卫星通信论文范文

导语：如何才能写好一篇卫星通信论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1.1信号采集天线对准某颗通信卫星（如中星6A）后，移动车载站上的卫星信标接收机会收到一定强度的卫星信标，信标值的大小用来衡量对星的准确度。信标机提供串行通信接口，通过串口服务器，将串行通信做协议转换为网络通信协议，再通过一根网线与交换机连接，最终与控制计算机进行数据交换。设备连线后，在计算机上要进行虚拟串口映射，即把串口服务器的串口映射到计算机上，映射成功后，就可以把这些虚拟串口作为计算机上的串口使用，解决计算机本身无串口的问题。载波的发射状态是通过改变调制解调器参数来实现的，控制载波发射状态实际上通过控制调制解调器的发射状态继而达到控制载波状态的目的。调制解调器提供网络接口，通过交换机最终与控制计算机进行数据交换。控制软件实时监视信标机和调制解调器的工作状态，以此作为发送控制指令的依据。

1.2信号处理通过监控软件完成，为了不占用更多的主线程资源，监控软件分别建立两个独立的线程CThreadBeacon信标机线程类和CThreadModem调制解调器线程类，通过这两个线程的通信处理载波的关闭与开启。当确定天线进入遮挡区后，CThreadBeacon信标机线程根据当前的信标强度和调制解调器载波发射的状态，发送打开或关闭载波的消息给CThreadModem线程。CThreadModem线程主要有两个作用，一是读取调制解调器当前的参数，明确设备的工作状态，二是负责接收由CThrea-dBeacon线程发送过来的消息，根据消息的具体内容，向调制解调器发送相应的控制指令。

车载站在载波发射的行进中，如遇到高大的货车或小面积的建筑遮挡瞬间遮挡时，这时关闭载波是不必要的，故在信标机线程中，设定当遮挡超过10s后发送关闭消息给调制解调器线程，进而关闭载波发射。同样在离开遮挡区超过5s后发送开启消息给调制解调器线程，进而开启载波发射。具体流程见图1“载波自动关闭流程图”。

2实现过程

软件以visualc++6.0作为开发编译环境，在基于对话框的应用程序界面中，运用多线程串口通信编程和SNMP网络编程方法，利用线程间通信机制，完成载波自动关闭功能。软件启动时，建立CThreadBeacon线程并启动运行，运用串口通信编程，在InitInstance函数中，初始化串口参数，线程中使用定时器，频率为300ms，按照通信协议格式，以查询方式读取信标强度，经过适当处理后，以浮点数显示在监控界面上，范围是0~10，根据浮点数的大小，来判定天线是否进入遮挡区，如当信标强度小于3时，确定天线进入遮挡区，再以PostThreadMessage的方式发送消息给CThrea-dModem线程。建立CThreadModem线程，运用SNMP网络编程，在In-itInstance函数中，初始化调制解调器SNMP相关参数，创建两消息响应函数OnGetParam_Modem用来获取设备当前状态，和OnSetParam_Modem用来接收由CThreadBeacon线程发送过来的消息，根据消息的附加参数和当前调制解调器的状态，确定发送关闭或开启载波的指令。

3结语

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1.1卫星通信系统组成卫星通信系统由两段组成，即地面段和空间段。

1.1.1空间段空间段包括通信卫星以及地面用于卫星控制和监测的设施，即卫星控制中心，及其跟踪、遥测和指令站，能源装置等。

1.1.2地面段地面段包括所有的地球站，这些地球站通常通过一个地面网络连接到终端用户设备，或直接连接终端用户设备。地球站的主要功能是将发射的信号传送到卫星，再从卫星接收信号。地球站根据服务类型，大致可分为用户站、关口站和服务站3类。

1.2卫星通信系统的工作过程卫星通信系统地球站中各个已调载波的发射或接收通路经过卫星转发器转发，可以组成多条单跳或双跳的双工或单工卫星通信线路，整个通信系统的通信任务就是分别利用这些线路来实现的。单跳单工的卫星通信系统进行通信时，地面用户发出的基带信号经过地面通信网络传送到地球站。在地球站，通信设备对基带信号进行处理使其成为已调射频载波后发送到卫星。卫星作为中继站，接收此系统中所有地球站用上行频率发来的已调射频载波，然后进行放大和变频，用下行频率发送到接收地球站。接收地球站对接收到的已调射频载波进行处理，解调出基带信号，再通过地面网络传送给用户。为了避免上下行信号互相干扰，上下行频率一般使用不同的频谱，尽量保持足够大的间隔，以增加收发信号的隔离度。

2卫星通信所使用的频率

卫星通信所用的频率大多是C频段和Ku频段，但是由于业务量急剧增加，这两个频段乃至1—10GHz的频段都显得过于拥挤，所以必须开发更高的频段。现已开发出Ka（26—40GHz）频段，其带宽是3—4GHz，远大于上述两个频段。

3卫星通信的基本参数

3.1有效全向辐射功率：也称等效全向辐射功率，其定义为发射机发出的功率与天线增益的乘积。

3.2噪声系数和等效噪声温度：噪声系数，定义为接收机的输入信噪比与输出信噪比的比值，它用来表示接收机噪声性能的好坏。根据噪声理论，电子元器件内部的电子热运动和电子不规则的运动都将产生噪声，而且温度越高，噪声越大。所以接收机的噪声可用等效噪声温度来衡量。等效噪声温度是假设接收机输入端接一等效电阻，该电阻在一定温度下与该系统实际产生的噪声温度相同的热噪声。

3.3载噪比：卫星通信线路中的载波功率与噪声功率之比，是决定卫星通信线路性能的最基本的参数之一。

3.4地球站的品质因数，定义为接收机天线增益与接收端系统噪声温度之比。

3.5卫星转发器饱和通量密度：表示卫星转发器的灵敏度，其基本含义是，为使卫星转发器单载波饱和工作，在其接收天线的单位面积上应输入的功率。

3.6门限载噪比：为保证用户接收到的话音、图像和数据的质量达到一定要求，接收机所必须得到的最低载噪比，也是门限载噪比的含义。

4卫星通信与互联网

互联网是全球最大的多媒体商用网络、信息库和数字媒体。互联网和数字技术的发展使得所有信息内容都在网上实现，特别是数字音视频技术使得可以在互联网上看电视听广播[3]。由于卫星通信具有三维无缝覆盖能力、远程通信、广播特性、按需分配带宽，以及支持移动性的能力，成为互联网摆脱自身诸多问题的一个重要途径，也是向全球用户提供宽带综合互联网业务的最佳选择[4]。基于卫星的互联网是卫星直播、数字音视频、互联网的有机结合，作为一个开放、宽频、实时广播的网络平台，可以提供以下服务。

4.1宽带互联网接入，可根据使用者的需求，通过地面网络和卫星线路回传。

4.2多媒体服务，比如网页内容投递、内容镜像、缓存、数字电视、商务电视、流式音视频、软件分发(更新)、远程教学、信息商亭等。

4.3交互式应用，如视频点播、网上学习、网上游戏等。卫星通信与互联网结合能够带来很多益处，同时也应注意到，卫星系统和现有互联网地面基础设施之间的结合存在着互操作性问题，再设计和实现基于卫星的互联网时还存在许多技术挑战。

5卫星通信与导航定位系统

该系统是以人造卫星为导航台的星基无线定位系统，其基本作用是向各类用户和运动平台实时提供准确、连续的位置、速度和时间信息。目前该技术已基本取代无线电导航、天文测量和大地测量，成为普遍采用的导航定位技术。拥有此技术及能力，国家就会在政治、军事和经济等诸多领域占据主导地位，因此世界各大国不惜花巨资发展这一技术。1958年美国为解决北极星核潜艇在深海航行和执行任务中的精确定位问题，开始研究军用导航卫星，命名为“子午仪计划”，从1960年起就取消了无线电导航，第二代导航系统即———GPS(GlobalPositioningSyitem)便应运而生。俄罗斯的GLONASS(GlobalNavigationSatelliteSystem)是继GPS之后又一全球卫星导航系统，欧盟与欧空局也开发了新一代卫星导航系统———伽利略（Galileo）系统，习惯上称其为3G（GPSGLONASSGalileo）系统。我国的导航定位技术始于GPS，从2000年10月开始，我国发射了多颗导航卫星，命名为北斗卫星导航系统，现已覆盖我国及周边地区，预计2020年前后覆盖全球。

6卫星与激光通信

卫星与激光通信是利用激光光束作为信息载体在卫星间或卫星与地面间进行通信。经过多年探索，卫星激光通信已取得突破性进展，逐步成为开发太空、利用广阔的宇宙空间资源提供大容量、高数据率、低功耗通信的最佳方案，对于国防及商业应用都具有极大的价值。其原理是信息电信号通过调制加载在光波上，通信双方通过初定位和调整以及光束的捕获、瞄准和跟踪建立起光通信链路，然后在真空和大气中传播信息。其组成有激光光源子系统、光发射/接收子系统、APT子系统和其他一些辅助系统，其工作过程如下：

