卫星大作业设计

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《人造地球卫星》作业设计方案

《人造地球卫星》作业设计方案

《人造地球卫星》作业设计方案一、课程背景:本次作业设计针对高中地理课程中关于人造地球卫星的内容进行,通过此次作业,学生将深入学习人造地球卫星的种类、作用、制造原理等知识,加深对地球科学的理解和应用。

二、教学目标:1. 了解人造地球卫星的分类及作用;2. 理解人造地球卫星的制造原理和运行机制;3. 能够分析人造地球卫星在实际应用中的价值和意义。

三、教学内容:1. 人造地球卫星的分类及作用;2. 人造地球卫星的制造原理和运行机制;3. 人造地球卫星在实际应用中的案例分析。

四、设计步骤:1. 介绍人造地球卫星的种类和作用:通过教师讲解和多媒体展示,让学生了解人造地球卫星的分类以及在通讯、导航、气象等方面的应用。

2. 学习人造地球卫星的制造原理和运行机制:学生阅读相关资料,了解人造地球卫星的组成结构、发射过程以及运行原理。

3. 案例分析与讨论:学生分组进行案例分析,选择一个具体的人造地球卫星案例并展开讨论,探讨其在实际应用中的价值和意义。

4. 结课作业:要求学生结合所学知识,设计一个新型的人造地球卫星,并撰写一份详细的报告,对卫星的结构、应用领域、制造原理等进行说明。

五、评价标准:1. 对人造地球卫星的分类及作用有一定了解;2. 能够分析人造地球卫星的制造原理和运行机制;3. 能够独立进行案例分析和讨论,提出合理的见解;4. 能够设计并撰写详细的报告,表达清晰。

六、总结:通过此次作业设计方案,学生将在实际操作中加深对人造地球卫星的理解,培养其独立思考和团队合作能力,提高地理学科的学习兴趣和能力。

希望学生能够在这个过程中不断探索、学习,为未来的科学研究和发展做出贡献。

卫星地球站作业指导书

卫星地球站作业指导书

卫星通信地球站作业指导书目录第一章施工准备第二章安装设备第三章信号电缆和电力电缆的布放第四章安装天线第五章设备的清洁与通电检查第六章单机测试第七章地球站入网验证测试第八章站内系统测试第九章环回链路性能的测试1.1施工人员要向项目负责人了解工程特点,施工方案,工艺要求,施工质量标准,安全注意事项等;1.2 施工人员应熟悉有关施工图纸及相关技术说明书;1.3施工人员应与建设单位负责人及工地代表共同按设计文件核对各种波导元器件的品种、型号、数量和外观检查;1.4对主要设备开箱检查合格证、说明书、测试记录和备件,登记后妥善保管,以备交工时办理交接手续;1.5检查施工测试用仪器、仪表应在计量检验有效期内,技术指标符合要求。

2.1根据机房平面布置设计图,详细核对设备安装位置尺寸,画出列线,确定设备安装位置;将地沟、工作地线、保护地线、高频铜带地线敷设好;2.2设备搬运,根据设备重量确定搬运人数,搬运的着力点应是设备框架,严禁器件、零件、布线受力;2.3采用适当的开箱工具开箱,对精密设备及附件开箱后,若发现箱内零部件有脱落,取出脱落的零部件,复原就位;2.4开箱后,设备的转动、滑动部分,开关、旋纽等不得随意拨动,注意保护设备,开箱后暂时不能安装的设备及零部件,应放置好,或重新钉好箱板;2.5按设备定位线安装设备,底座的边沿应与定位线或设备排列准线吻合;2.6调整机架的垂直误差不得超过机架设备高度的1‰,大型设备不超过2mm,整列机架允许偏差为3mm,机架之间的缝隙上下均匀一致;2.7安装机盘及分部件前应进行清洁和外观检查,安装位置按施工图设计及出厂说明书的技术要求安装。

第三章信号电缆和电力电缆的布放3.1设备间的各种信号线应在电缆走线架上或地槽内布放,原则是与电力线分开布放,各走一边,不能捆绑在一起,应尽量做到横平竖直无交叉,线把捆绑间距均匀,松紧适度;3.2 各种信号线的焊接均应端正、光滑、无凹陷、无凸泡、无虚焊、不松动。

