机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统技术方案

本发明专利技术是关于一种机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，可用于飞机、高铁列车VSAT卫星宽带通信的研发、测试和优化，其包括仿真服务器和GPS综合接收机，GPS综合接收机与仿真服务器连接，仿真服务器接收GPS综合接收机采集的GPS数据，利用GPS数据或者输入的参数和仿真服务器内置的数学模型，建立飞机或高铁列车运动的动力学模型，并构造飞机飞行或高铁列车运行的虚拟环境，将仿真数据记录输出，或者计算出在虚拟环境中VSAT卫星通信所需的各种补偿数据和控制信息输送至VSAT卫星终端，对VSAT卫星终端通信的状态进行控制，同时实时监测VSAT卫星终端通信的各种参数，对VSAT卫星通信的质量进行评估。

【技术实现步骤摘要】
机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统
本专利技术属于宽带卫星通信领域,特别是涉及一种应用于民航、高铁列车中的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统。
技术介绍
VSAT(VerySmallApertureTerminal)是小口径天线卫星通信系统的简称，主要采用时分多址(TDMA)联结的方式，实现了对卫星带宽的高复用性，并且与IP网络技术高度兼容，是当今世界卫星通信的主流技术。近年来，VSAT已经广泛应用于移动卫星通信，例如电视转播、应急通信、防灾救灾等领域。但是，当VSAT应用于速度超过120公里/小时的运输工具，特别是从2维空间运动(汽车、列车等)发展到3维空间运动(飞机)时，会遇到一系列特殊的问题：一、多普勒效应，是指高速运动的飞机或高铁列车发出和接收的无线电信号频率发生畸变的现象，这是导致高速运动的飞机或高铁列车的通信发生中断的主要原因。多普勒效应随着运输工具运动速度(X、Y、Z三个方向的运动速度)、运动方向(X、Y、Z三个方向)、卫星位置以及信号频率的变化而发生变化，因此必须及时正确地对多普勒效应进行动态补偿，才能保证通信正常。二、跨波束，新一代卫星大多采用多波束技术，每个波束大约覆盖100公里半径的范围。飞机和高铁列车在运行中会穿越同一卫星的多个波束,或者不同卫星的多个覆盖区域，由于不同卫星波束的频率、设置及天线指向不同，因此要求机载、车载卫星通信系统要能够自主探测每个波束的边界，并自动切换到新的卫星波束。三、时间同步，在VSAT采用时分多址(TDMA)通信方式时，对于时间同步有着极高的要求。由于飞机和高铁列车在运动中对卫星的距离变化会导致卫星通信时延不断变化，因此需要不断通过计算卫星轨道进行修正。对于设计机载、车载VSAT卫星宽带通信系统，由于在高速运动环境下实验的复杂性和费用大大增加，因此出于安全性和费用的考虑，我们可以先通过地面仿真系统来完成机载、车载VSAT卫星宽带通信系统的研发、测试和优化，然后再到飞机或高铁列车上进行实际测试。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，使其可以用于飞机、高铁列车VSAT卫星宽带通信的研发、测试和优化，非常适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，其包括仿真服务器和GPS综合接收机，所述GPS综合接收机与所述仿真服务器连接，所述仿真服务器接收所述GPS综合接收机采集的GPS数据，建立飞机或高铁列车运动的动力学模型，并构造飞机飞行或高铁列车运行的虚拟环境，记录并输出仿真数据，或者计算出在所述虚拟环境中VSAT卫星通信所需的各种补偿数据和控制信息输送至VSAT卫星终端，对所述VSAT卫星终端通信的状态进行控制，同时实时监测所述VSAT卫星终端通信的各种参数，对VSAT卫星通信的质量进行评估。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，其中所述GPS综合接收机是通过串行通信端口与所述仿真服务器连接，所述仿真服务器是通过LAN端口和/或串行通信端口与所述VSAT卫星终端连接。前述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，其中所述仿真服务器是利用GPS数据和所述仿真服务器内置的数学模型建立飞机或高铁列车运动的动力学模型，并构造出飞机飞行或高铁列车运行的虚拟环境，其包括多普勒效应、跨卫星波束和卫星通信时延的计算。前述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，其中所述仿真服务器包括显示器和存储器，计算得到的仿真数据以图表和图形的形式显示于所述显示器上，并被记录于所述存储器中，供分析研究，其中数据的记录采用无损方式，并且同时记录时间戳。前述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，其中所述仿真服务器是利用输入的参数和所述仿真服务器内置的数学模型建立飞机或高铁列车运动的动力学模型，并构造出飞机飞行或高铁列车运行的虚拟环境，其包括多普勒效应、跨卫星波束和卫星通信时延的计算。前述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，其中所述仿真服务器计算出在所述虚拟环境中VSAT卫星通信所需的各种补偿数据和控制信息输送至VSAT卫星终端，对所述VSAT卫星终端通信的状态进行控制，同时实时监测所述VSAT卫星终端通信的各种参数，对VSAT卫星通信的质量进行评估，其包括多普勒频率补偿、卫星通信时延补偿和跨卫星波束控制的计算。前述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，其中所述仿真服务器实时监测所述VSAT卫星终端通信的各种参数包括所述VSAT卫星终端接收或发射信号的质量、信噪比、误码率、频率、同步时间修正量、跨卫星波束切换状态、卫星上下行链路分别的通断状态及通信流量。前述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，其中所述仿真服务器还与VSAT卫星中枢站连接，所述VSAT卫星中枢站监测所述VSAT卫星终端发出的信号，记录其实际的频率，并计算出频率差作为多普勒频率补偿的反馈数据，以UDP方式向所述仿真服务器单播或组播，所述仿真服务器根据接收到的所述VSAT卫星中枢站的频率差对多普勒频率补偿做进一步修正。前述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，其中所述仿真服务器包括显示器和存储器，计算得到的仿真数据、补偿数据和控制信息与监测数据以图表和图形的形式显示于所述显示器上，并被记录于所述存储器中，供分析研究，其中数据的记录采用无损方式，并且同时记录时间戳。前述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，其中所述GPS综合接收机还与所述VSAT卫星终端连接，输出10MHz频率参考信号至所述VSAT卫星终端，用于高铁列车在隧道内运行情况的测试。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本专利技术机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统至少具有下列优点及有益效果：本专利技术的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统通过仿真出虚拟的2维或3维高速运动环境，用于飞机、高铁列车VSAT卫星宽带通信的研发、测试和优化，可大大降低实验成本，简化实验环境，降低实验的风险，提高测试效率，是飞机、高铁列车VSAT卫星宽带通信研发的核心部件。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。附图说明图1是本专利技术机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统的方框示意图。图2是本专利技术机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统工作的流程示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。请参阅图1及图2所示，图1是本专利技术机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统的方框示意图。图2是本专利技术机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统工作的流程示意图。本专利技术机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统100主要由仿真服务器110和GPS综合接收机120组成，GPS综合接收机120与仿真服务器110连接，仿真服务器110接收GPS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，其特征在于：其包括仿真服务器和GPS综合接收机，所述GPS综合接收机与所述仿真服务器连接，所述仿真服务器接收所述GPS综合接收机采集的GPS数据，建立飞机或高铁列车运动的动力学模型，并构造飞机飞行或高铁列车运行的虚拟环境，记录并输出仿真数据，或者计算出在所述虚拟环境中VSAT卫星通信所需的各种补偿数据和控制信息输送至VSAT卫星终端，对所述VSAT卫星终端通信的状态进行控制，同时实时监测所述VSAT卫星终端通信的各种参数，对VSAT卫星通信的质量进行评估。