6.1发射过程。使用不同的激光器，产生信号光和信标光。经准直系统对激光进行光束准直后，具备了合适的发射角，2束光由合束器合成1束光，然后经分光片、精对准机构和天线发射出去。

6.2接收过程。接收到的光经过天线和分光片后，信标光一部分到达粗对准探测器，由粗对准控制器控制和驱动电路控制粗对准机构，完成粗对准和捕获；信标光另一部分经精对准机构、分光片、分束片到达精跟中踪探测器，由精对准控制器控制精对准机构，完成双方的精确对准和跟踪。信号光由信号光探测器检测。

7卫星与量子通信

卫星搭载量子通信技术，能够使人们借助外太空的卫星平台，建立星地高效自由空间量子信道，实现量子保密通信、星地量子纠缠分发、量子隐形传态实验。我国拟在近期发射量子通信卫星，在卫星平台应用量子技术的能力将达到世界领先水平。

7.1星地量子通信通过自动跟踪瞄准系统在高速相对运动的地面站和卫星终端之间建立高效稳定的量子信道，地面站随机发送H/V和+/-四种偏振状态的单光子信号；接收端接收量子信号，并随机选择H/V或+/-基矢对单光子信号进行测量；测量到足够的量子比特后，接收端将通过经典信道通知发射端其每次测量所用的基矢，抛弃所用基矢不一致的测量结果；接收端再将基矢选择一致的测量结果取一部分在经典信道公布出来供发射端校验。通过这一过程就可以在星地之间建立安全的量子密钥。

7.2星地纠缠分发将纠缠光源放在卫星上，通过搭载在卫星平台上的望远镜系统和自动跟瞄系统同时与两个地面站之间建立量子信道。将纠缠光子对的两个光子分别发送给两个地面站，两站在满足类空间隔条件下分别对纠缠光子对进行独立测量，观测量子纠缠现象。

7.3星地量子隐形传态地面量子信源产生一对纠缠光子，其中一个光子通过地面发射端传输给卫星，另一个放入量子存储器中存储起来。空间量子通信平台将接收到的光子态和未知量子态进行联合Bell态测量，同时将测量结果通过经典信道传输给地面系统。地面系统将另一个纠缠光子从量子存储器中读出来，并根据空间量子通信平台的测量结果进行相应的幺正变换，从而得到空间量子通信平台的未知量子态。

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该过程组负责对为客户提供服务所需的所有资源管理和运行维护工作，主要资源包括卫星空间资源、地面卫星系统、知识资源库、IT系统以及后勤配套设施等。该部分负责对基础设施资源进行管理、运行和维护，确保基础设施资源稳定可靠运行，保障基础设施资源处于良好状态并可快速响应客户需求或员工需要。另外，该过程还承担资源信息监控、收集、汇总和统计分析工作，通过对资源信息的汇总、关联和统计分析，从而提高资源使用效率。（4）供应商和合作伙伴关系管理。供应商/合作伙伴主要包含卫星建造商、设备供应商、系统集成商及工程服务商等合作伙伴，该过程组主要负责与各供应商或合作伙伴进行接口和管理，负责采购信息、分析评估、对比选择、合同签署、到货付款以及质量管理等工作。

2战略与基础设施模块垂直过程分组细化设计

战略与基础设施模块垂直过程分为战略和基础设施生命周期管理两个垂直过程分组，如图3所示。战略指出了为开发和实现某个特定市场战略所需的资源建设重点任务，基础设施生存期管理过程驱动和支持为客户提品。它们的重点是满足客户对商务的期望，包括为客户提供的产品或服务、支持运营服务的基础设施，或者在企业为客户提品的过程中涉及的供应商或合作伙伴。（1）战略。该过程负责制定支持产品服务和基础设施的战略，还负责在企业内为实现这些战略而建立的规划方案的落实实施。它覆盖了市场、客户、产品服务和资源各种层次的运营，通过所基于的服务和资源及涉及到的供应商/合作伙伴来满足客户需求。战略高度重视分析研究，其给出企业内专门的业务战略和业务购入策略的侧重点，战略实现的成功与否需要进行有效性跟踪，并且在必要时做相应的调整。（2）基础设施生命周期管理。基础设施生命周期管理负责对基础设施的性能进行评估，并确定新的基础设施或新服务引进开发和建设部署，从而为满足市场和客户需求的运营服务提供支撑。因此，基础设施生命周期管理对客户需求响应和提供企业竞争力具有重要的意义。

3战略与基础设施模块水平过程分组细化设计

与运营和服务模块的四个水平分组相对应，战略与基础设施模块也有四个水平的功能过程分组：营销和定价、业务规划和建设、资源规划和建设、供应链开发和管理。这四个水平的功能过程分组为战略与基础设施模块的垂直过程分组提供支持。如图4所示。（1）营销和定价。该部分包含制定和实施营销和定价策略、开发新的服务和产品、管理已有的产品等所有必须的功能。在竞争越来越激烈的卫星运营市场，革新的速度和品牌的认同决定了企业的成功，因此营销和定价管理是很重要的业务过程。（2）业务规划和建设。为运营过程提供支持，强调业务的计划、开发和交付。它包括制定业务生成和设计的策略；管理和评估现有业务的性能、确保有相应的能力以满足未来业务发展的需要。（3）资源规划和建设。为运营过程提供支持，强调卫星资源等基础设施的规划、建造和交付。主要包括卫星资源建造、知识共享库建设和基础设施配套互联互通，管理和评估现有资源的性能，确保拥有可满足未来业务发展需要的资源能力。（4）供应链开发和管理。强调企业与供应商及合作伙伴的交互，负责建立和维护企业与供应商及合作伙伴之间的所有信息流和资金流，确保企业能够选择最好的供应商和合作伙伴；确保企业有相应的能力与它的供应商和合作伙伴进行交互；确保供应商和合作伙伴能够及时地交付所需要的产品，并且供应商和合作伙伴对企业的整体的性能和贡献优于垂直集成的企业。

4企业管理模块分组细化设计

企业管理模块是为完成卫星通信企业所进行的任何商业运行所必须的基本的业务过程，我们将卫星运营企业管理划分为若干功能部分，主要包括企业发展规划，品牌管理、市场调研和广告，财务和资产管理，人力资源管理、利益相关者和外部关系管理，企业质量管理、流程、IT规划和架构，知识管理和党群纪检管理，如图5所示。

5卫星通信业务基本框架的系统集成

卫星通信业务基本框架通过自顶向下和分层分级分解方法，描述了整个卫星通信业务运行过程，涵盖了卫星通信企业的完整业务链，包括卫星基础设施、运营服务、卫星建造商、卫星应用供应商和合作伙伴等部分，形成了一个全方位的卫星通信业务框架模型，如图6所示。同时，我们可通过分层分级分解方法，根据任务需要，对卫星通信业务基础框架模型各个过程开展更进一步细化和发展，形成更为详细的卫星通信业务基本框架第二层级视图，如图7所示。此外，在基础框架的一、二级视图基础上，我们可以进一步细化和描述业务关键环节，很简便的绘制出各关键环节的直观流程图。综合以上研究成果，我们认为，卫星通信业务基本框架提供了一个企业内部整体活动图景的全方位描述，可结合运用钱学森综合集成思想，以基本框架为指导，利用信息网络技术，以人机集合的方式，开展卫星通信业务的运营管理平台建设、企业知识共享库建设、流程重组、机构优化调整等现实工作，助力企业实现运营管理的流程化和智能化，进一步提高运营效益和服务水平。本文所建立的卫星通信业务基本框架强调以客户为中心，面向外部客户提供业务交付。可为卫星通信企业的高层决策者提供了一个便利的评估工具，可以用于评估、指导整个企业的业务活动，使得企业中的所有组织都能够识别企业职责范围内的重要生产管理过程；为卫星通信运营服务的规范标准化、流程化、高效化服务提供思路；并能够以一种低成本高效率的方式实现企业自动化，增强服务提供商的企业管理能力，为企业提质增效打下坚实的基础。卫星通信业务基本框架的主要优点和功能还体现在：一是在战略方面体现了对卫星和其他软硬件基础设施资源的全生命周期管理和一体化管理的理念。二是在运营方面体现了面向客户关系管理、对客户提供端到端的快速的服务交付和营销理念。三是在企业管理流程方面明确标识了企业管理流程，把企业管理流程和运营、战略作为一个整体，以便企业中的每个人都能够确定其关键流程，从而使整个企业在流程框架中高效运行。

