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基于MATLAB/STK的卫星通信场景仿真设计与实现

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摘要

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与本文结构安排

第二章 卫星轨道理论基础

2.1 万有引力定律及开普勒定律

2.1.1 万有引力定律

2.1.2 开普勒定律

2.2 轨道描述语及开普勒轨道参数

2.2.1 轨道描述语

2.2.2 开普勒轨道参数

2.3 坐标系与时间参考

2.3.1 坐标系

2.3.2 时间系统

2.4 本章小结

第三章 卫星通信系统及链路基本理论

3.1 卫星通信系统介绍

3.1.1 卫星通信基础

3.1.2 卫星组网原理

3.2 卫星通信传输

3.3 STK通信模块介绍

3.4 通信链路预算

3.5 本章小结

第四章 仿真系统的设计与实现

4.1 仿真平台结构

4.2 STK与MATLAB配置

4.2.1 STK与MATLAB配置方法

4.2.2 STK与MATLAB接口函数

4.3 模型搭建

4.3.1 场景的建立

4.3.2 地面站仿真与实现

4.3.3 卫星仿真与实现

4.3.4 可见性分析

4.4 Comm System的仿真

4.5 本章小结

第五章 场景架构与GUI界面

5.1 STK总体场景构架

5.2 Matlable/GUI界面介绍

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

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摘要

现代通信技术当中,卫星通信起着举足轻重的作用。卫星通信和地面通信的紧密结合使得无缝通信成为可能,卫星通信解决了地面通信覆盖范围的局限性。在卫星通信技术不断发展的前提下,利用计算机软件仿真技术来模拟卫星通信系统具有可靠性强、成本低的特点。本文选择卫星通信仿真中最常用的STK(Satellite Tool Kit)软件和MATLAB软件进行系统仿真,在仿真卫星通信传输的过程中不仅完成了传统的卫星通信建模,还实现了可视化的场景仿真,使得软件仿真更加形象逼真。
  本文首先对卫星通信的理论知识进行了系统的介绍,阐述了卫星通信基础、卫星通信传输相关的理论知识,并且介绍了STK中的常用参考系、时间系统、卫星轨道参数,为使用STK工具进行卫星通信系统场景的仿真打下基础;依据卫星通信理论基础仿真卫星通信系统场景对象及其属性,根据卫星轨道参数理论仿真实现中继星、干扰星、及其用户星,并配置需要的传感器、发射机、接收机的类型和属性;使用MATLAB/GUI设计通信系统仿真控制及显示界面,首先对STK、MATLAB进行了接口配置,实现MATLAB对STK的编程控制,在STK控制模块中可以控制STK场景,还可以在MATLAB/GUI界面上显示地面站、干扰星的等属性信息。在建立卫星通信场景的基础上,使用STK/communications模块建立干扰通信系统,通过STK报表和MATLAB/GUI界面的形式展示星地与星间可见性和卫星通信系统参数。
  本文设计的卫星通信的仿真平台,模拟了卫星通信中各部分的运行状况,分析通信过程中星地可见性与星间可见性,并且可以通过MATLAB程序控制界面交互观察分析受到干扰前后卫星通信参数的变化。一方面,这种可视化、科学性的仿真方法比传统的卫星通信系统仿真方法更加形象,能够实时的观察卫星通信场景;另一方面,这种方法与单一的STK建模相比增加了MATLAB的编程控制及GUI界面参数显示功能。本文的研究表明了设计STK/MATLAB联合卫星通信仿真系统平台的必要性和可实现性。

著录项

  • 作者

    黄娟;

  • 作者单位

    安徽大学;

  • 授予单位 安徽大学;
  • 学科 电子与通信工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 丁大为,李洪星;
  • 年度 2016
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 计算机仿真;
  • 关键词

    卫星通信; 场景仿真; 可实现性;

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