创意科学暑假作业设计案例

创意科学暑假作业设计案例

创意科学暑假作业设计案例一、作业主题。

“科学大冒险:探索奇妙世界”二、作业目标。

1. 激发学生对科学的兴趣,让他们在暑假中主动探索科学知识。

2. 培养学生的观察力、实验能力、思考能力和创新能力。

3. 使学生将课堂上学到的科学知识与生活实际相结合,提高科学素养。

三、作业内容。

# (一)科学观察日记(20分)1. 任务要求。

选择一个身边的自然现象或者生物(比如小区里的植物、家里的宠物等)进行为期两周的观察。

每天记录下观察对象的变化、自己的疑问和新发现。

观察日记可以用文字、绘画或者照片的形式呈现。

例如,如果你选择观察家里的绿萝,你可以记录它每天的生长情况,叶子有没有变黄,新长出来的叶子是什么样子的,浇多少水它长得更好等等。

2. 评价标准。

记录的详细程度和创新性(10分):记录详细,有自己独特的观察角度和思考,并且形式多样(如文字生动、绘画形象、照片标注清晰等)得8 10分;记录比较常规,形式单一得5 7分;记录过于简略得1 4分。

# (二)家庭科学小实验(30分)1. 任务要求。

从给定的实验清单(见下方)中选择两个实验进行操作,也可以自己设计一个简单的家庭科学实验。

实验过程中,要详细记录实验步骤、实验现象、实验结果以及自己遇到的问题和解决方法。

最后以小视频或者PPT的形式展示自己的实验过程和收获。

实验清单示例:自制泡泡水:探究不同洗涤剂对泡泡大小和持久度的影响。

会跳舞的盐:在碗上覆盖一层保鲜膜,在保鲜膜上撒一些盐,然后让孩子对着碗大声喊叫或者播放音乐,观察盐粒的跳动。

彩虹牛奶:将牛奶倒入盘子里,滴上几滴食用色素,然后用蘸了洗洁精的棉签触碰色素,观察色素在牛奶中的扩散现象。

2. 评价标准。

实验操作的准确性(10分):按照正确的步骤进行实验,操作熟练得8 10分;操作基本正确,但有一些小失误得5 7分;操作存在较多错误得1 4分。

实验记录的完整性(10分):实验步骤、现象、结果、问题及解决方法记录完整得8 10分;部分记录缺失得5 7分;记录严重不全得1 4分。

航天器交会对接技术大作业

航天器交会对接技术大作业

《航天器交会对接技术》课程大作业题目:交会对接相对导航方案设计姓名:学号:2015年1月目录一、绪论 (3)1.1基本概念 (3)1.2阶段划分 (3)1.3系统介绍 (4)1.4国内外技术概况 (5)1.美国交会对接测量技术 (6)2.苏联/俄罗斯交会对接测量技术 (7)3.欧洲空间局交会对接测量技术 (7)4.日本交会对接测量技 (8)1.5测量系统的特点: (9)1.6交会对接测量技术发展趋势 (9)二、导航方案设计 (11)2.1测量系统配置原则 (11)2.2交会对接各测量阶段精度要求 (11)2.3交会对接全过程导航方案设计 (11)三、C-W双脉冲制导 (14)3.1 C-W方程 (14)3.2.C-W双脉冲制导求解 (15)一、绪论1.空基本概念空间交会对接技术(Rendezvous and Docking,RVD)技术是指两个航天器在空间轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术,是实现航天站、航天飞机、太空平台和空间运输系统的空间装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨道上服务的先决条件。

空间交会与对接是载人航天活动的三大基本技术之一。

所谓三大基本技术就是载人航天器的成功发射和航天员安全返回技术、空间出舱活动技术和空间交会对接技术。

只有掌握它们,人类才能自由出入太空,更有效地开发宇宙资源。

对于国家来说,还能独立、平等地参加国际合作。

交会对接包含着交会与对接两方面的内容。

交会(Rendezvous)是指两个航天器在交会轨道上相互接近的过程。

其中一个航天器为追踪航天器,如载人飞船或者航天飞机,一般情况下为追踪航天器的主动方,并装有主动测量设备。

另一个航天器为目标航天器,如空间站、留轨舱等,目标航天器通常作为被动方,并装有合作目标,如雷达应答机、光学的角反射器等。

当两个航天器接近到满足对接结构实施对接的初始条件时,其交会对接过程结束。

对接(Docking)是指当两个航天器接近到满足对接机构实施对接的初始条件时,对接结构在特定的指令下完成相互耦合和刚性密封连接的过程。

飞行方案大作业(1)

飞行方案大作业(1)

[键入文档标题][键入作者姓名]2015300464第一部分飞行方案1、方案飞行2、弹道设计3、卫星摄动与机动第三部分卫星的摄动与机动第二部分弹道设计飞行方案大作业一、 问题描述在已知导弹质量、转动惯量、发动机推力等参数的情况下,导弹分为三个飞行方案,即三个阶段飞行。

