zh) | 2021-07-13 |
Family
ID=74799225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011337120.2A Expired - Fee Related CN112468220B (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112468220B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113411149A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-09-17 | 东南大学 | 低轨卫星移动通信地面实验系统 |
| CN114374451A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-19 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于光矩阵交换的大规模多入多出信道模拟方法和装置 |
| CN117170996A (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-05 | 中国人民解放军63921部队 | 一种动态可重构星上处理系统评估平台及方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6048366A (en) * | 1998-10-26 | 2000-04-11 | Exigent International, Inc. | Satellite simulator |
| CN102520715A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-06-27 | 北京航空航天大学 | 一种通用化的卫星地面总体控制测试系统 |
| CN103970031A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-08-06 | 中国人民解放军装备学院 | 一种卫星模拟器集成仿真系统及仿真方法 |
| CN105403788A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-03-16 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 星载电子设备自动化地面测试系统 |
| CN108449126A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-08-24 | 中国航天时代电子有限公司 | 一种多星地面组网远程对接测试系统 |
| CN109669472A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-23 | 上海微小卫星工程中心 | 一种通用概念星验证平台 |
| CN110321644A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-11 | 中国科学院电子学研究所 | 一种面向卫星系统的分布式仿真系统及其仿真方法 |
| CN111208746A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-05-29 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种北斗全球系统软硬协同仿真试验验证系统及建立方法 |
| CN111273588A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-12 | 哈工大机器人（岳阳）军民融合研究院 | 地面控制模拟仿真卫星系统 |
| CN111291504A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-06-16 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种全球卫星导航仿真试验系统及建立方法 |
| CN111291503A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-06-16 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种卫星导航系统模型集成系统及其建立方法 |
| CN111461509A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-28 | 上海卫星工程研究所 | 基于复杂约束条件的卫星机动任务规划地面模拟系统 |
-
2020
- 2020-11-25 CN CN202011337120.2A patent/CN112468220B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6048366A (en) * | 1998-10-26 | 2000-04-11 | Exigent International, Inc. | Satellite simulator |
| CN102520715A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-06-27 | 北京航空航天大学 | 一种通用化的卫星地面总体控制测试系统 |
| CN103970031A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-08-06 | 中国人民解放军装备学院 | 一种卫星模拟器集成仿真系统及仿真方法 |
| CN105403788A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-03-16 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 星载电子设备自动化地面测试系统 |
| CN108449126A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-08-24 | 中国航天时代电子有限公司 | 一种多星地面组网远程对接测试系统 |
| CN109669472A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-23 | 上海微小卫星工程中心 | 一种通用概念星验证平台 |
| CN110321644A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-11 | 中国科学院电子学研究所 | 一种面向卫星系统的分布式仿真系统及其仿真方法 |
| CN111273588A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-12 | 哈工大机器人（岳阳）军民融合研究院 | 地面控制模拟仿真卫星系统 |
| CN111461509A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-28 | 上海卫星工程研究所 | 基于复杂约束条件的卫星机动任务规划地面模拟系统 |
| CN111208746A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-05-29 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种北斗全球系统软硬协同仿真试验验证系统及建立方法 |
| CN111291504A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-06-16 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种全球卫星导航仿真试验系统及建立方法 |
| CN111291503A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-06-16 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种卫星导航系统模型集成系统及其建立方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 丁建钊，等: "资源三号卫星高精度控制分系统地面试验验证系统", 《空间控制技术与应用》 * |
| 郭树人，等: "北斗卫星导航试验验证系统设计与实现", 《测绘学报》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113411149A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-09-17 | 东南大学 | 低轨卫星移动通信地面实验系统 |
| CN113411149B (zh) * | 2021-05-20 | 2022-04-22 | 东南大学 | 低轨卫星移动通信地面实验系统 |
| CN114374451A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-19 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于光矩阵交换的大规模多入多出信道模拟方法和装置 |
| CN114374451B (zh) * | 2022-01-10 | 2023-08-22 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于光矩阵交换的大规模多入多出信道模拟方法和装置 |
| CN117170996A (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-05 | 中国人民解放军63921部队 | 一种动态可重构星上处理系统评估平台及方法 |
| CN117170996B (zh) * | 2023-11-02 | 2024-02-06 | 中国人民解放军63921部队 | 一种动态可重构星上处理系统评估平台及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112468220B (zh) | 2021-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112468220B (zh) | 适应多场景的分布式宽带通信星座地面试验验证系统 | |
| CN104597862B (zh) | 用于空间操控任务联试演练的天地回路联试系统及方法 | |
| CN106599398B (zh) | 天地一体化集成管理系统的仿真方法及装置 | |
| CN109669472A (zh) | 一种通用概念星验证平台 | |
| CN102841362A (zh) | 三模卫星信号模拟方法及模拟器 | |
| CN104407520A (zh) | 一种基于卫星星座通信的半实物仿真系统及其方法 | |
| CN114785401B (zh) | 一种天地融合网络仿真试验系统及其试验方法 | |
| CN110850842B (zh) | 一种基于硬件在环的卫星全功能单机模拟系统及模拟方法 | |
| CN114338418B (zh) | 一种虚实结合的信息网络验证平台 | |
| CN112468222B (zh) | 一种环境信道模拟系统及方法 | |
| CN103792851A (zh) | 基于无线自组织网络的集群航天器半实物仿真系统及方法 | |
| CN113852413A (zh) | 一种低轨星座组网协议测试系统构建方法 | |
| CN106991001A (zh) | 无线电导航识别模拟系统 | |
| CN116227112A (zh) | 面向遥感卫星星座体系协同的半物理仿真系统与仿真方法 | |
| CN114069872B (zh) | 基于模块化配置的配电终端及其拓扑模型验证方法和装置 | |
| CN100384287C (zh) | 一种无线通信测试系统 | |
| JP4046609B2 (ja) | 無線チャネルをシミュレートするための方法及び装置 | |
| CN114280635A (zh) | 基于导航模拟源接收机的软硬协同仿真系统及方法 | |
| CN112947125B (zh) | 一种基于高速串行总线的嵌入式无人机集群仿真系统 | |
| CN112564764B (zh) | 面向宽带卫星通信系统的用户接入模拟系统及方法 | |
| CN208608998U (zh) | 一种基于fc网络的设备测试验证系统 | |
| CN117193249A (zh) | 一种复杂航电系统测试与集成验证平台 | |
| US20060247909A1 (en) | System and method for emulating a logic circuit design using programmable logic devices | |
| CN114374451B (zh) | 基于光矩阵交换的大规模多入多出信道模拟方法和装置 | |
| Kebkal et al. | Development of upper-layer protocols with S2CR acoustic modems emulator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210713 Termination date: 20211125 |