6结束语

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1．1协议基本类型目前CFDAMA基本协议类型有CFDAMA－PA、CFDAMA－RA、CFDAMA－PB等几种。CF-DAMA－PA的上下行链路帧结构和基本的CF-DAMA相同，不同的是协议中的每一个用户在上行链路都有自己的预约请求时隙，系统将该时隙固定的分配给相应的用户，用户在这个固定的预约请求时隙中发出请求消息进行预约。CFDAMA－RA的上下行链路帧同样与CFDAMA－PA协议类似，不同的是其控制部分的预约时隙不再是固定分配给用户或者通过星上调度采用轮询的方式进行分配，而是用户终端通过竞争预约的方法来获取预约请求时隙的位置。CFDAMA－PB的上行链路帧结构不同于前面两种接入方式，如图2。上行链路帧不再划分为控制部分和数据部分，而是由一系列的数据信息时隙组成，数据信息时隙里面包含有按需分配时隙和自由分配时隙，它们随机的被安排在上行链路帧中，每一个数据信息时隙都对应一个业务分组，各用户的预约时隙请求信息附带在相应业务分组上以捎带的方式发送给星上集中调度器。

1．2性能分析CFDAMA基本接入方式能够实现较好的时延/吞吐量性能。CFDAMA－PA成功的将按需分配和自由分配结合在一起，采用固定预约时隙分配的形式来保证用户接入的公平性和实际业务需求量，在信道负荷较低的时候，其平均时延和固定分配方式保持一致，在信道负荷逐渐增大和接入用户数变化较大时，存在资源利用率下降的问题。CFDAMA－RA在低信道负荷时由于采用的竞争方式进行接入，对信道利用率更高，但对于用户接入的公平性却不能保证，并且存在接入过程中的碰撞，在高信道负荷时碰撞概率逐渐增大，平均时延性能也急剧下降。CFDAMA－PB通过对上行数据帧结构的改进，减小了用户发送预约时隙请求的间隔时间，但随着信道负荷的增大，某些用户会因为其他用户预约请求的资源占用导致无法发出预约时隙请求，同样不能保证接入的公平性。因此，如何保证用户的接入时延和接入过程中的公平性，成为本文的一个研究重点。

2CFDAMA－PRI

2．1CFDAMA－PR由于当前网络数据业务大多突发性较强并且业务类型呈现多样性，抽象出来这类数据业务流通常用ON－OFF信源模型来表示［5］。而在此信源模型的情况下，数据业务具有很强的突发特性，用户的预约时隙请求也带有很强的随机性和不确定性。基本的CFDAMA接入方式此时由于多次请求造成的再分配策略和预约请求的冲突概率增大，在信道负荷较高和接入用户数逐渐增大时，其性能受到明显的影响。CFDAMA－PR协议在用户时隙申请阶段对发送队列的堆积状况进行判断，比较当前时刻和上一时刻发送队列中数据分组的差值Δ，如果Δ＞0表示当前发送队列有数据包的堆积，则通过加权的方式向星上调度器发送更多的预约时隙请求［6］。该协议的好处在于实际应用中可以根据用户发送队列的堆积情况获得更多的分配时隙，能在突发数据分组到来情况下实时的将新的数据分组发送出去。因此，本文在CFDAMA－PR的基础上提出了基于用户优先级排序的改进协议CFDAMA－PRI，优化星上调度算法，进一步保证接入的时延性能和接入的公平性。

2．2用户优先级排序在对CFDAMA－PRI优先级排序的详细描述过程中，设置如下的参数。在卫星收到上行链路帧之后，进入星上处理的优先级排序阶段。资源调度器的按需分配表如表1所示，每个预约用户都含有优先级条目，卫星在收到上行帧之后，首先获取每个用户的预约时隙数，按照从高到低的顺序对用户进行排序并设置优先级号prinumber_i，优先级号越小代表当前用户申请的预约时隙数越多，然后根据优先级号从小到大的顺序依次将用户ID填入按需分配表中，因为有预约时隙申请并且foreslots_i＞0的用户排在按需分配表的前端，所以由表1可以看出，a≤k。如果frame_slotsremain＞0，代表当前还有剩余时隙可供自由分配，此时资源调度器实施按需分配方式，将已经分配过的用户从按需分配表中删除，同时在自由分配表中将该用户移到表的尾端，按需分配完成之后，资源调度器为自由分配表中的用户轮询分配剩余时隙，直到将剩余时隙分配完。由于按需分配中用户的优先级设置，有预约时隙申请的用户在自由分配表的尾端仍然是按照优先级号从小到大的顺序进行排列，这样可以保证在轮询的过程中时隙需求量大的用户仍然可以得到更高的时隙分配权。CFDAMA－PRI的下行帧同样分为控制部分和数据部分，如图3所示，资源调度器根据按需分配表中各个用户优先级号从小到大的顺序将响应信息填入相应的时隙中。当用户收到下行链路帧时，时隙请求量越大的用户就能越快的获取卫星的分配时隙。

3仿真分析

本文采用OPNET仿真平台［7］，将基本的CF-DAMA－PA、CFDAMA－PR和改进的CFDAMA－PRI进行对比仿真。具体的仿真参数设置如表2所示。对信道负荷固定但用户数目变化条件下的仿真结果进行分析，目的是为了得出CFDAMA－PRI的时延性能和在用户接入公平性方面的优越性。选取信道负荷为0．8，用户数目依次为5、10、20、40、80，CFDAMA－PA的预约时隙数为20，得到的仿真结果如图5、图6所示。由仿真结果可以看出，当系统中用户数不断增大时，由于CFDAMA－PA在一个链路帧中仅使用了一部分时隙用作预约请求时隙点，那么更多有请求的用户就无法通过预约时隙点接入链路帧，加之信道负荷较大，突发数据强，用户申请时隙的不确定性也大。如果增大预约请求时隙数的比例也会以牺牲数据时隙为代价，平均时延和队列的分组累积同样会增加。CFDAMA－PRI则采用CFDAMA－PR对信源突发数据分组的计算方法，并使用优先级排序的方法对时隙需求量大的用户给予更高的时隙分配权，确保了用户的可接入次数，降低了时延，提高了接入公平性。

4结语

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与传统服装相比，智能定位服装不仅具备满足服装基本功能需求，更能实现穿着本体在特殊环境下的定位搜索功能。然而，在实际设计和市场应用过程中，智能定位服装均存在服用性能和定位信号等方面的缺陷。与传统服装区别，智能定位服装在设计过程中主要包括以下步骤:①设计对象确立。智能定位服装设计在确定目标消费群时，因明确规定对象的年龄要求以及系统分析穿着者的活动轨迹，确保特殊消费群体的建立。②定位元件性能检测。在进行服装设计之前，将选定的定位元件进行功能性测试，明确信号传输的连续性、定位信号反馈的即时性以及内部定位模块间的协调性。③定位元件设计于服装里。在进行与服装结合设计时，在保证服装舒适性和安全性的前提下，定位元件与服装的融合是整个智能服装设计的关键点和难点。④智能定位服装原形测试。在整个智能服装设计的最后阶段，对定位服装在真实穿着环境下的基本功能测试。在智能定位服装设计中，其中步骤3中服装舒适性和保养性是整个设计面临的主要问题，主要表现在定位元件各组合模块体积过大，选择服装部位不明确，当模块设计在服装面料上，会造成服装舒适性降低，虽然智能模块能起到一定的定位作用，但总体服用性能降低。此外在定位服装后整理过程中，由于定位模块内的电子元件和电路连接，在服装洗涤和熨烫中，难以完成服装整体保养的一致性，而需将定位模块与服装进行分离，长期以往，造成定位模块定位信号减弱，定位精准度下降，以此增加服装保养的难度和提高劳动成本。因此，对于智能定位服装设计原理和方法以及定位元件与服装的融合还需要进一步研究与探讨。根据传统服装设计原理，并结合服装安全设计方法，绘制服装安全设计方法三角图。首先，将传统(Tradition)元素作为智能定位服装的理论基础，与传统服装一样，在满足服装基本功能需求的同时，传统文化需求亦是消费者日益追求的内在精神;其次，时尚(Fashion)元素是智能服装设计的重点。流行是服装设计永恒的话题，当服装脱离时尚元素，就很难延长其使用周期性，只能成为一件纯粹以遮寒避体为目的的生活用品，而丧失其艺术价值，因此，难以被市场认可。最后，功能(Function)性是智能安全定位服装设计的核心。现代纺织技术和电子信息技术的不断发展，传统的纺织材料应用难以满足消费者日益增长的物质需求，因此，将服装设计为具有特殊功能的目的是现代服装设计必须思考的问题，由此，改变传统服装设计理念，迎合消费者需要成为智能定位服装设计的关键。

2新型儿童智能定位服装设计

本文设计的新型智能定位服装能够弥补传统GPS定位服装的缺陷和不足，赋予智能定位服装新的综合性能。并在技术设计、服装结构造型设计、面料设计等方面进行系统化与理论化的应用。