阶段一:飞行距离在9100x m <,采用追踪法,其中方案高度与距离的关系、方案弹道倾角与高度的关系如下:***2000cos(0.000314 1.1)5000(-)+(-)z H x k H H k H H ϕϕδ=⨯⨯⨯+=⨯⨯ (1)阶段二:飞行距离在240009100m x m >>,采用追踪法,其中方案高度与距离的关系、方案弹道倾角与高度的关系、导弹因燃料消耗而质量改变参数如下:**3050(-)+z H mk H H k H ϕϕδ== (2)0.46/s m kg s = (3)阶段三:飞行方案24000&&0x m y >>,而最终目标位置为30000m x m = 采用比例导引法**00**sin sin tan ()(-)+()θθηηθθθδθθθθ=⨯--=-=-=-=-m T T Tm T mz dq r V V dty y q x x d dq k dt dtk q q k k (4) 要求:1) 计算纵向理想弹道,给出采用瞬时平衡假设0z z z z m m δααδ+=时所有纵向参数随时间的变化曲线。

2) 不考虑气动力下洗影响,计算飞行器沿理想弹道飞行时,你认为可以作为特性点的5个以上点处的纵向短周期扰动运动的动力系数,并分析其在特性点处的自由扰动的稳定性,以及计算在各个特性点处弹体传递函数(),(),()y n W s W s W s αδδϑδ 。

