1.算法描述
遥测技术是指被测对象的状态参数进行超远距离测量,并将测量的数据通过特殊的通信方式发送给地面接收站的一种技术。整个遥测发送接收系统称为遥测系统,而发送遥测信号所通过的信道称之为遥测信道。一个标准的遥测系统包括信号输入端,即将通过传感器将采集得到的参数转换为电信号,进一步转化为遥测信号;传输设备,即将遥测信号通过无线通信技术通过遥测信道发送出去;接收设备,接收遥测信号,并对信号进行记录和保存,并解读出其中的遥测数据信息。
遥测信道具备如下几个特征:
第一、由于大气中各种等离子的衰减效应,使得遥测信号在传输过程中会产生较大的功率衰减效应,甚至产生数秒钟的信号中断情况。
第二、由于航天器的天线和地面接收站的天线,其方向角并不满足全向特征,那么不同角度的信号发送会带来不同的信号衰落,甚至导致信号中断。
第三、由于地貌环境的差异性,接收站和飞行器的相对位置会不同,并且由于地面障碍物的反射效应,导致接收站接收到的新不同信道下的多径衰落信号。
由于地球地貌的不同,布站位置对遥测信号的接收同样有着严重的影响,通常情况,对站点的地势选择,站点外围环境等都有着严格要求,下面对布站位置对遥测信道的影响进行理论分析
·地势影响
不同地势对遥测信号的影响主要表现为传播间隙以及多径效应,标准的地势选择应该满足地势海拔较高,周围环境较为开阔且平坦。这是因为在实际遥测信号接收过程中,往往存在来自地面其他区域的反射信号,因此接收天线接收的是至少2个的信号的叠加,在某些极端情况下,如公式2.16所描述的现象,会导致接收到的2个信号完全相反,从而导致遥测信号严重衰落。
·站点外围环境影响
在选择站点的时候,还必须考虑站点外围环境因素的影响,一个条件较好的接收站点,其周围应当通信通畅,尽可能的减少周围其他无线电信号的干扰。避免在接收天线的方向波瓣内出现电视发射塔,移动通信基站,广播电台以及高压线等干扰源。
·布站方式的选择
在布站过程中,应考虑布站后,遥测信号的接收作用距离,视距以及方向图影响等因素。遥测信号的空间传输距离计算公式为:
其中,参数表示的是航天器和地面接收站的距离;参数为发射功率;参数表示的是发射天线增益;参数表示的是接收天线的增益;参数表示的是工作波长;参数表示的是地面接收站天线可以接收到的最小信号功率;参数表示的是传输总路径损耗;参数M表示的是安全裕值,一般为2~4。
那么电磁波在自由空间传播的路径损耗的计算公式为:
式中,参数表示的是电磁波的频率;参数表示的是传输距离。
2.仿真效果预览
matlab2022a仿真结果如下:
3.MATLAB核心程序
clear all;
close all;
warning off;
addpath 'func\'
N = 648;
frame = 1000;
SNR = [-3:1];
itnum = 2;
for i1=1:length(SNR)
i1
sigma=sqrt(1./(2*10^(SNR(i1)/10)*1/2));
Lc=2*10^(SNR(i1)/10);
for j1=1:frame
Tdata = randi([0,1],1,N);
%Turbo码编码
[s_t,int,iint] = turboencode(Tdata);
Tnoise = awgn(2*s_t-1,SNR(i1),'measured');
%Turbo解码
Rdata = turbodecode(Tnoise,Lc,itnum,int,iint);
Bers(j1) = length(find(Rdata~=Tdata))/N;
end
ber(i1)=mean(Bers);
end
figure;
semilogy(SNR,ber,'r-*');
xlabel('SNR(dB)');
ylabel('BER');
grid on;
01_171m