2.1技术设计

柔性技术在智能服装设计中的应用比较广泛，例如，一个生物医疗智能服装项目VTAMN(Vetementdeteleassistancemedicalenomade)通过在面料中加入纤细钢丝作为电子系统线路，连接服装中主板各传输模块以及相应微型探头，实现医疗服装的智能化功能。因此。以无线低耗蓝牙技术为核心的iBeacon基站作为新型儿童智能定位服装元件并实现其定位功能。最终按照柔性技术指标，融合设计于服装中，实现时尚与功能的完美集合。因此，iBeacon基站技术设计成为整个新型儿童智能服装设计的关键技术核心点。iBeacon定位元件主要由加速计、闪存条、ARM架构处理器、蓝牙模块以及电路模块(直径2×2cm)组成，其中蓝牙模块与移动终端Lightblue软件连接，最终形成以无线传感器和低功耗蓝牙信号结合进行无线定位。在电池模块中，改变GPS定位模块大体积锂电池，优化电池供电原理结构，并将其通过固件模块间组合固定设计于PCB板上，在定位信息显示终端设备上以Lightblue为平台进行iBeacong固件传输信息参数设置。

2.2造型设计

基于上述iBeacon定位元件的硬件技术分析和软件参数设计，并结合低功耗蓝牙技术和无线传感技术，确定将其设计于儿童智能定位服装上，并根据定位信号传输距离，明确服装款式为幼儿园园服，最终按照其定位用途，确定为近场安全为目的的新型儿童智能定位服装。该幼儿园园服设计中，考虑iBeacon定位元件体积因素和具体设计部位，确定在服装左前胸以嵌入式工艺手法和叠加工艺固定于服装上。在部位尺寸设计时，因考虑胸围加放量，即松量加放2cm，前衣长在原凸肚量(2.5cm)的基础上加放0.5cm，以保证基站固件与皮肤间的空间容量。以此为基础，进行特定的结构设计，完成新型儿童智能定位服装的样板设计，使其新型儿童智能定位服装不仅具有活动的便捷性，更具有穿着的舒适性。

2.3面料设计

智能服装设计目前在面料上尚未发展到通过技术设计手段实现用户使用的舒适性和安全性，因此在设计过程中，对面料的设计与选择并未有统一的标准。但在新型儿童智能定位幼儿园园服设计中，采用涤/棉混纺平纹针织面料，是根据LiL等提出针织技术的经皮神经电刺激智能定位服装需采用弹性针织面料，通过不同的针法和面料设计技术，来解决服装压力分配问题，确保儿童在不同环境下穿着服装的健康安全性。

3结论

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关键词：卫星通信技术 网络 宽带视频

中图分类号： TN761 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0049-02

随着社会的进步及通信的迅猛发展，人们对通信的要求和需求越来越高，同时对通信的依赖也非常强。卫星通信作为一个天生的应急通信手段在无线电通信中受到更多人们的关注和青睐。传统的C波段卫星通信系统是比较成熟的一代系统，但是它传输的业务主要是语音，尽管采取了很多措施改善语音质量和减少带宽，但随着人们对通信的要求不断增加，以语音为主的卫星通信已经不能满足人们的需求，因此为了能传输高质量的图像和视频，新的一代KU波段的能通视频和数据的卫星通信系统被广泛采用。但是是近几年来，随着数据通信的不断发展和广泛应用，网络已经走入到日常百姓家中，计算机网络技术和数据通信技术不断得到应用，因此基于网络及IP协议的卫星宽带视频传输系统得到了广泛应用，卫星通信和地面光缆传输系统相比，它只是提供一个远距离的透明无线传输信道，与传统的卫星通信系统有了非常大的区别，信号进入中频后都是基于IP网络的组成方式，因此基于网络的卫星通信系统得到了充足发展。本文就是通过开发和研究卫星调制器的路由功能，使得卫星通信的整个路由更加透明化。

1 卫星通信调制解调器介绍

调制解调器是卫星通信中的一个重要设备，它的作用就是将工作在微波频段的卫星射频信号转换成中频信号，从而便于用户进行提取在卫星上传输的基带信号，通过对基带信号的提取从而转换成语音信号，从而完成整个通信的流程。以往的卫星调制解调器经过处理后都是在70M或者140MHz的中频信号，但是随着网络的不断发展和普及，基于IP模块的调制解调器被研制并被广泛使用在卫星通信中，它不仅仅可以完成传统的射频信号到中频信号的转变，而且能将中频信号通过IP转化，将信号能通过标准的网线来传送到下一级的网络中区，从而也大大加强了卫星通信的网络化发展。Comtech EF Data公司生产的一款带有IP功能的调制解调器就是满足低成本终端的需求，配合L波段接 口至低噪声变频器（LNBs）和上变频模块（BUCs），是L波段卫星通信的理想应用，它包括有同步EIA-530/422，V.35，EIA-232接口，G.703 T1/E1接口，另外，可选的Internet协议（IP）模块是为LAN和网络应用提供带有10/100以太网接口，同时它的体系结构是固件（Firmware）和可编程门阵列（FPGA）为基础的，通过串口或前面板上的USB端口很容易对内部闪存（Flash Memory）进行更新.调制解调器被封装在1个RU里，提供了出色的灵活度和性能.

2 调制解调路由功能使用

卫星视频传输系统是在传统的卫星通信基础上并结合网络技术利用卫星的带宽资源来实现的一种新的卫星通信方式，它不仅仅可以发挥卫星通信的远距离、高容量的特点而且能和地面的数字通信网进行有效连接，发挥两个网络各自的优势。但是目前的卫星视频传输系统所采用的都是两者调制解调之间是通过桥连接的模式，特别是在调制解调器后面都要经过路由器来识别不同网段之间的用户信息，用户双方一般只能对路由器以下的设备进行访问和远端控制，对于对方的调制解调器却不能进行控制，在家庭组建的网络之中用户安装路由器就能通信，调制解调器不需要进行设置，但是在卫星通信中调制解调器是一个非常重要的设备其参数非常多，这些参数设置不好都能影响到整个通信的正常进行，而且在同车载站等智能化程度高的卫星设备的操作，固定站要根据不同的业务需求和需要对远端的参数要进行修改和设置，此时传统的桥模式就不能达到任务需求不能访问对方的调制解调器，因此就需要将调制解调器改为路由方式进行工作。下面我们就利用Comtech EF Data公司生产的CDM5700L调制解调器介绍如何利用路由功能实现整个信道的透明传输。

（1）通过键盘操作将调制解调器的IP地址设置为计算机可以设置的网段192.168.32.100。

（2）进入调制解调器控制软件将调制解调器设置为路由器点对点模式（图3）。

（3）在IP选项中路由器菜单中增加以下路由对应表。

①对下级网络接口端（选择TO Eth）IP Adress/Mask 方框中输入192.168.10.0/24（即下端局域网的地址）在Next Hop Address方框中输入192.168.32.254（即下一级路由器的输入端IP地址）

②对上级卫星接口端（选择TO Sat）增加两条：

IP Adress/Mask方框中输入192.168.2.0/24（即对端设备具有的网段）

IP Adress/Mask方框中输入192.168.12.0/24（即对端设备具有的网段）

（4）通过本地计算机打开固定站路由器增加一固定路由：Ip Route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.32.100（图2）。

（5）在对端修改调制解调器，将其设置为路由器点对点模式。

（6）在车上的调制解调器IP选项中路由器菜单中增加以下路由对应表。

（1）、对下级网络接口端（选择TO Eth）IP Adress/Mask方框中输入192.168.12.0/24（即下端局域网的地址）在Next Hop Address方框中输入192.168.2.5（即本端路由器的输入端IP地址）。

（2）、对上级卫星接口端（选择TO Sat）增加两条：

IP Adress/Mask方框中输入192.168.32.0/24（即本端站上具有的网段）

IP Adress/Mask方框中输入192.168.10.0/24（即本段站上具有的网段）

3 结语

随着卫星通信技术的迅猛发展，卫星通信业务已经由话音向网络和宽带视频通信方向发展，因此基于网络及IP协议的卫星宽带视频传输系统得到了广泛应用。本文基于一种被广泛使用的卫星调制器的IP路由功能实现了一种双向进行IP访问的视频传输系统，解决了只能双方访问对端路由器以后设备的弊端，用户可以在整个系统中进行远程配置和监测任何终端。

参考文献

[1] 赵李华.Ku卫星传输及视频监测系统设计[J].电脑知识与技术，2012（30）：16-20.

[2] 刘平，贾卓生.卫星网络条件下音视频实时传输的设计与实现[J].计算机科学，2008（2）：16-20.

[3] 宋玉锋，周泓.远程数字视频监控系统的设计与实现[J].计算机工程，2002（8）： 238-239.

