一种面向宽带通信星座的运行模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种面向宽带通信星座的运行模拟系统，与地面实验验证系统的其他子系统可通信地连接，包括用于模拟真实宽带通信卫星的信号处理过程的虚拟卫星模块，用于模拟地面运控站的虚拟地面站模块，与虚拟卫星模块以及虚拟地面站模块可通信地连接的运行状态配置及路由模块，以及用于与地面实验验证系统的其他子系统通信的接口通信模块。子系统通信的接口通信模块。子系统通信的接口通信模块。

【技术实现步骤摘要】
一种面向宽带通信星座的运行模拟方法及系统


[0001]本专利技术涉及通信卫星
，特别涉及一种面向宽带通信星座的运行模拟方法及系统。

技术介绍

[0002]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。而卫星星座建成后，同样需要使用地面试验验证系统进行在轨卫星故障的地面排查以及在轨软件或体制更新的地面验证。同时，地面试验验证系统还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。
[0003]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，否则建成后可扩展性低，将导致系统低效重复建设。地面试验验证系统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。
[0004]运行模拟系统是宽带通信星座地面试验验证系统的子系统之一。运行模拟系统用于完成系统运行场景的生成、模拟和控制，负责整网数字信号的调度、模拟整个星座路由算法，是地面试验验证系统的控制中枢。

