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1、南京邮电大学 硕士学位论文 一种新型卫星通信地球站监控系统研究与设计 姓名：韩莉莉 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：谢继东 20100301 南京邮电人学硕一 ：研究生学位论文摘要 摘要 近年来，随着M 2 M ( M a c h i n et oM a c h i n e ) 技术的发展，尤其是基于M 2 M 平台的远程 监控技术同趋成熟，基于M 2 M 平台的远程监控成为一个热门的研究和应用领域。同时，作 为传统的本地监控技术仍具有其稳定可靠，不受无线网络的限制等优点，在应急通信中是 必不可少的一项。本文设计的卫星通信地球站监控系统将固定站、移动站( 便携天线、船 载天
2、线、车载天线) 以及相关设备纳入监控范围。就现有的实验环境，本文以便携式卫星 通信地球站为研究基础，着重讨论和研究基于M 2 M 技术的卫星通信地球站远程监控系统的 设计与实现。 本课题创新点是采用M 2 M ( m e c h i n et om e c h i n e ) 技术实现对卫星地球站的远程监控和 手持设备对地球站本地监控相结合。远程监控采用M 2 M 技术结合传统的有线控制和无线控 制，通过移动网和M 2 M 平台来实现对卫星地球站的远程监控，远程监控终端采用B S 模式。 本地监控系统采用C S 模式，通过监控手持设备与监控设备组成的A dH o c 网络或串口网 络进行通信。
3、 本文首先对卫星通信地球站监控系统进行功能分析，结合监控技术发展现状，提出本 课题的监控网络模型，同时通过比较选择出适合远程监控系统的G P R S 网络和本地监控的 A dH o c 网络，并且提出适合监控系统的网络通信技术，利用S o c k e t 技术在基于T C P I P 协 议和B S 模式的远程监控平台以及基于C S 模式的本地监控平台。 同时本文讨论了该监控系统硬件设计和详细的软件设计，远程监控系统采用S U N 公司 的j a v a 语言完成软件的书写，其丰富的A P I 使得程序员软件开发工作简单，并且其可移 植性的特点实现了软件的跨平台性。本地监控系统采用C + +
4、语言完成软件的书写。 主题词：地球站，远程监控，本地监控、G P R S 、U S S D 、8 0 2 1 l b ，J a v a ，c + + A b s t r a c t R e c e n t l y , w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h et e c h n o l o g yo ft h em a c h i n et om a c h i n e ，t h e m o n i t o ra n dc o n t r o ls y s t e md e v e l o p sS Of a s t l yu n d
5、e rt h es t a t i o no ft h et e c h n o l o g yM 2 M t h a ti t b e c o m e sah o tr e s e a r c ha n daf i e l do ft h ea p p l i c a t i o n A tt h es a m et i m e ，t h el o c a lM A Cs y s t e m i s e s s e n t i a lf o rt h ew h o l es y s t e mf o rt h es t a b i l i t ya n di ti ss p e c i a
6、l l yi m p o r t a n tf o rt h ee m e r g e n c y c o m m u n i c a t i o n T h i sp a p e rs t u d i e so nt h eM A Cs y s t e mw h i c hm o n i t o r sa n dc o n t r o l sm a n y k i n d s o fe a r t hs t a t i o n sa n dt h er e l a t e de q u i p m e n t T h ep a p e rp u t se m p h a s i so nt
7、h ed e s i g no ft h es a t e l l i t e e a r t hs t a t i o nM A Cs y s t e mw h i c hb a s e so nt h et e c h n o l o g yo fM 2 M T h es y s t e mc o n s i s t so ft h er e m o t es u b s y s t e ma n dt h el o c a ls u b s y s t e m T h er e m o t e s u b s y s t e mr u n so nt h ep l a t f o r m
8、o fM 2 M t h r o u g ht h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n d i tt a k e s B Sm o d e l A n dt h i si st h ee n n o v a t i o no ft h ep a p e r T h el o c a ls u b s y s t e mu s e sA dH o c o rs e r i a la s i t st r a n s m i s s i o nn e t w o r ka n di tt a k e sa n o t h e
