深空信息仿真器实现技术研究

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深空探测集中显示了一个国家的科技发展水平和综合国力,在科学、经济、军事和政治上都有巨大意义。我国制定的空间科学发展“十五”、“十一五”计划,并已开展了包括月球探测工程、中俄联合火星探测工程在内的深空探测活动。深空通信技术是支持深空探测的重要保证,所以深空信道仿真器不仅可以为深空通信信道中的信号提供研究平台,还可以为验证深空通信星上通信设备和地面站通信设备提供测试平台,而且可为通信链路规划提供建议,其研究成果也可应用于深空探测任务测控通信支持工作中。   本课题通过对深空信道仿真器实现技术研究,提出了一个“通用化、多调制体制、任意码速率,信道参数与轨道相关”深空信道仿真器的设计方案,然后分别对基于虚拟仪器平台和FPGA平台实现中的关键技术进行研究,最后进行了实现。   在本论文中,首先对深空信道进行建模,通过对深空通信信道特性的研究,提出一个以高斯白噪声为基础,对信号有损耗和多普勒频移的深空信道模型,并基于“通用化”的考虑,对常用的深空通信信号调制方式进行了仿真分析和选择;   其次基于信道模型和仿真器的功能要求,并考虑到虚拟仪器平台和FPGA平台自身产生信号的特点,分别提出了基于两个平台的深空信道仿真器的设计方案,为实现“通用化、多调制体制、任意码速率,信道参数与轨道相关”的功能,提出了模块化的设计方案,通过上层控制模块统一进行参数的分配,这种设计也使得仿真器在后续使用中易于功能的扩展;   然后对深空信道仿真器实现中的DDS、高斯白噪声的FPGA实现等关键性技术原理进行了研究和阐述;   最后分别实现了基于虚拟仪器平台和基于FPGA平台的深空信道仿真器并进行了测试,测试时通过对仿真器输出信号频谱与理论值的对比,验证了信道仿真器的准确性和有效性。   本课题实现的深空信道仿真器具有通用化、可扩展、信道参数与轨道相关等特点,在国内尚属首例。仿真器已在“萤火一号”地面检测设备的测试工作中得到应用。
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