二、 建立模型基于“瞬时平衡”假设,导弹在铅垂平面内运动的质心运动方程组为:cos sin sin cos cos sin b b b b dV m P X mg dt d mV P Y mg dt dx V dt dy V dtαθθαθθθ⎧=--⎪⎪⎪=+-⎪⎪⎨⎪=⎪⎪⎪=⎪⎩ (5) 因为阶段一不考虑导弹质量随时间的变化,因此阶段一的模型需要联立公式(1)、公式(5); 其中攻角α可根据瞬时平衡假设从而可得到导弹攻角与弹道倾角之间的关系z =-z z zm m δαδα (6) 其中 X Y b x refb y ref C qS C qS == (7)其中假设公式(1)的**(-)+()θθδθθθθ=-z k k 中的=-9=-0.5,;θθk k又因为阶段二需要考虑导弹质量随时间的变化,因此阶段二的模型需要联立公式(2)公式(5)、公式(6)、公式(7)最后一阶段,因为利用了比例导引法公式(4)的k=2,可得导弹到达目标的相对微分方程为而导引率*θ=d dq k dt dt、其中k=2; 因为第三阶段的初始参数及终点坐标均为直角坐标系,由下图可知将代入到公式(4),得到直角坐标系下的微分方程组另外补充方程法向平衡方程:三、 算法实现编程使用MATLAB 软件,并运用欧拉方程解微分方程,即ode45函数;四、程序源代码*************************阶段一******************************function dy=jieduan1(t,y)dy=zeros(4,1);m=320;g=9.8;P=2000;q=0.5*1.2495*((288.15-0.0065*y(4))/288.15).^4.2558*y(1).^2;k=-9;dk=-0.5;Hi=2000*cos(0.000314*1.1*y(3))+5000;dHi=-2000*0.000314*1.1*sin(y(3));delta=k*(y(4)-Hi)+dk*(dy(3)-dHi);alpha=0.34*delta;Xb=(0.2+0.005*alpha^2)*q*0.45;Yb=(0.25*alpha+0.05*delta)*q*0.45;dy=zeros(4,1);dy(1)=P*cos(alpha)/m-Xb/m-g*sin(y(2));dy(2)=P*sin(alpha)/m/y(1)+Yb/m/y(1)-g*cos(y(2))/y(1);dy(3)=y(1)*cos(y(2));dy(4)=y(1)*sin(y(2));end******************************阶段二****************************** function dy=jieduan2(t,y)dy=zeros(4,1);m=320-0.46*t;g=9.8;P=2000;q=0.5*1.2495*((288.15-0.0065*y(4))/288.15).^4.2558*y(1).^2;k=-0.25;Hi=3050;delta=k*(y(4)-Hi);alpha=0.34*delta;Xb=(0.2+0.005*alpha^2)*q*0.45;Yb=(0.25*alpha+0.05*delta)*q*0.45;dy(1)=P*cos(alpha/180*pi)/m-Xb/m-g*sin(y(2)/180*pi);dy(2)=P*sin(alpha/180*pi)/m/y(1)+Yb/m/y(1)-g*cos(y(2)/180*pi)/y(1);dy(3)=y(1)*cos(y(2)/180*pi);dy(4)=y(1)*sin(y(2)/180*pi);end*******************************阶段三******************************** function dy=jieduan3(t,y)v=y(4);k=10;m=285.04-0.46*t;q0=-atan(3050/6000);g=9.8;q1=0.5*1.2495*((288.15-0.0065*y(2))/288.15).^4.2558*y(4).^2;k1=10;dk1=0.05;dy=zeros(4,1);r=sqrt(y(1)^2+y(2)^2);q=atan(y(2)/(y(1)-30000));elta=q-y(3);dr=-v*cos(elta);tht=q0+k*(q-q0);dq=v/r*sin(elta);dtht=k*dq;delta=k1*(y(3)-tht)+dk1*(dy(3)-dtht);alpha=0.34*delta;dy(1)=-dr*cos(q)+r*sin(q)*dq;dy(2)=-dr*sin(q)-r*cos(q)*dq;Yb=(0.25*alpha+0.05*delta)*q1*0.45;dy(3)=(2000*sin(alpha)/m+Yb/m-g*cos(y(3)))/v;y(4)=v;end***********************************main函数************************************ m(1)=287.2204; %导弹质量P=2000; %发动机推力g=9.8;k=5;det(1)=0.045;a(1)=0.6186;sit(1)=-0.000002024;V(1)=217.2867; %初始速度x(1)=24000; %初始位置H(1)=3071; %初始高度H1(1)=3050;S=0.45; %参考面积L=2.5; %参考长度k1=-0.14;k2=-0.06;sit1(1)=sit(1);p0=1.2495;T0=288.15;T(1)=T0-0.0065*H(1);p(1)=p0*(T(1)/T0)^4.25588;q(1)=1/2*p(1)*V(1)^2; %大气密度计算公式Cx(1)=0.2+0.005*a(1)^2;Cy(1)=0.25*a(1)+0.05*det(1)*180/pi; %升力系数Y(1)=Cy(1)*q(1)*S;X(1)=Cx(1)*q(1)*S;SIT(1)=(P*sind(a(1))+(Y(1)-m(1)*g*cos(sit(1))))/m(1)/V(1);Q(1)=atan(-H(1)/(30000-x(1)))+pi;r(1)=6708.2039;R(1)=-V(1)*cos(Q(1));n(1)=Q(1)+pi;SIT1(1)=k/r(1)*(V(1)*sin(n(1)));mza=-0.1; %俯仰力矩系数对攻角的偏导数mzdet=0.024; %俯仰力矩系数对舵偏角的偏导数t=0;i=0;dt=0.01;ms=0.46; %质量秒消耗量while H>0 & H1>0 %运用迭代法求解i=i+1;t=t+dt;det(i+1)=k1*(sit(i)-sit1(i))+k2*(SIT(i)-SIT1(i));a(i+1)=-mzdet/mza*det(i)*180/pi;Cy(i+1)=0.25*a(i)+0.05*det(i)*180/pi;Cx(i+1)=0.2+0.005*a(i)^2;Y(i+1)=Cy(i)*q(i)*S;X(i+1)=Cx(i)*q(i)*S;m(i+1)=m(i)-ms*dt;sit(i+1)=sit(i)+(P*sind(a(i))+(Y(i)-m(i)*g*cos(sit(i))))/m(i)/V(i)*dt;V(i+1)=V(i)+(P*cosd(a(i))-(X(i)+m(i)*g*sin(sit(i))))/m(i)*dt;x(i+1)=x(i)+V(i)*cos(sit(i))*dt;H(i+1)=H(i)+V(i)*sin(sit(i))*dt;Q(i+1)=atan(-H(i)/(30000-x(i)))+pi;sit1(i+1)=k*(Q(i)-Q(1));H1(i+1)=H(i)+V(i)*sin(sit1(i));SIT(i+1)=(sit(i+1)-sit(i))/dt;r(i+1)=(H(i)^2+(30000-x(i))^2)^(1/2);R(i+1)=(r(i+1)-r(i))/dt;n(i+1)=acos(-R(i)/V(i))+pi;SIT1(i+1)=k/r(i)*(V(i)*sin(n(i)));T(i+1)=T0-0.0065*H(i+1);p(i+1)=p0*(T(i+1)/T0)^4.25588;q(i+1)=1/2*p(i+1)*V(i+1)^2;endplot(x,H);hold on[t,y]=ode45('jieduan1',[0 39.0564],[250 0 0 7000]);plot(y(:,3),y(:,4));hold on[t,y]=ode45('jieduan2',[39.0564 115],[192.768 -0.009 9100 2998.71]);plot(y(:,3),y(:,4));其中每一段的初始值,均为上阶段的结束值所以每一阶段计算结束后,需要再给出所有数据的结果,找到每一段距离相对应的数据,即为初始值。

