技術領域

本發明屬于寬帶衛星通信領域,特別是涉及一種應用于民航、高鐵列車中的機載、車載VSAT衛星寬帶通信仿真系統。

背景技術

VSAT(Very?Small?Aperture?Terminal)是小口徑天線衛星通信系統的簡稱，主要采用時分多址(TDMA)聯結的方式，實現了對衛星帶寬的高復用性，并且與I?P網絡技術高度兼容，是當今世界衛星通信的主流技術。

近年來，VSAT已經廣泛應用于移動衛星通信，例如電視轉播、應急通信、防災救災等領域。但是，當VSAT應用于速度超過120公里/小時的運輸工具，特別是從2維空間運動(汽車、列車等)發展到3維空間運動(飛機)時，會遇到一系列特殊的問題：

一、多普勒效應，是指高速運動的飛機或高鐵列車發出和接收的無線電信號頻率發生畸變的現象，這是導致高速運動的飛機或高鐵列車的通信發生中斷的主要原因。多普勒效應隨著運輸工具運動速度(X、Y、Z三個方向的運動速度)、運動方向(X、Y、Z三個方向)、衛星位置以及信號頻率的變化而發生變化，因此必須及時正確地對多普勒效應進行動態補償，才能保證通信正常。

二、跨波束，新一代衛星大多采用多波束技術，每個波束大約覆蓋100公里半徑的范圍。飛機和高鐵列車在運行中會穿越同一衛星的多個波束,或者不同衛星的多個覆蓋區域，由于不同衛星波束的頻率、設置及天線指向不同，因此要求機載、車載衛星通信系統要能夠自主探測每個波束的邊界，并自動切換到新的衛星波束。

三、時間同步，在VSAT采用時分多址(TDMA)通信方式時，對于時間同步有著極高的要求。由于飛機和高鐵列車在運動中對衛星的距離變化會導致衛星通信時延不斷變化，因此需要不斷通過計算衛星軌道進行修正。

對于設計機載、車載VSAT衛星寬帶通信系統，由于在高速運動環境下實驗的復雜性和費用大大增加，因此出于安全性和費用的考慮，我們可以先通過地面仿真系統來完成機載、車載VSAT衛星寬帶通信系統的研發、測試和優化，然后再到飛機或高鐵列車上進行實際測試。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種機載、車載VSAT衛星寬帶通信仿真系統，使其可以用于飛機、高鐵列車VSAT衛星寬帶通信的研發、測試和優化，非常適于實用。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種機載、車載VSAT衛星寬帶通信仿真系統，其包括仿真服務器和GPS綜合接收機，所述GPS綜合接收機與所述仿真服務器連接，所述仿真服務器接收所述GPS綜合接收機采集的GPS數據，建立飛機或高鐵列車運動的動力學模型，并構造飛機飛行或高鐵列車運行的虛擬環境，記錄并輸出仿真數據，或者計算出在所述虛擬環境中VSAT衛星通信所需的各種補償數據和控制信息輸送至VSAT衛星終端，對所述VSAT衛星終端通信的狀態進行控制，同時實時監測所述VSAT衛星終端通信的各種參數，對VSAT衛星通信的質量進行評估。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

前述的機載、車載VSAT衛星寬帶通信仿真系統，其中所述GPS綜合接收機是通過串行通信端口與所述仿真服務器連接，所述仿真服務器是通過LAN端口和/或串行通信端口與所述VSAT衛星終端連接。

前述的機載、車載VSAT衛星寬帶通信仿真系統，其中所述仿真服務器是利用GPS數據和所述仿真服務器內置的數學模型建立飛機或高鐵列車運動的動力學模型，并構造出飛機飛行或高鐵列車運行的虛擬環境，其包括多普勒效應、跨衛星波束和衛星通信時延的計算。

前述的機載、車載VSAT衛星寬帶通信仿真系統，其中所述仿真服務器包括顯示器和存儲器，計算得到的仿真數據以圖表和圖形的形式顯示于所述顯示器上，并被記錄于所述存儲器中，供分析研究，其中數據的記錄采用無損方式，并且同時記錄時間戳。

前述的機載、車載VSAT衛星寬帶通信仿真系統，其中所述仿真服務器是利用輸入的參數和所述仿真服務器內置的數學模型建立飛機或高鐵列車運動的動力學模型，并構造出飛機飛行或高鐵列車運行的虛擬環境，其包括多普勒效應、跨衛星波束和衛星通信時延的計算。

前述的機載、車載VSAT衛星寬帶通信仿真系統，其中所述仿真服務器計算出在所述虛擬環境中VSAT衛星通信所需的各種補償數據和控制信息輸送至VSAT衛星終端，對所述VSAT衛星終端通信的狀態進行控制，同時實時監測所述VSAT衛星終端通信的各種參數，對VSAT衛星通信的質量進行評估，其包括多普勒頻率補償、衛星通信時延補償和跨衛星波束控制的計算。