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关键词：卫星通信；信令序列；SVDD；异常检测

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)35-2097-04

Satellite Communication Network Anomaly Detection Research Based on Signaling Sequence

JIANG Ke-ke1, PAN Zhi-song1, GUAN Xin1,CHEN Ning-jun2

(1.Institute of Command Automation,PLAUST,Nanjing 210007,China;2.Nanjing Army Command College Operation Center,Nanjing210045,China)

Abstract:The traditional anomaly detection uses rules to collect all of the anomalous models, then detects new-coming data. This method is difficult to detect all kinds of new anomaly, andthe data of anomaly is difficult to gain, so we can only obtain the information of normal behaviors. This paper analyzes the different intrusion behaviors and anomaly condition in satellite communication network, we construct the normal user’s profile by normal communication signaling sequences. The anomaly detection model based on signaling sequences can obtain upper detection precision only by trifle samples. Supported by the satellite communication emulator, this model can get higher detection rate and lower false positive rate.

Key words: satellite communication;signaling sequence;SVDD;abnormal detection

1 引言

卫星通信应用日益广泛，业务的类型也越来越丰富。地球站是负责发送和接收通信信息的地面终端，是卫星通信网的重要组成部分。作为卫星通信网络中的节点，地球站的正常运行直接关系到整个网络运行的质量。除了各种常规的地球站管理措施之外，实时监控地球站的异常行为也是保护卫星通信网运行的一项重要工作。

地球站异常包括诸多方面，除了地球站的故障之外，还包括地球站被仿冒，丢失，被非法用户使用或者战时被敌方缴获等等，对卫星通信网的异常检测主要是对地球站的检测。由于地球站数量较多，而且越来越往小型化发展，管理上问题也越来越复杂。非法用户可以通过窃取和伪造地球站，对整个卫星通信网络进行攻击。在非安全环境下，如果非法用户窃取或者伪造了地球站，冒充网内人员入网，虚假呼叫请求，消耗有限的系统频带资源，并通过这些地球站窃取机密，发送假情报、传达假命令，将会造成不可估量的损失。同时由于卫星通信利用无线信号在空中传输数据，在卫星覆盖区域内的所有用户都能接收到这些数据，只要具有相同接收频率就可以获取所传递的信息。另一方面，由于地球站在存储能力、处理能力和电源供电时间方面的局限性，使得原来在有线环境下的许多安全方案和安全技术不能直接应用到卫星通信环境中，如防火墙不能起作用、计算量大的加密算法不适宜等，目前的卫星网管还没有针对这一问题提出有效的异常检测机制和解决方案。而通过分析监控网控中心接受到的各个地球站发送来的信令序列，能够发现地球站行为异常行为。

通信信令在卫星通信系统的通信过程起着通信建立、保持和释放等核心控制作用[1]，是卫星通信网中用户行为在系统交互中的体现。用户通信会产生该用户使用卫星通信的信令次序，正常用户将产生正常信令序列，非正常用户攻击或异常行为在其信令序列上表现为和正常序列模式的偏离，因此可以通过信令序列检测来检测异常的发生。卫星通信网网控中心记录了地球站日常的通信信令序列，通过对这些正常的通信信令序列学习，笔者试图建立一个基于通信信令的异常检测系统。本文将模式识别中单类分类器方法应用到通信信令检测中，一旦正常地球站的行为被我们建立的模型所学习，任何偏离正常地球站“轮廓”的信令序列将被认为是异常，实现基于地球站信令序列的异常检测。由于学习好的模型是在线监控所有地球站发出的信令序列并进行检测，检测过程只需要简单的计算，从而能够实现“实时监控”，保证卫星通信网的安全可靠。

2 相关工作

目前，在卫星通信网中主要的异常检测方法还是传统的异常检测方法，运用通信信令序列对网络进行异常检测还处于探索阶段，相关研究比较少。阎巧和谢维信在文献[2]指出，目前异常检测方法主要有基于统计分析、预测模式生成、系统调用和人工智能等异常检测方法。统计分析异常检测方法是根据异常检测器观察主体的活动，然后产生刻画这些活动的行为的轮廓。每一个轮廓保存记录主体当前行为，并定时地将当前的轮廓与存储的轮廓合并。通过比较当前的轮廓与已存储的轮廓来判断异常行为。基于预测模式生成的方法的假设条件是事件序列不是随机的而是遵循可辨别的模式，这种检测方法的特点是考虑了事件的序列及相互联系。Teng和Chen给出基于时间的归纳方法TIM (the Time-based Inductive Machine)[3]，利用时间规则来识别用户行为正常模式的特征。Forrest等人认为一个程序的正常行为可以由其执行轨迹的局部模式（短序列）来表征，与这些模式的偏离可认为是异常，是基于系统调用的异常检测技术。基于人工智能的异常检测方法包括数据挖掘、人工神经网络、模糊证据理论等[2]。而基于支持向量机技术是人工智能异常检测方法之一。支持向量机是建立在统计学习理论结构风险最小化准则基础上的一类新型的机器学习方法，具有很好的推广能力[4]。标准的SVM算法是有监督的学习算法，主要解决二值分类问题，在生物特征识别、文本分类等问题上取得了很好的应用效果。但是作为有监督的学习方法，需要标明类别号的问题仍然存在。单类分类器的目的就是定义一个围绕目标类物体的边界，接受尽量多的目标类物体，而尽可能的拒绝其它类[5]。单类分类算法的研究是从神经网络开始的，比较知名的Japkowicz的自联想记忆器。而基于核的学习是近年来发展起来的一种新的机器学习方法，其实质是通过由核诱导的隐映射将低维输入空间中的非线性问题变换至高维特征空间中较易解决的线性问题，从而获得原问题的解决，既避免了计算上的维数灾难，又使问题在高维空间得到简化。目前基于核的单分类方法有两种： one-class SVM 及支持向量数据描述（SVDD：Support Vector Data Description）。SVDD和one-class SVM 均属于无监督的支持向量机方法[6]，本文选用的是支持向量数据描述方法。

3 基于SVDD的单类分类器模型

支持向量数据描述（SVDD）是Tax.D.M.J在文献[7]中首先提出的单类分类器，本文中建立如图1所示的分类器模型。

分类器模型的工作原理如下：首先对仿真平台产生的数据进行切分、去除重复项等预处理，然后对SVDD分类器进行训练，得出用于检测的分类器。最后将测试样本（正常样本和异常样本）送入训练得到的分类器中进行检测，得出检测结果。

支持向量数据描述（SVDD）其基本思想是利用高斯核函数把样本空间映射到核空间，在核空间找到一个能够包含所有训练数据的一个球体。当判别时，如果测试样本位于这个高维球体中，那么就认为正常，否则就认为异常。假设模型f(x;w)表示一类紧密的有界数据集，我们可以借助一个超球体εstruct(R,a)去包含并描述它。这个球体可以用中心a和半径R表示，而且使训练集Xtr的所有样本都落在此球体内。为了提高结果的鲁棒性，仿照SVM[8]为每个样本引入松弛变量ζ≥0,∀i，以控制野值对解的影响。意即对于远离球心的样本点实施惩罚，因此，最小化问题变为如下形式：

(1)

其约束条件为：

(2)

参数C类似于SVM中的控制变量。

利用Lagrange函数求解上述约束下的最小化问题，可得：

(3)

约束为：(1) ，(2)

假设z为测试样本，那么当如下公式满足，即判z是正常类，否则为异常类。相当于z落在该超球体内部。

(4)

其中，R是任意一个支持向量 到球心a的距离：

(5)

当输入空间的样本点不满足球状分布时，可以通过核技巧把输入空间先映射到高维空间，然后在映射后的高维空间内求解。也就是将上述公式中的内积形式都变换成核函数形式：

(6)

引入核函数后，原来的公式变成了如下形式：

(7)

约束不变，而决策函数变为：

(8)

这里指示函数I定义为：

(9)

4 实验

4.1 卫星通信网地球站通信信令编号：

地球站发出的信令可以反映用户的行为。卫星通信网的主要控制信令有以下9个，我们通过人工给其进行编号。如表1。

4.2 短序列生成

根据卫星通信网信令通信规律，在卫星通信网信令仿真平台中生成100组正常序列用于训练分类器，150组包含异常信令的异常序列和100组正常序列用于测试，每个信令的长度各不相同，包含信令数大于250个。 然后对信令序列进行预处理。预处理的主要目的就是要得到地球站的发送信令短序列。由于地球站所发送信令的次序关系是描述该用户行为的重要特征，分析这种次序关系的最简单方法就是利用长度为K的滑动窗口(Sliding Window)技术构造发送信令短序列。利用长度为k的窗口在通信信令序列上以步长为1从左到右滑动，以获得多个长度为K的短序列，作为异常检测系统的输入数据。短序列反映了信令序列在通信过程中的次序关系，如果K取得较短，就容易丢失信令的时序关系，如果长度太长，就容易失去整个信令序列的局部特性，而很多的攻击和异常活动都可以在局部特性中表现出来。因此选择合适的K十分重要。下面是仿真平台中地球站21的发送信令执行迹，总共有210个发送信令：3,8,6,8,3,4,6,8,3,7,7,5,1,5,1,2,3,4,6,8,3,7,7,5,1,5,1………7,3,3,6,8,3,6,8,3,3,7,7,5,1,2,7,7,3,1,5,1,2,3,7,7,5,1,2,7,6,4,8,3,3,6,8,3,6。令K=6，则可以得到205个发送信令短序列，部分如下所示。