现代导航技术大作业(GPS)

现代导航技术大作业(GPS)

GPS导航综述报告学号:1010200219,姓名:赵玲摘要:本文针对GPS导航技术,由GPS的发展历程进一步介绍了GPS系统的组成部分,基本工作原理和定位方法。

最后,在此基础上指出GPS的特点,并根据其特点列举了GPS的应用领域。

关键词:GPS导航、定位、测距一.引言导航的定义是“使运载体或人员从一个地方到另一个地方的科学”。

在日常生活中,我们每一个人都会进行某种形式的导航。

驱车去上班或步行去商店需要我们使用基本的导航技能。

对于我们大多数人来说这些技能需要我们的眼睛、常识和地标。

然而在一些情况下,需要更精确的知道我们的位置、预期的航向或达到期望目的地所需的时间,此时便需要不同于地标的导航装置。

这些导航装置也许是一个简单的时钟,以确定经过已知距离的速度;或者是汽车的里程表,以随时保持行驶的距离。

其他一些导航装置要发射电子信号,因而更复杂一些。

这些导航装置称为无线电导航装置。

全球卫星定位系统(Global Positioning System 简称GPS)是随着现代航天及无线电通讯科学技术的发展建立起来的一个高精度、全天候和全球性的无线电导航定位、定时的多功能系统。

它利用位于距地球2万多公里高的由24颗人造卫星组成的卫星网(即所谓“天网”),向地球不断发射定位及时间信号。

地球上的任何一个GPS 接收机,只要接收到四颗以上的卫星发出的信号,经过计算处理后,就可报出GPS 接收机(目标)的位置(经度、纬度、高度)、时间和运动状态(速度、航向)。

数据会适时地通过无线通讯网链传送至主控制基地中心,而后面具有强大地理信息处理、查询功能的电子地图上进行运动轨迹的显示,并能对准确位置、速度、运动方向、车辆状态等用户感兴趣的参数进行监控和查询,以确保车辆的安全,方便调度管理,提高远营效率。

该系统适用于公安、银行、部队、机场对车辆的监控和调度管理。

二.发展历程1958年底美国海军武器实验室就着手建立为美国军用舰艇导航服务的卫星系统,即“海军导航卫星系统”(Navy Navigation Satellite System-NNSS)。

卫星定位测量综合技能实训

卫星定位测量综合技能实训

《卫星定位测量》课程综合技能训练一、技能要求《卫星定位测量》综合技能训练是高职测量工程专业学生一项重要的实践环节。

学生通过实训,掌握利用卫星定位测量技术进行控制测量、地形测量和放样等测绘工作的方法,培养和提高利用所学理论知识解决实际问题的能力。

使学生了解卫星定位测量定位的特点,工程控制网建立的过程;与常规工程控制网的不同点和相同点。

使所学理论知识与实践相结合,巩固和加深对新知识的理解,增强学生的动手能力,培养学生解决问题、分析问题的能力。

通过综合技能训练,应达到如下要求:1.熟练掌握卫星定位测量接收机的使用方法,外业观测的记录,控制网选点、埋石等要求。

2.合理分配时段、掌握星历预报对时段的要求。

掌握PDOP值的大小对观测精度的影响,图形结构的设计及外业采集工作。

3. 熟练掌握各种型号的RTK的操作,包括基准站、流动站的设置、数据的转换、数据的采集和放样的工作,4.培养学生热爱本职工作,关心集体、爱护仪器及工具的良好职业道德以及对工作认真负责,对技术精益求精的工作作风,遵守校纪校规,保护群众利益的社会公德。

通过卫星定位测量综合技能训练,将所学知识融会贯通,从外业准备工作开始,测区踏勘、资料收集、人员组织、外业观测计划,GPS网与地面网的联测方案,编写技术设计书并实施。

二、作业内容及要求卫星定位测量综合技能训练时间为2周。

具体内容和时间安排如下表:三、作业程序(1) GPS静态测量A:要求1)等级:国家E级;2)控制网覆盖范围:学院周围;3)点数:至少6个;4) 平均点间距:500m;5) 选点:必选点(2个)6) 成果:以组为单位,完成设计、选点、观测,每人分别制作一个点的点之记。

