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工程师详解测控体系仿真与测控设备软件化技能

一、测控系统设备级仿真技术1.测控系统设备级仿真的技术特点测控系统设备级仿真主要是通过计算机软件仿真技术,借助计算机,用系统模型对真实系统或设想系统进行试验。测控系统设备级计算机软件仿真具有以下特点:

一、测控体系设备级仿真技能

1.测控体系设备级仿真的技能特色

测控体系设备级仿真首要是经过计算机软件仿真技能,凭借计算机,用体系模型对实在体系或想象体系进行实验。测控体系设备级计算机软件仿真具有以下特色:

(1)选用软件仿真技能进行实验可以大大下降本钱,特别针对大型测控通讯体系,可以下降贵重的硬件出资。一起仿真设备可以重复运用,其实验环境和实验计划改动十分简单,可以缩短实验周期;

(2)有利于敏捷吸收不断开展中的先进测控与通讯技能,不断完善测控或通讯模块;

(3)便于进行优化规划。对计划阶段的测控与通讯体系,可以先规划出体系模型,用仿真进行重复实验,找出最优的体系结构和参数,使体系规划优化,进步规划水平;

(4)可以十分迫临实践体系,为工程规划供给精确的点评手法,防止硬件仿真受实验设备数量和仿真器材水平的约束;

(5)经过计算机软件仿真,便于精确、敏捷、方便地处理仿真成果和数据,并利于数据的保存与过后剖析。

2.测控体系设备级仿真的首要使命

测控体系设备级仿真的首要使命是对实在或想象的体系进行概念建模,并在清晰了的体系模型上,树立测距、测速精度剖析数学模型和仿真模型,树立遥测、遥控、话音、数传误码率剖析数学模型和仿真模型。经过仿真模型的运转,取得对体系测距、测速精度目标与误码率目标的仿真剖析,从功用原理上对体系运转状况定性,从计划及技能目标上对体系运转状况定量,并取得与实践测控站体系运转成果的一致性。

另一方面,在分体系与部件规划中,经过树立测控体系地上设备中各分体系和部件的数学模型,模仿数据流、操控流以及作业状况,对体系的动态特性和稳态特性进行剖析,对全体和分体系计划给予验证和点评。首要树立各分体系和部件的数学模型,各分体系数学模型选用单一模块规划,各分体系模块内部的部件也选用功用化模块规划,每个功用模块均以库模块的方式存放在运转库中,经过挑选不同的功用模块可以组成不同功用的分体系,继而依据各分体系的数据流、操控流和作业状况,安排分体系的独立仿真,然后再经过测控通讯全体计划进行全体系仿真。在分体系独立仿真时,将其它分体系对它的影响作为该分体系的外部输入,用外部环境模仿模块来发生等效的外部输入,从分体系到全体仿真应满意组合化准则。

3.测控仿真技能的开展方向

现在,体系仿真技能已成为兴旺国家重点开展的国家要害技能和国防要害技能。21世纪信息技能的敏捷开展将使仿真技能与航天技能在各个层次上紧密结合成为一个全体。

测控体系仿真技能能为未来的天基测控、小卫星测控、深空测控等体系供给优化计划和要害技能规划。在航天仿真范畴,将侧重开展星座仿真技能,完结卫星在轨运转和多星办理的散布交互仿真。经过卫星本身以及地上站的参加使各个卫星能和谐运转,坚持精确的方位姿势和作业状况的联接。对各种不同的卫星体系从研发到运转的各个阶段也要依据状况树立包含地上运用体系和卫星在内的体系模型和仿真体系,以便进行剖析、优化及支撑卫星的长时刻运转和办理人员培训。二、测控设备软件化技能

1.测控设备技能开展的新特征

航天测控体系是一个杂乱体系,它触及不同的调制体系、作业方式、信息传输和数据调制解调处理。以往,我国在卫星测控站的建造方式上基本上是一种卫星就要新研发一套测控站(首要的新研发内容体现在终端设备),为满意不同测控使命的要求,往往设备配套巨大,需求重复建造具有类似功用的硬件设备。跟着计算机技能和数字信号处理技能的飞速开展,测控设备逐渐向归纳化、数字化、模块化和标准化方向开展。经过选用高速A/D、DSP、FP-GA、MPU、DDS、数模混合集成电路、高速大容量存储计算机及网络技能、总线技能,完结高速数字信号处理和数据处理,将测速、测距、遥测、遥控、数传和监控归纳为一体,进行归纳化、一体化规划。测控设备的模块化、标准化的首要内容包含单元模块化、功用、技能目标系列化、接口标准化、规范化。