3 8 6 8 3 48 6 8 3 4 6 6 8 3 4 6 8 8 3 4 6 8 3

3 4 6 8 3 74 6 8 3 7 7 6 8 3 7 7 5

……

8 3 3 6 8 33 3 6 8 3 6

经过预处理后得到实际用于训练的短序列个数，如表2所示。

4.3实验环境：

软件环境: windows xp sp2，matlab7.1， visual studio 2005，microsoft officeAccess 2003；

硬件环境: Inter Core 2 2.33G，内存2G。

4.4 实验步骤

在Matlab7.1中用SVDD算法对长度为K的正常短序列进行训练，得出分类器，然后分别用分类器对100组测试正常序列和150组测试异常序列进行测试，阈值为分类器检测出每组序列中拒绝的个数，阈值分别设为1~10，表示拒绝个数为1个到10个，如果被测试序列是正常的，拒绝则表示错误的把正常序列判为异常的短序列个数，如果被检测序列是异常的，拒绝则表示正确检测出异常的短序列个数，当阈值设得比较小时，对异常敏感，但将正常识别为异常的错误可能性也增大，当阈值设置比较大，则对异常不敏感，同时将正常识别为异常的可能性也降低。因此，用检测率和虚警率来评估结果。检测率就是正确检测出的样本占整个待测样本的比率，虚警率就将正常误报为异常的比率。表3 列举K在取不同值时检测率的比较。

由图2~6可以得出K在取不同值时，不同阈值所对应的检测率和虚警率。，在序列长度K取4或者5时，检测效果比较理想，取合适的阈值3能够在满足比较高的检测率（>88%）同时使虚警率比较低（

图2 K=4时检测率和虚警率 图3 K=5时检测率和虚警率

图4 K=6时检测率和虚警率图5 K=7时检测率和虚警率

图6 K=8时检测率和虚警率图7 检测ROC曲线

经过计算，可以得出K=4~8时的平均检测率和平均虚警率，由计算结果可知K=4时平均检测率（>70%）最高，K=5时平均虚警率（

通过实验可以看出，基于SVDD的单类分类器的异常检测模型具有以下特点：

首先，它不需要为系统提供异常的信息利用正常的样本建立正常的工作模式，所以该方法能够识别现在还未知的异常行为；

其次，可以从较少的正常短序列学习正常的模式，并能取得比较理想的检测效果，如当K=4或K=5时，使用了162~301个短序列样本，却取得了很好的效果；当K=7或K=8时，虽然使用了903~1388个短序列样本，检测结果却并不理想。

第三点，由于检测部分只需要简单的计算，能够满足入侵检测实时性的要求。

5 结束语

本文根据卫星通信网通信信令序列能够表征网络中地球站用户行为，将通信信令序列用于检测网络中的异常。由于通信网中正常通信信令序列相比异常通信信令序列高几个数量级，所以用单类分类器算法对异常进行检测。基于SVDD的单类分类器运用包含目标类（正常通信信令序列）的最优超球体，将目标类数据与所有非目标类（非正常通信信令序列）数据区分开，从而识别正常与异常通信行为。通过实验，证明了方法能够在取得合适参数下，获得较高检测率和较低虚警率，因此，基于卫星通信信令序列检测能够用来检测网络中用户行为的异常。

虽然单类分类器能够仅利用正常样本进行训练，但是对少量珍贵的异常样本没有充分利用，如何利用少量异常样本提高检测精确度是下一步工作的方向。

参考文献：

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[6] 杨敏,张焕国,傅建明,等.基于支持向量数据描述的异常检测方法[J].计算机工程,2005,31(3):39-42.

篇8

 

武警部队的职能随着国际国内形势的深刻变化不断多样化，武警部队的任务也从以往得训练、执勤发展为安保、反恐、维稳、救援等，国家安全问题面临前所未有的多变性和复杂性，同时武警部队面临着更多、更大的挑战。保障国家安全和维护社会稳定是武警部队重要使命，近年来武警部队作为一支重要力量在汶川的抗震救灾，在西藏和新疆等少数民族地区的反恐、处突，在北京奥运会、国庆阅兵、上海世博会和亚运会等重要事件的安保执勤，执行任务区域跨度大，部队机动范围广，武警部队多次圆满完成党和国家赋予的使命。其中取得胜利的一决定性因素，就是畅通的通信联络。以前，通信联络是武警部队的千里眼，顺风耳，现在复杂任务条件下，部队更加依赖通信工作，通信工作就像部队的神经中枢，必须确保指挥信息快速、准确的下传，现场情况实时、高效的上传。

 

1 多样化军事任务对通信保障的要求

 

遭遇突况，部队要马上行动。迅速到位。一般来说小的突发事件，武警部队如果可以在第一时间到位，就意味着胜利，而及时到位就要求指挥机关的命令能够畅通传递到任务分队。武警部队经常在没有预警的情况下要对突发事件进行处理，这就要求通信分队必须快速、灵敏和高效部署应急通信设备。平时要结合部队实际情况准备应急预案，遭遇突况，就要按照预案快速部署通信设备，快速组网，保证与上级沟通的畅通。尤其是当任务区域面积大时且通信距离远时，要在部队现有的通信设备、通信系统条件下，研究部队在不同条件下同时多方向执行任务时可行的机动通信保障方案。

 

多支任务部队在广阔区域联合执行任务时，各分队密切协同。武警部队执行军事任务时往往涉及到多个层次的命令的上传下达，需要在横向上协调多个部门，在任务区域内联络多个任务点。因此，在部队执行任务时，通信必须保障信息的传递：纵向上见顶、横向上到边、辐射要到点，必须由上级指挥机关进行统一协调指挥，由联合指挥领导下建立党、政府、军队、群众、公安、武警等各部门通信保障小组，由联指对各下级部门统一进行频率资源的分配，明确各相关部门的合作通信方式。因此，必须结合军用通信设备的特点，设计一个跨区域、跨部门、多路径的中距离机动通信保障预案。

 

在执行高要求任务且任务区域环境复杂时，必须对通信做适当的、可行的保障。一些任务区域处于山地、林地，或者沟壑纵横，或者人烟稀少，或者经济落后，信息基础设施薄弱，本地的通信资源匮乏，由于地形遮挡信号衰减严重，造成通信距离短，通信范围受限，且地形限制，通信设备不能快速部署等一系列的问题。

 

在危险的陌生环境中，任务部队面临交通不便，作战时间、地点不定，作战形式不定，作战规模不定等一系列的问题，这就要求部队加强通信保障方法的研究，在各种复杂条件下基于现有通信设备，合理配置，快速建立一个短距离的移动通信安全保障区域，保障恶劣环境下的各级部队指挥机构的通信畅通。

 

2 加强武警部队应急通信保障能力的措施

 

在武警部队执行军事任务时对通信进行保障是目前部队通信保障的主要途径。对军事通信保障问题进行研究，以完成不同的任务，在本质上就是要解决行动中的通信问题。因此，根据多样化军事任务的特点，对通信保障提出了要求，建设重点要放在机动通信平台上。

 

由于卫星通信与短波、超短波通信相比较，通信距离更远，覆盖区域更大，通信信号稳定，十分有利于高质量、大容量的数据传输，因此部队主要利用卫星通信设备构建远程机动通信平台。随着卫星通信设备逐步向部队配发，有利的保障部队在野战和机动时通信方面的问题。在任务分队执行军事任务时，可以充分利用卫星通信车的机动性能，通过直接实时高效传输语音视频，组织站前视频会议进行部署，保证总部和指挥机构及应急指挥部队进行有效的实时指挥，也可以利用便携式卫星通信设备，传输数据和视频，以满足司令部、总队指挥部对本级指挥部有效指挥控制的需求，对任务的热点地区，可以派出卫星通信车，为执行远程任务的武警分队配备一定数量的卫星电话终端，在任务区域以卫星通信车为中枢，建立了一个远距离、多层次的通信平台，有效保障任务分队与指挥机关的通信畅通。

 

在执行具体任务时，指挥员要根据任务性质及任务区域的环境等情况，立足于现有设备，快速建立任务分队与指挥机关的通信渠道。如在路况允许的条件下，可以部署卫星通信车进行语音、图像和视频传输，使指挥机关可以了解任务现场的具体情况，进而实行实时指挥;在不具备部署卫星通信车的任务区域，可以派出通信兵携带便携式卫星电话终端，对任务分队进行远程通信保障。

 