布点示意图如下:B:已知成果数据(C级GPS成果)利用静态测量的接收机如Trimble5800,莱卡GS15,拓普康等接收机进行数据采集。

1)根据已有的坐标点作为已知点,设计GPS控制网,其各项技术要求、技术指标均以GPS规范为依据。

《探索宇宙》作业设计方案

《探索宇宙》作业设计方案

《探索宇宙》作业设计方案一、教学背景《探索宇宙》是一门面向初中生的科普课程,旨在激发学生对太空探索的兴趣,帮助他们了解宇宙的奥秘和未知之处。

通过本课程的学习,学生将能够掌握基本的宇宙知识,培养科学思维和探索精神。

二、教学目标1. 了解宇宙的起源和演化过程;2. 掌握地球与太阳系的相关知识;3. 学习星座的常识和观测方法;4. 能够理解宇宙中的黑洞、行星、星系等天体的属性;5. 培养学生对宇宙探索的兴趣和热情。

三、教学内容1. 宇宙的起源和演化2. 地球与太阳系3. 星座的认识与观测4. 天体的属性和特点5. 宇宙探索的未来发展四、教学方法1. 课堂讲授:通过讲授基本概念和知识点,引导学生了解宇宙的奥秘;2. 实验探究:组织学生进行太空模拟实验,锻炼观察和实验能力;3. 小组讨论:组织学生进行问题讨论和合作学习,激发思维和创造力;4. 视频展示:播放相关宇宙探索的视频资料,激发学生的学习兴趣;5. 实地考察:组织学生进行宇宙探索活动,增强对知识的实践理解。

五、作业设计1. 选择一颗行星或星座,进行资料整理和展示;2. 设计一个太空模拟实验,并记录实验过程及结果;3. 研究一个宇宙探索项目,撰写调研报告;4. 制作宇宙探索主题的PPT,展示给全班同学;5. 参加校园夜空观测活动,记录所见天体并写观后感。

六、作业要求1. 按时完成作业,保证质量和内容的完整性;2. 注意团队合作和个人表现,注重实践能力和创新思维;3. 书面作业要求字迹工整、语言规范,PPT制作要求美观、内容丰富;4. 作业报告需包含资料来源和。

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卫星移动通信系统设计一、主要技术指标1)主要覆盖东南亚地区(92°E~140°E ,10°S~23°26’N),地面终端为手持机。

2)地球同步轨道,卫星轨道的高度为36000km。

3)波束:卫星天线有140 个点波束,EIRP:73dBW,G/T:15.3dB/K。

4)支持数据速率9.6kbps, 至少能提供10,000路双向信道。

5)频段:L波段,上行1626-1660MHz,下行1525-1559MHz。

二、总体技术方案1.系统组成卫星通信系统主要由卫星星载转发器、地球站接收和发送设备组成。

系统组成如图(1)所示,从图中可以看出这些设备是如何构成系统,以提供端到端的链路的(用户终端→信息编码→调制器→上变频器→功率放大器→卫星接收、下变频→解调、路由→上变频、发射→接收机与解调器→用户终端)。

发送端输入的信息经过处理和编码后,进入调制器对载波进行调制;已调的中频信号经上变频器将频率搬移到所需的上行射频频率,最后经过高功率放大器放大后,馈送到发送天线发往卫星。

卫星转发器除了对所接收的上行信号提供足够的增益外,还进行必要的处理(频率变换、译码、编码等)。

卫星发射天线将信号经下行链路送至接收地球站。

地球站首先将接收的微弱信号送人低噪声放大模块和下变频器。

低噪声放大模块的前端是具有低噪声温度的放大器,以保证接收信号的质量。

下变频器、解调和解码与发送端的编码、调制和上变频对应。

图(1)星载和地球站设备2.系统的传输技术体制(1)信号调制方式(2-PSK )二相相移键控(BPSK)是相移键控中最简单的一种形式,相移大小为 180°,又可称为2-PSK 。

简单来说,就是二进制信号的0和1,分别用载波相位0和π或π/2和−π/2 来表示。

表达式为S BPSK t =[ a k g t −kT b k]cos ⁡(ω0t)式中a k 为二进制数字,a k 为+1的概率为P ,a k 为-1的概率为(1-P ) 采用BPSK调制方式时,发送端以某个相位作为基准,因而在接收端也必须有一个固定的基准相位作参考。