9、rC Sm o d e l T h eh a n d h e l de q u i p m e n t c o m m u n i c a t e sw i t ht h ee a r t hs t a t i o nt h r o n g ht h eA dH o c o rt h es e r i a l T h ep a p e rg i v e st h en e t w o r km o d e lo ft h e s a t e l l i t ec o m m u n i c a t i o ne a r t hs t a t i o nM A C s y s t e mo nt
10、 h eb a s eo ft h ea n a l i z a t i o n so f t h ef u n c t i o n so ft h es y s t e ma n dt h ed e v e l o p m e n ts t a t u s o ft h eM A Cs y s t e m T h e ni ts e l e c t sG P R Sa st h et r a n s m i s s i o nn e t w o r ko ft h er e m o t es u b s y s t e m a n dA dH o ca st h en e t w o r k
11、o ft h el o c a ls u b s y s t e mb yc o m p a r i n gs e v e r a lc o m m o nt r a n s p o r t n e t w o r k s A tt h es a m et i m et h i sa r t i c l ep u t sf o r w a r dt h ea p p r o p r i a t en e t w o r kc o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g ya n di ti st h eS o c k e tt e c h n o l o
12、 g yb a s e do n T C P I P M e a n w h i l e ，t h ep a p e rd i s c u s s e st h es o f t w a r ed e s i g na n dh a r d w a r ed e s i g n F o rt h er e m o t e s u b s y s t e mw eu s ej a v al a n g u a g eb e c a u s eo f i t se x c e l l e n tc h a r a c t e r s I t sa b u n d a n tA P Ii sc o
13、n v i e n t f o re n g i n e e r i n g ，a n di t sc h a r a c t e ro ft r a n s p l a n t a b l i t yr e a l i z et h ea c r o s s p l a t f o r m F o rt h el o c a l s u b s y s t e mw e u s eC H l a n g u a g e K e y w o r d s ：E a r t hS t a t i o n ，R e m o t eM A C ，L o c a lM A C ，G P R S ，U S
14、 S D ，8 0 2 1i b ，J a v a ，C + + 南京邮电人学硕士研究生学位论文 第一章绪论 1 1 课题背景及研究意义 1 1 1 课题背景 第一章绪论 本课题来源于南京邮电大学与北京爱科迪通讯技术有限公司合作的项目卫星通信地 球站( 包括固定站、便携站、车载天线、船载天线) 系统。 固定式地球站的天线口径比较大，它与设备一起均固定于地面设施中，通信容量大， 一般作为中转站。 便携式卫星通信系统是用于抢险救灾、新闻采访、科考探险、公安和军事领域的通信 设备，也是保障国家通信安全的一项重要手段。其显著的优点为：设备体积小、重量轻， 携带方便；使用简单。可以在任何地形上迅速地展开
15、，自动找星并且跟踪，几分钟内即可 建立卫星链路；可靠性高，适用于全天候、野外工作环境；功耗低，可采用交流、直流等 供电方式。 以应急通信为目的的车载站，是一个小型化的卫星地球站，具备大型固定站的所有功 能和设备组成，相比而言，只是通信容量小一点，作为一个完整的车载卫星地球站包括设 备部分和汽车载体两部分，车载卫星地球站，与固定站相比，其具有良好的机动性。以车 载站工程的应急通信系统，在各次应急通信工作中，充分发挥了其机动灵活、建站便捷的 优点，显示了应急通信的重要性，取得了良好的社会效应和经济效应。 卫星通信系统一般主要由天线系统，跟踪系统，收发系统，地球站监控系统系统，终 端设备所组成，下面
16、分别简单介绍各系统的情况： 1 天线系统 在标准地球站中，天线系统最为庞大，是地面站的重要设备之一。它的作用是将发射 系统输出的功率向卫星方向辐射，同时接收来自卫星的信号。整个天线系统由天线、馈线 组成。 2 跟踪系统 对于地球站天线来说，就不能是固定不动的了，否则就会使天线波束偏离卫星方向。 为了保证天线波束始终对准卫星，要求天线有一定的跟踪能力。这一任务就是由跟踪系统 来完成。 l 南京邮电人学硕上研究生学位论文 第一覃绪论 使地球站天线对准卫星的跟踪方法有三种：手动跟踪、程序跟踪、自动跟踪。目前在 大型的标准地球站中基本上都采取以自动跟踪为主，以手动跟踪和程序跟踪为辅的方式。 跟踪系统主要包括跟踪接收机、伺服控制放大设备和驱动装置三部分。 3 收发系统 在标准地球站中，需要发射的功率是很大的，它要能产生几百瓦以至十几千瓦的大功 率微波信号，向卫星发射。发射系统的设备包括频率调制器、中频放大、上变频器、发射 波合成电路，激励器和大功率放大器。根据对地球站发射功率的要求，为使大功率放大器 输出电平保持稳定
