變速率星間射頻通信的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著微電子及微機械技術的發(fā)展，特別是片上系統(tǒng)設計技術的發(fā)展為電子系統(tǒng)微型化帶來了實質性的進展，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)星需要完成的復雜任務，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雜的模擬數(shù)字混合設計的問題。
　　其次，本文在理論上對通信鏈路進行了分析，設計了變速率星間通信的方案并

3、進行了多普勒效應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系，基于空間鏈路的理論，本方案通過設計編碼的方法改變信號寬度以調節(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)星相對運動時產生的多普勒效應帶來的通信問題，設計了基于變速率通信方案的校正多普勒效應造成

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，本文進行了測控地面站的設計，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)的星地通信任務設計了地面站平臺，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)議以及地面站的內部通信協(xié)議，并進行了論證，為變速