如果参考相位发生变化,则接收端恢复的信息就会出错,即存在“倒π”现象。

因此在实际应用中一般采用差分相移键控(DBPSK)。

DBPSK是利用前后相邻码元的相对载波相位来表示数字信息的一种表示方法。

DBPSK只是比BPSK 多了一个差分编码器。

DBPSK和BPSK只是对信源数据的编码不同。

在实现DBPSK调制时,只要将码序列变成差分编码,将原信息序列(绝对码)变换成相对码,其他操作与BPSK完全相同。

由于在DBPSK中,数字信息是用前后码元以调信号的相位变化来表示的,因此,用有相位模糊的载波进行相干解调时并不影响相对关系。

虽然解调得到的相对码完全是0、1倒置,但经差分译码不会发生任何倒置现象,从而克服了载波相位的模糊问题。

手机的接收和发送均采用二项项移键(BPSK)调制,数字信号允许的最大比特误码率为10−4,从而导致语音信道的S/N为34dB,当误码率为10−4时语音信道的C/N的理论值等于8.4dB。

实现裕量设定为0.6dB,则最小的C/N设定为9dB。

(2)多址接入方式上行链路: 卫星交换的FDMA每载波单路信号的FDMA (SDMA-SCPC-FDMA)在终端每路信号进行调制变频放大后以一条独立载波发送出去,卫星接收信号进行处理交换,直接发送信息给被呼叫用户。

图2 卫星交换FDMA系统模型在SS-FDMA系统中,通常存在多个上行链路波束和多个下行链路波束,没个波束内均采用FDMA方式,各波束使用相同的频带(空分多址)。

在卫星通信过程中,其上行链路载波必须处于某个特定的频率上,以便转发器能根据其载波频率选路到相应的下行链路波束上,即在SS-FDMA方式中,载波频率与需要去往的上下行链路波束之间有特定的对应关系,转发器可以根据对应关系实现不同波束内FDMA载波之间的转换。

图3 SS-FDMA卫星转发器框图上图给出了SS-FDMA卫星转发器框图,图中上行链路下行链路均只有三个波束为例。

对于SS-FDMA来说,每个上行链路载波在星上都有一个滤波器与之对应。

去往某个下行链路的上行链路载波都必须在星上被选路到覆盖该接收地球站的下行链路波束。

在任一波束中的每条上行链路在任何时候都可以连接到任一波束中任何下行链路。

除了可以实现空分频率复用外,SS-FDMA通过在星上增加增益调整,还可以对同一波束内所有的下行链路进行功率控制,从而避免大波束抑制小波束现象。

下行链路: 卫星交换的TDMA每载波单路信号的FDMA (SDMA-FDMA-MCPC-TDMA)如果上行链路和下行链路同时使用FDMA的话,由于卫星非线性的增益放大,系统之间会产生非常严重的交调干扰,极端情况下会使得系统崩溃。

所以在下行链路,我们采用多载波的TDMA。

这样就可以极大地减少载波之间的交调干扰。

配给各地球站的是特定的时隙,而不是特定的频带,因而每个地球站必须在分配给自己的时隙中用相同的载波频率向卫星发射信号,而不同时隙进入卫星转发器的信号,按时间顺序排列起来,时隙的排列既紧凑又不重叠。

覆盖在卫星波束中的每个地球站都能接收到由转发器转发来的全部射频脉冲(或突发)信号,并从中提取出各站所需的业务脉冲列。

TDMA决不会出现互调和大载波抑制小载波的现象,从而可使卫星的功放工作在饱和区,能够获得到最大的卫星输出功率。

不过TDMA要考虑到帧的同步问题。

3.信道编码在信道中增加一些特殊的并且有序的比特流,可以大大的提高系统的传输增益。

在这里我们使用了分组编码和半速率卷积码。

使得系统的传输增益提高7dB。

4.信道的申请及信道分配(1)信道的申请:用户接入时采用随机多址访问的方式。

在以随机多址访问方式工作的系统中,每个用户都可以访问一条共享信道,而无需事先与系统中的其他用户进行协商。

图5 卫星分组通信原理在ALOHA方式中对用户发送数据分组的时间未加以任何限制,因此对任一分组而言,只要有其他站发射分组,便会在信道上发生碰撞现象。

ALOHA的特点:①系统结构简单,用户入网方便,无需协调。

②当业务量较小时具有良好的通信性能。

③存在碰撞现象,其吞吐量(即某段时间内成功接收信息的比特平均数与所发送的总比特数之比)较低,最高吞吐量也只能达到18.4%。

④存在信道不稳定性。

即当信道业务量增大到一定的程度时,分组在信道上发生碰撞的概率也随之增加,此时信道上的吞吐量不再随业务量的增加而增加,反之减小,此时要求重发的分组数也随之增多,信道的利用率(信道上有信息传输的时间占总的可用时间之比)加大。