技术实现思路

[0005]针对宽带通信星座地面试验验证需求，本专利技术提供一种面向宽带通信星座的运行模拟系统，其与地面实验验证系统的其他子系统可通信地连接，所述运行模拟系统包括：
[0006]虚拟卫星模块，用于模拟真实宽带通信卫星的信号处理过程；
[0007]虚拟地面站模块，用于模拟地面运控站，进行用户通信信息的接收和处理以及卫星工作模拟的指令生成和控制；
[0008]运行状态配置及路由模块，与所述虚拟卫星模块以及虚拟地面站模块可通信地连接，所述运行状态配置及路由模块用于设定卫星数量及运行状态、模拟轨道状态、模拟星座星间路由、模拟信道时延以及模拟运行控制；以及
[0009]接口通信模块，与所述运行状态配置及路由模块以及地面实验验证系统的其他子系统可通信地连接，所述接口通信模块用于实现所述运行模拟系统与地面实验验证系统的其他子系统的通信。
[0010]进一步地，所述真实宽带通信卫星的信号处理过程包括用户数字信号接收处理、用户信息解调、用户信息组帧、星间信号处理以及星间信息路由转发。
[0011]进一步地，所述运行模拟系统基于至少一个GPU服务器，采用数字仿真构建形成。
[0012]进一步地，所述模拟信道时延包括根据所述虚拟卫星模块模拟卫星的运行轨道及路由设置计算信道距离，并根据所述信道距离及轨道状态计算信道时延和信号多普勒动
态。
[0013]进一步地，所述运行状态配置及路由模块通过光纤与所述虚拟卫星模块以及虚拟地面站模块可通信地连接。
[0014]进一步地，所述接口通信模块通过光纤与所述运行状态配置及路由模块以及地面实验验证系统的其他子系统可通信地连接。
[0015]基于所述运行模拟系统，本专利技术还提供一种面向宽带通信星座的运行模拟方法，包括：
[0016]首先，通过所述运行状态配置及路由模块设置卫星数量以及各卫星的运行状态、轨道状态，并设置各卫星以及卫星与地面站之间的星间路由；
[0017]接下来，通过所述接口通信模块接收用户接入模拟子系统发送的数字信号，并发送给所述运行状态配置及路由模块；
[0018]接下来，所述运行状态配置及路由模块判断所述数字信号的目的地址并对所述数字信号进行处理后发送至对应的系统：
[0019]若所述目的地址为所述虚拟卫星模块或虚拟地面站模块，则所述运行状态配置和路由模块根据多普勒生成算法，在所述数字信号中加入动态多普勒，并将加入了动态多普勒的数字信号发送给相应的模块；以及
[0020]若所述目的地址为地面实验验证系统的硬件系统，则所述运行状态配置和路由模块在数字信号加入相应动态，并将加入了相应动态的数字信号发送至所述硬件系统配合的环境模拟子系统中，并通过所述环境模拟子系统进行滤波及数模转换，形成模拟信号，最后将所述模拟信号发送给对应的硬件系统；以及
[0021]最后，所述虚拟卫星模块和/或虚拟地面站模块对接收到的信号进行处理。
[0022]本专利技术提供的一种面向宽带通信星座的运行模拟系统及方法，采用软件的全数字仿真方案，在保留对系统主要的数字信号处理的仿真的同时避免了硬件状态对系统升级的制约，系统灵活性大大提高，极大地增强了系统的可设计性、可拓展性和可维护性。其基于GPU的仿真方案，与传统的DSP+FPGA的架构相比，具有高速、并行处理的优点，可完成数百颗卫星的实时模拟，实现全星座规模的实时仿真，更能代表真实卫星的路由状态。同时，仿真得到的系统时延、吞吐量等指标可为真实系统建设提供更具价值的参考。
附图说明
[0023]为进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
[0024]图1示出本专利技术一个实施例的一种面向宽带通信星座的运行模拟系统的组成示意图；以及
[0025]图2示出本专利技术一个实施例的一种面向宽带通信星座的运行模拟方法的流程示意图。
具体实施方式
[0026]以下的描述中，参考各实施例对本专利技术进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本专利技术的专利技术点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本专利技术的实施例的全面理解。然而，本专利技术并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。
[0027]在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。
[0028]需要说明的是，本专利技术的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本专利技术的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。
[0029]运行模拟系统用于实现宽带通信星座地面试验验证系统运行场景的生成、模拟和控制，负责整网数字信号的调度、模拟整个星座路由算法，是地面试验验证系统的控制中枢。本专利技术提供一种面向宽带通信星座的运行模拟系统，其通过多个GPU的服务器完成数百颗卫星的模拟及数字信号处理、数十个地面站的数字信号的发送和接收、卫星与卫星之间、卫星与地面站之间动态路由配置，此外，所述运行模拟系统还根据卫星的轨道、地面站的位置完成信号的多普勒模拟。下面结合实施例附图所述本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向宽带通信星座的运行模拟系统，其特征在于，其与地面实验验证系统的其他子系统可通信地连接，且所述运行模拟系统包括：虚拟卫星模块，其被配置为能够模拟真实宽带通信卫星的信号处理过程；虚拟地面站模块，其被配置为能够模拟地面运控站，进行用户通信信息的接收和处理以及卫星工作模拟的指令生成和控制；运行状态配置及路由模块，与所述虚拟卫星模块以及虚拟地面站模块可通信地连接，所述运行状态配置及路由模块被配置为能够设定卫星数量及运行状态、模拟轨道状态、模拟星座星间路由、模拟信道时延以及模拟运行控制；以及接口通信模块，与所述运行状态配置及路由模块以及地面实验验证系统的其他子系统可通信地连接，所述接口通信模块被配置为能够实现所述运行模拟系统与地面实验验证系统的其他子系统的通信。2.如权利要求1所述的运行模拟系统，其特征在于，所述真实宽带通信卫星的信号处理过程包括用户数字信号接收处理、用户信息解调、用户信息组帧、星间信号处理以及星间信息路由转发。3.如权利要求1所述的运行模拟系统，其特征在于，所述运行模拟系统基于至少一个GPU服务器，采用数字仿真构建形成。4.如权利要求1所述的运行模拟系统，其特征在于，所述模拟信道时延包括根据所述虚拟卫星模块模拟卫星的运行轨道及路由设置计算信道距离，并根据所述信道距离及轨道状态计算信道时延和信号多普勒动态。5.如权利要求1所述的运行模拟系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光，龚文斌，刘会杰，尚琳，邱林，谢卓辰，尤星，任前义，邵丰伟，常家超，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：