中距离的通信保障是介于远近离和近距离而言的，距离上并没有一个明确的界限。与远距离通信保障不同，中距离通信保障的平台主要利用短波通信为主，短波通信具有抗毁能力强、受地形地貌影响小，而且运行成本小等优点，因此在中距离通信保障中被广泛应用，实现信息在任务分队和指挥机构之间传递的功能。在执行任务时，具体通信设备部署如下：总队使用高功率短波电台，将短波信号转换后与上级进行多媒体数据通信，对下级直接实施动态指挥。支队以下单位可使用小功率短波电络上级、下级及各平级单位，常用方法是在核心任务区内设置一个高功率短波电台的中央站，同时部署多个枢纽台伴随任务分队或前出任务区域，具体执行任务的分队携带小功率短波电台，搭建临时战时网络，对任务区域各级部队实施通信保障。

 

在任务分队执行军事任务时，在条件允许的情况下，有必要建立超短波通信网络，作为短波通信网络补充，利用短波无线信号与超短波无线信号的性能上的互补性，建立多种路径的无线通信网络。短波信号具有传输质量好，传输稳定，且传输信号没有延迟，便于快速建立通信网络，但是，进行远距离传输时，易受地形地貌影响，传播距离受限。因此，在进行近距离通信时，我们往往更倾向于采用超短波无线设备，利用超短波通信平台配合多个转信台搭建超短波通信网络，对任务分队与各级指挥机关进行通信保障。具体部署如下：超短波通信车作为核心，任务分队配置无线手持终端，以实现前指与任务分队命令的上传下达，在动态条件下实现对前线部队的直接指挥、控制，上级指挥机关也可以直接越级对作战部队进行直接指挥，各任务分队使用无线手持单元作为进行内部协调。利用超短波进行近距离通信保障时，要根据现场环境灵活设置转信平台，避免障碍物对通信造成影响。在城市区域搭建临时通信网络时，转信平台要部署在附近的高塔或高层建筑上;山区要选择没有遮挡，且可以覆盖整个任务区域的山顶制高点部署转信平台;如没有条件部署转信平台，且任务紧急的情况下，可以派遣通信兵携带不同频率的移动电台，登上任务区域的一个制高点，作为人工的信号中转平台。由于超短波具有通信距离短的缺点，为提高超短波无线电通信距离，要充分利用信号中转平台将车载电台、手持单元连接在一起，增加通信距离，使超短波通信覆盖全部任务区域。

 

三种移动通信平台在实际应用中，根据任务特点、地理条件、设备状况、人员素质等要求灵活使用，必要时可配合使用。

 

为实现任务分队的通信保障，根据执行任务区域环境及任务性质建立相应的通信网络，解决好任务通信问题，保证通信效率。一要优先保障指挥通信，优先保障上级通信，即先急后缓;二要严格控制沟通的层次和渠道，防止越级通信避免串台。通信内容简短明了，尽量减少信号发射，净化电磁环境，提高通信效率，通信畅通是部队完成任务的重要保证。在过去的战争年代，通信是千里眼，顺风耳，在面对现代多样化军事任务，通信是中枢神经系统，更要求指挥信息必须快速、准确、实时、高效的传输。

 

作者：包海蓉 来源：科技创新与应用 2016年16期

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关键词：广播电视；卫星通信地球站；系统设备

中图分类号：TN927文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)18-2pppp-0c

Radio and Television Satellite Earth Station Equipment and Test the System of Monitoring

LIU Sheng-bing

(Hubei Radio and TV Satellite Earth Station,Hubei,430071,China)

Abstract:As to the overall global radio and television network, and towards digital, radio and television programs from the production, Studio, will be sent to gradually receive full digital, and all sectors of the necessary real-time monitoring network, thus ensuring the reliability of performance enhancing And intelligent handling of thelink.Satellite communications earth station equipment is a major antenna equipment, high-power amplification equipment, low-noise receiver equipment, frequency conversion equipment and the corresponding modem posed by the equipment. In this paper, typical of radio and television satellite earth station equipment and test the system monitoring system the basic elements were discussed.

Key words:Radio and TV;Satellite Communication Earth Station;Systems and Equipment

1 广播电视卫星通信地球站天线分系统

天线分系统包括天线机械系统、馈源及天线跟踪三部分。它是地球站的主要设备之一，直接决定着地球站的品质因素G/T值。天线的作用是将地球站的发射功率有效地转换成电磁波的能量，并发向卫星，同时将分布于空间卫星发出的极微弱的电磁波能量有效地转换成同频信号的高频功率馈送给接收机。它应具有高增益、低旁瓣、强辐射、低噪声等特点。根据天线收、发互易原理，一副天线既一可用作发射，也可用作接收。事实上地球站都是用一副天线同时完成收发功能的。天线的机械系统包括主反射器、副反射器、底座、驱动齿轮和伺服系统。它的主要作用是完成电磁波的辐射和接收，提高天线增益。天线的馈源系统包括喇叭、极化器、双工器等。它的主要作用是完成高频功率与电磁波间的相互转换，实现发送接收共用一副天线，实现双极化频率再用。天线的跟踪系统包括跟踪接收机以及相应地自动跟踪装置。如前所述，静止只星每天在上空做“8”字漂移，特别是处于倾斜轨道应用的静止卫星，每大的“8”字漂移范围比较大。另一方面，大、中型地球站的天线波束宽度(即天线主波束的半功率点夹角)较窄，一般为0.05度-1.2度，所以大线必须具有良好的自动跟踪功能。所谓自动跟踪系统是指该系统处理接收到的卫星信标信号，并驱动天线方位马达和俯仰马达，使天线对准卫星。

2 广播电视卫星通信地球站高功率放大设备

高功率放大设备，顾名思义，是地球站大功率放大，它是在地球站发射部分的最后一级放大，是决定地球站EIRP能力的关键部件之一。目前，地球站使用的高功率放大器有两类，一类是速调管高功率放大器，其工作带宽可达40MHz，最大额定输出功率可达3kw，包括输入级的中功率放大器的增益，其增益可达78dB以上。另一类是行波管高功率放大器，其工作带宽可达500一6OOMHz，能覆盖整个卫星通信C频段的上行频率，目前已生产出最大额定输出功率为3kw行波管高功率放大器。对于传统的调频方式模拟载波或电视模拟载波来说，由于它们所需的EIRP较高，占用的频带较宽，一般一两个载波就占用一部速调管高

功率放大器。而对于新型的数字业务载波如IDR载波，由于所需的EIRP较小，一般多个载波共用一部行波管高功率放大器。当多个载波共用一部高功率放大器放大时，必须注意由于管子的非线性导致载波间的互调而产生的互调噪声，这种噪声随着管子的工作点接近饱和点而迅速上升。该现象在行波管高功率放大器中尤为突出，对速调管高功率放大器而言，当同时放大多个载波时，同样也存在着这一问题。为了减小互调噪声，通常采用的方法是牺牲一些功率，使管子的工作点从饱和点有一些回退。另外，对于行波管放大器也可采用一些均衡器，如线性化器，部分地补偿在多载波工作时，为了降低互调噪声而造成的功率损失。

为了提高通信可靠性，大多数地球站的高功率放大系统都采用l+l备用或n+1备用。

3 广播电视卫星通信地球站低噪声接收设备

低噪声接收设备又称低噪声放大器，是地球站接收分系统的第一级放大器。考虑到卫星发出的信号经36000knl的长距离传输，空间损耗很大，从天线接收下来的弱小信号必须先经过放大才能解调，并考虑到由第一级放大器引入的噪声必须很小，才能保证接收的信号具有一定的信噪比。因此要求低噪声放大器应当具有较低的噪声温度、足够的带宽、较大的放大倍数等特点。

由于地球站系统噪声温度基本上是天线噪声温度与低噪声放大器的噪声温度之和，因此低噪声放大器的噪声温度的大小直接决定着地球站系统噪声温度的大小，与地球站的G/T值有着密切的关系。早期的低噪声放大器工作在由液态氦致冷的封闭空间的致冷参量放大器，给运行维护带来了极大的不便，后来随着微波器件的改进，出现了工作在常温状态卜的参量放大器，它使得维护工作变得简单。随着半导体器件的发展，又出现了种新型低噪声放大器―砷化嫁场效应管放大器，目前己进入实用阶段。典型的低噪声放大器的放大倍数为60dB，带宽为500MHZ或575MHZ，4GHz噪声温度在35一55K之间，11GHz时噪声温度在150K左右。为确保地球站接收系统可靠运行，大多数

地球站的低噪声接收机都采用1+1备用或2+1备用。

4 广播电视卫星通信地球站上、下变频器

卫星通信使用的频率为4/6GHz或11/14GHz，在地球站被称之为射频。如果在射频频率上直接对信号调制、解调，利用目前的工艺和技术水平是很难做到的，因为所要求的占用频带宽度与射频频率相差1000倍左右。为了解决这一问题，采取的办法是先在一个合适的频率上进行调制解调，然后再进行频率搬移。这一合适的中间频率被称为中频，一般为70MHz正负18MHZ或140MH正负36MHz。上、下变频器就是用来在射频与中频之间进行频谱搬移。另外，利用上、下变频器进行频谱搬移，还可以容易将己调信号放在所分配的射频频率位置上，从而使得调制器、解调器规格统一。对上、下变频器的主要要求是无失真地进行频谱搬移。