【技术特征摘要】
1.一种机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统，其特征在于：其包括仿真服务器和GPS综合接收机，所述GPS综合接收机与所述仿真服务器连接，所述仿真服务器接收所述GPS综合接收机采集的GPS数据，建立飞机或高铁列车运动的动力学模型，并构造飞机飞行或高铁列车运行的虚拟环境，记录并输出仿真数据，或者计算出在所述虚拟环境中VSAT卫星通信所需的各种补偿数据和控制信息输送至VSAT卫星终端，对所述VSAT卫星终端通信的状态进行控制，同时实时监测所述VSAT卫星终端通信的各种参数，对VSAT卫星通信的质量进行评估。2.根据权利要求1所述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统,其特征在于其中所述GPS综合接收机是通过串行通信端口与所述仿真服务器连接，所述仿真服务器是通过LAN端口和/或串行通信端口与所述VSAT卫星终端连接。3.根据权利要求1所述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统,其特征在于其中所述仿真服务器是利用GPS数据和所述仿真服务器内置的数学模型建立飞机或高铁列车运动的动力学模型，并构造出飞机飞行或高铁列车运行的虚拟环境，其包括多普勒效应、跨卫星波束和卫星通信时延的计算。4.根据权利要求3所述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统,其特征在于其中所述仿真服务器包括显示器和存储器，计算得到的仿真数据以图表和图形的形式显示于所述显示器上，并被记录于所述存储器中，供分析研究，其中数据的记录采用无损方式，并且同时记录时间戳。5.根据权利要求1所述的机载、车载VSAT卫星宽带通信仿真系统,其特征在于其中所述仿真服务器是利用输入的参数和所述仿真服务器内置的数学模型建立飞机或高铁列车运动的动力学模型，并构造出飞机飞行或高铁列车运行的虚拟环境，其包括多普勒效应、跨卫星波束和卫星通信时延的计算。6.根据权利要求3或5所述的机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兆千，程伟胤，
申请(专利权)人：休斯网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11