测控设备技能开展的新特征促进了软件无线电技能在测控通讯范畴中的运用,数字化是测控设备软件化的根底,软件化是完结测控设备归纳化、标准化、规范化的杰出的技能途径。

2.测控设备软件化技能根底

测控设备软件化的技能理论是软件无线电。软件无线电技能突破了传统的无线电设备以功用单一、可扩展性差的硬件为中心的规划局限性,侧重以开放性的最简硬件为通用渠道,尽或许地用可编程、可晋级、可重装备的运用软件来完结各种无线电功用的规划新思路。用户可经过选用不同的运用软件,在通用的、可扩展的硬件渠道上,满意不一起期、不同运用环境的不同功用的需求,并可习惯不断开展的技能进步,节约很多的硬件出资,大大缩短新产品的研发开发周期,适时地习惯商场改动。

测控设备软件化的根底是数字化,其中心是数字器材、芯片的超高速时刻呼应及超大规模的高度集成。当时,微电子技能开展敏捷,单块集成芯片上的晶体管数目每隔18个月就添加1倍,2001年已有10亿个晶体管的集成芯片问世,未来20年中,将呈现1万亿个晶体管的集成芯片。数字电路的高度集成化,为测控设备软件化技能开展供给了有力确保。

3.测控设备软件化技能的特色

测控设备软件化是使用可编程技能,经过加载不同的软件,完结一机多用,一站多用,然后完结多种功用、多种技能状况的测控使命。测控设备软件化的技能特色首要有:

(1)软件化具有很强的灵活性,经过添加软件模块,可以很简单添加新的功用,可以经过无线加载改动软件模块或更新软件,并可依据所需功用的强弱,取舍选用的软件模块;

(2)软件化具有较强的开放性,它选用模块化、标准化的结构,硬件可以跟着器材和技能的开展而更新或扩展,软件也可以随需求而不断晋级;

(3)软件化可以方便地运用丰厚的软件算法进行数据的滑润处理、体系误差的批改、建模猜测剖析、线性或非线性补偿及特定条件下的含糊操控,然后有效地进步测控精度;

(4)软件化可以很多削减设备硬件品种和数量,进步设备小型化水平缓体系可靠性,一起大大下降测控体系的研发费用和本钱;

(5)软件化便于测控设备模块化、标准化。

4.测控设备软件化技能的内容

测控设备软件化技能首要包含:

(1)测控视频数据处理软件技能,包含数据处理模块、可重组监控软件模块、过后数据处理模块等;

(2)信道的模块化与可重组技能及由中频到射频的软件化延伸;

(3)终端设备的可编程、可重组、模块化、标准化技能;

(4)天线的指向编程操控技能。

5.软件化技能的开展方向

测控设备软件化技能以软件为主导,它的一切作业进程和参数处理都可以由软件来界说和操控,其开展方向可从以下几方面进行论述:

(1)射频前端采样数字化技能。软件无线电的主旨是尽或许简化射频模仿前端,使A/D转化尽或许地接近天线去完结模仿信号的数字化,并且数字化后的信号要尽或许地用软件来处理,完结各种功用和目标。跟着数字芯片及器材的频响速率的敏捷进步,几千兆赫兹的速率已达到工程运用阶段,可以设想,在不久的时刻内,射频直接带通采样数字化将有重大突破;

(2)基带空间传输。在无线传输中,具有严厉规则特性的正弦波一直是载波信号的首要方式,基带空间传输便是要抛弃正弦波载波调制,以数字化方式直接完结空间传输。它的传播媒介为十分窄的时域脉冲,脉宽一般小于1 ns。它的信号能量散布在从直流(DC)到几千兆赫兹规模,可以用超宽带天线低失真地辐射和接纳;

(3)软件测验判定技能。因为软件在软件化的测控设备中起主导作用,那么对软件的正确性、可靠性测验与判定将成为一项专门技能。三、测控体系仿真与测控设备软件化技能运用归纳

现在,比较盛行的几种通讯仿真规划渠道如COSSAP、SPW、SystemView等都能满意从数字信号处理、滤波器规划,到杂乱的通讯体系等不同层次的规划、仿真要求。在这些体系中,可以在DSP、通讯和操控体系中构造出杂乱的模仿、数字、混合和多速率体系。体系具有很多可挑选的库,答使用户有挑选地添加通讯、逻辑、DSP和射频/模仿功用模块,可进行各种体系时域/频域剖析,可以对射频/模仿及其混合体系进行理论剖析和失真剖析。当然,通用通讯体系的仿真渠道在很大程度上还不能满意测控通讯体系的运用仿真需求,测控体系仿真在通用渠道上(仿真渠道可自主开发)侧重处理测控范畴的特别问题,不只有体系原理上的定性仿真剖析,并且更重要地是需求对分体系和部件规划目标考虑实践部件的功能进行定量仿真剖析,辅导体系、分体系的实践规划,乃至直接发生DSP、FPGA或VHDL的有用代码。

因为软件化以数字化为根底,在现有器材技能开展水

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