基于卫星平台无线网络技术研究

摘要

快速构建空间信息系统对国防现代化建设有着重要意义,为了在激烈的太空技术竞赛中立于不败之地,我国亟需一种突破数字化柔性设计,具有快速组装、测试、替换等关键技术的小卫星开发平台技术。为了适应我国未来航天技术的发展,本文提出了一种小卫星开发平台新技术——无线卫星开发平台技术。该技术采用无线网络通讯技术取代传统的有线总线设计,支持设备即插即用,确保卫星的快速组装、快速测试、快速替换。本课题重点研究内容如下:
　　根据对传统卫星开发平台有线总线结构缺陷的分析,提出了无线卫星开发平台的概念:无线卫星开发平台是一种分系统、部件或单元之间采用无线技术进行数据信息交换的卫星,除各单机部件的供电电缆之外,卫星系统没有其它电缆连接,是一种基于无线通信的新体制卫星。并分析了无线卫星开发平台的优势。
　　在完成对星内无线通信信道的分析后,得出星内无线信息传输主要有多径效应影响,并根据 OSI网络模型,提出一种采用了经典 OSI模型中的物理层、数据层和应用层三层进行开发的无线卫星平台专用网络协议 PNPWAN(Plug-and-Play Wireless Area Network)。协议工作在ISM波段,采用GFSK的调制解调方式,数据传输速率为2Mbps。介质访问机制采用频分方式,网络拓扑结构类似星型结构,协议本身还配备差错控制机制、即插即用机制、自主退出网络机制及故障处理机制。
　　设计了基于 C8051F040+nRF24L01的通信模块。通过实现硬件节点的设计与软件程序的编写,使星内无线网络中各节点间按PNPWAN协议通信。并设计了基于ARM嵌入式Linux的数据监测终端。
　　构建了一个小型无线网络系统,并根据PNPWAN协议的实际工作情况,分别从节点加电后即插即用地加入网络阶段,正常通信阶段和自主退出网络阶段对协议进行验证,最后对其进行了性能分析。证明了星内无线网络通信协议PNPWAN及无线卫星开发平台的可行性。

目录

基于卫星平台无线网络技术研究

The Research of Wireless Network Technology in Satellite Bus

摘 要

Abstract

目 录

第1章绪论

1.1课题的背景及研究的目的和意义

1.2国内外研究现状和分析

1.3本课题主要研究内容及结构安排

第2章无线卫星开发平台体系结构

2.1传统卫星开发平台概述

2.2无线卫星开发平台概述

2.3无线卫星开发平台具体方案

2.4本章小结

第3章无线网络通信协议的设计

3.1无线卫星开发平台的信道分析

3.2支持即插即用的星内无线网络通信协议的设计

3.3本章小结

第4章无线网络通信模块的软硬件实现

4.1无线网络通信模块的硬件实现

4.2无线网络通信模块的软件设计

4.3基于ARM嵌入式Linux的数据监测终端的设计

4.4本章小结

第5章基于PNPWAN协议的通信验证

5.1构建小型无线网络系统

5.2基于PNPWAN协议的验证

5.3PNPWAN的性能分析

5.4本章小结

结 论

参考文献

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致 谢