5 广播电视卫星通信地球站调制解调器

来自地面的模拟或数字信号需经过某种方式调制才能发向空间进行传输，以提高信号传输信噪比及抗千扰能力。目前使用的调制解调器有两大类：一类是调频调制解调器，在发端信号对载波的频率进行连续的调制，收端用鉴频器将信号解调，该方式多用于模拟信号的调制解调。另一类是调相调制解调器，一般是数字信号对载波的相位进行调制，在收端用鉴相器对载波相位进行检测将信号取出。对于不同类型的调制解调器，其技术指标要求也各不相同，但都应满足一定的信噪比或误码率的质量指标要求。

6 广播电视卫星通信地球站的性能指标和测试监控

衡量一个地球站的指标有两类:第一类指标主要标志着地球站的性能和系统硕士论文广播电视性星地球站系统设计传输能力。如地球站的品质因数G/T值，天线收、发增益，天线旁瓣特性等。第二类指标与地球站发射或接收信号的质量相关，如频率响应、时延、互调、信噪比、误码率等。

地球站测试是检验地球站性能，保证地球站正常稳定工作的一个靛要手段。地球站测试一般可分为三类:单机测试、分系统测试、卫星链路开通测试。这三类测试是相互关联的，并且是递进的。比如构成分系统的设备首先要满足单机指标，在此基础上才一能建立起分系统，类似地，当某一地球站想要与另一个地球站建立新的业务连接时，首先这个地球站内的各个分系统都需要满足分系统指标，方可进行与另一个站的开通测试。地球站测试涉及到的仪表种类也较为广泛，从频率生二看来，从射频到基带。常用的有功率计、频谱分析仪、射频网络分析仪、微波网络分析仪、计数器、中频噪声测试仪、信号发生器等。在基带方面，如果是数字业务需要配备误码分析仪，如果是模拟业务需要配备信号发生器、选频电平表，如果是电视业务则需要电视波形信号发生器、电视波形示波器、音频信号发生器、音频信号分析仪等。

参考文献：

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[2]丁京平,刘洁.卫星上行站的入网测试及日常操作规程[J].中国有线电视,2002(06).

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[4]张量,詹国华,袁贞明.计算机远程控制的实现与应用[J].计算机应用,2002(04).

篇10

民航通信中使用到的短波实质为无线电波,主要用于地面与飞机间的通信,其通信传播方式主要有以下三种:

1.1地面波。地面波是沿着地球表面传播的波,它沿着半导电性质和起伏不平的地表面进行传播,一方面使电波的场结构不同于自由空间传播的情况而发生变化并引起电波吸收,另一方面使电波不像在均匀媒质中那样以一定的速度沿着直线路径传播,而是由于地球表面呈现球形使电波传播的路径按绕射的方式进行。

1.2天波。天波是经过地面上空40~800公里高度含有大量自由电子离子的电离层的反射或折射后返回地面的电波传输方式。天波是短波的主要传播途径,可实现长距离的传播,短波信号由天线发出后,经电离层的多次反射,传播距离可以由几百公里达到上万公里,且不受地面障碍物阻挡。在天波传播的过程中,路径衰耗、大气噪声、时间延迟、电离层衰落、多径效应等因素,都会造成信号的畸变与弱化,影响短波通信的效果。

1.3直接波。直接波是从发射天线到接收天线之间,不经过任何发射,直接到达,电波就象一束光一样,所以有人称它为视线传播。由于民航中,飞机大多数时间都是在飞行,所以有些时候地、空之间的短波通信,实际上是可以靠直接波完成的。

2.短波通信的特点

与卫星通信、地面短波等通信手段相比,无线电短波通信有许多显著的优点:(1)短波通信无需建立中继站即可实现远距离通信,(2)短波通信元器件要求低、技术成熟、制造简单、设备体积小、价格便宜,建设和维护费用低;(3)设备简单,目标小、架设容易、机动性强,即使遭到损坏也容易修理,由于其造价相对较低,可以大量装备,因而系统顽存性强。(4)电路调度容易,灵活性强,可以使用固定设置,进行定点固定通信,也可背负或装入车辆,实现移动中的通信。这些优点是短波通信被长期保留、至今仍被广泛应用的主要原因。同时,短波通信也存在着一些明显的缺点:(1)信道拥挤、频带窄;(2)短波的天波信道是变参信道,故信号传输不稳定;(3)大气和工业无线电噪声干扰严重;(4)天线匹配困难。

3.短波通信在民航中的应用

短波通信系统的主要用途是使飞机在飞行的各阶段中和地面的航行管制人员、签派、维修等相关人员保持双向的语音和信号联系,当然这个系统也提供了飞机内部人员之间和与旅客的联络服务。

3.1民航短波通信基本设备

民航短波地空通信设备由短波单边带发信机、短波单边带收信机、遥控器及地空选择呼叫器组成,设备一律使用单边带抑制载波、模拟单信道无线电话工作方式。短波单边带发、收信机均采用全固态电路及频率合成技术,频率范围为2.8～22MHz,发信机功率不大于6KW。

3.2民航短波通信地面站

民航短波通信地面站系统由三部分组成:短波机房设备、天线和馈线以及操作台设备。短波机房设备作为大功率发射设备,通常设置在远端,以减少对其他电子设备的干扰以及对操作员健康的影响。操作台设备设置在操作终端附近,便于操作与管理。

3.2.1短波机房设备。短波机房设备的主要设备包括短波通信电台、功放、预后选器、交流稳压电源、光端机及一整套控制电缆,主要功能是传送选呼信号和语音信号。短波电台是整个系统的核心设备,地面与航空器上均有配备,用于收发信号,包括选呼信号和音频信号。电台的性能直接决定了整个系统的性能,电台选型依据主要有两点:符合用户需求并且与飞机上电台匹配。预后选器是为了提高系统的抗干扰能力而选择的设备。光端机是地面站系统中实现远程控制的接口设备,起着连接短波机柜和操作台的作用。

3.2.2操作台设备。操作台设备由操作终端及监控软件、选呼器、选呼控制器和光端机组成。操作员的所有操作都在监控软件上进行。监控软件实现对选呼器和短波电台的远程遥控,控制选呼器产生选呼代码,呼叫对应的飞机,控制电台的调制方式转换和音频信号收发,同时监测电台的工作状态。选呼器的功能是通过发射4个单音信号选择通知某个飞机。选呼器提供了一个7针的音频接口,包括一对平衡的选呼音频输出口、一个PTT输出口和一个地线,其余3个口经改造用于同选呼控制器通信。选呼控制器作为选呼器、电台和控制终端的中间设备,是实现系统自动化的关键,其基本作用是实现对电台、选呼器、控制终端、音频设备的信号转接、电平匹配、远程控制和状态感知,并自动转换调制方式。

3.2.3天线。天线的选择具体根据用途来确定:近距离固定通信:选择地波天线或天波高仰角天线。点对点通信或方向性通信:选择天波方向性天线等。组网通信或全向通信:选择天波全向天线。车载通信或个人通信:选择小型鞭状天线。3.3短波地空通信数据链系统在民用航空领域,由于我国地理复杂、疆域辽阔、超短波网络尚不能实现完全覆盖,短波依然是地空通信的主要手段。短波地空通信数据链系统作为民航数据通信系统的子系统,在当前兴起的极地飞行中,有效解决了飞行盲区问题,对飞行安全起着非常重要的保障作用。短波地空通信数据链系统用于航空器飞行中保持与基地和远方航站的联络。其系统构造由短波/超短波通信系统、卫星通信站、地空数据网及机载通信系统组成,短波地空通信数据链系统通过短波、超短波与卫星实现了近、中、远程地空实时话音和数据通信。

4.结束语

近年来,随着微型计算机、移动通信和微电子技术的迅速发展,短波通信技术有了新的突破性进展,出现了实时选频、自适应、跳频、差错控制、多载波正交频分复用(OFDM)调制及软件无线电等新技术,使短波通信很好地弥补了它的缺点,还使短波通信的设备更加小型化、更加灵活方便,进一步发挥了短波通信设备简单、造价低廉、机动灵活等固有的优点。短波通信必将在应急通信、抗灾通信、特别是在军事通信中发挥更重要、更广泛的作用。因此。短波通信作为民航内部通信的重要手段,必将在今后较长时间内得到保持和发展。

参考文献:

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[2]游战清.无线射频识别技术规划与实施[M].北京:电子工业出版社,2005

[3]谈华生,周民.关于航空频段通信导航业务受干扰问题的分析与思考.2004.06

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