极限情况下,信道内充斥的都是重发分组,此时的吞吐量降为零。

可见信道吞吐量低和不稳定性是ALOHA的主要缺点。

在双方通信开始之前,用户需要向卫星发送一段信令,要求卫星呼叫被请求的用户。

信令接入的方式采用随机多址接入的方式。

当双方接通后,卫星随机分配一段空闲的频率来支持双方的正常通信。

(2)信道分配:按需分配(DA)方式按需分配方式是一种分配可变的制度,这个可变是按申请进行信道分配变化的,通话完毕之后,系统信道又收归公有。

这种分配方式比较灵活,各站之间可以通过协商进行通道调剂,因而可以用较少的通道为较多的地球站服务,同时还可避免出现忙闲不均的现象,提高通道利用率。

但为了实现按需分配方式,则必须在卫星转发器上单独划出一频段,专门作为公用信道,各地球站可通过此公用信道进行申请和完成通道分配工作。

根据信道分配可变的程度不同,与电话蜂窝系统一样,多个用户共享相同的可用频率,每个呼叫都要遵守一定的建立顺序,向卫星发射呼叫信息,卫星把消息接收经过解调恢复信息进行判断并且找到呼叫对象,把信令发送给呼叫用户,开始建立连接。

建立连接后,卫星为呼叫分配频率进行通信。

通信结束后频率被释放,成为新的可用频率。

二、关键技术解决途径(1)互调干扰:多波束卫星之间产生互调干扰解决方法:图6 七波束频率复用二相相移键(BPSK)调制,的带宽与码元传输速率相等,为9.6kHz。

而卫星天线有140个波束,提供10000路双向信道,利用空分复用,相当于每七个小区共享34M带宽,假设每个小区有80个用户,系统总的带宽为680M,频分复用的话每个用户最多可以分到60Kb的带宽。

(2)非线性失真:通信系统中,信道非线形失真会对信号造成损害,非线性失真主要由功率放大器(特别是载功率放大器)产生,有幅度非线性失真和相位非线性失真。

幅度非线性失真即信号输入输出幅度变化特性(AM-AM)是非线性的。

相位非线性失真将输入信号的幅度变换转换为输出信号相位的变化。

解决方法:为减少信道的非线性失真,主要是减少放大器带来的非线性失真,一般可采用非线性补偿技术或放大器功率回退技术。

非线性补偿的方法之一是根据已知的功率放大器非线性特性用互补的特性进行语补偿。

预补偿可以在中频以模拟电路实现,也可以在基带以数字方式进行补偿,本系统采用后者。

采用自适应非线性补偿,这样可以在未知功放非线性特性的情况下进行预失真补偿,适应性强,补偿效果好。

输入输出补偿能有效地减少多载波信号的互调失真,但是降低了功率放大器的功率效率,对于多载波传输的卫星通信系统,由于功放的非线性将引起互调失真,产生互调干扰噪声,使系统的C/N值下降。

当星载TWTA的输入功率增加时,会产生两个结果:一方面,由于输出功率随之增加,卫星EIRP增大,下行链路的C/N 值将增加,但增加不是完全线性的,随着TWTA进入饱和,下行C/N 的增加更加缓慢。

另一方面,随着TWTA输入功率的增加,放大器趋于饱和,互调噪声增大,使C/IM(载波互调比,IM为互调干扰功率)下降。

在考虑上下行链路C/N和互调C/IM的情况下,星载TWT功放输入功率显然存在一个最佳值,此时全链路具有最大的C/N值。

三、链路工程预算1.卫星通信链路设计的步骤(1)确定系统的工作频段。

(2)确定卫星通信的参数。

(3)确定发射地面站和接受地面站的参数。

(4)从发射地面站开始,建立上行链路预算和转发器噪声功率预算,从而确定转发器内的(C/N)。

up(5)根据转发器增益或输出补偿,确定转发器的输出功率。

(6)建立接收地面站的下行链路功率和噪声预算。

计算位于覆盖区和(C/N)0。

边缘的地面站的(C/N)dn(7)计算基带信道的S/N。

确定链路裕量。

(8)估计计算结果,并于规定性能进行比较。

根据需要调整系统参数直到获得合理的(C/N)0。

该过程可能要反复进行多次。

(9)确定链路工作所要求的传输条件。

分别计算上行链路和下行链路的中断时间。

(10)若链路裕量不够,可以通过调整某些参数,对系统重新设计。

最后检验所有的参数是否符合要求,以及设计是否可以按照预算正常工作。

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