معرفي ساختار شبيه ساز مجازي تست نرم افزارهاي هدايت و کنترل ماهواره هاي GEO در ايستگاه هاي زميني TT&C

شبيه ساز مجازي تست نرم افزار هاي هدايت و کنترل ماهواره هاي GEO در ايستگاه هاي زميني TT&C که از اين پس به اختصار "شبيه ساز" ناميده مي شود، يک مرحله از فازهاي توسعه و تکميل "آزمايشگاه تحقيقات فضايي" دانشکده هوافضا در دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي مي باشد.اين طرح با حمايت پزوهشکده فناوري اطلاعات،مرکز تحقيقات مخابرات وزارت مخابرات و فنآوري اطلاعات در دست انجام ميباشد.
هدف اين طرح شبيه سازي خطوط ارتباطي (TT&C) ماهواره ها و بررسي اصول عملکردي آن است. اين شبيه ساز مي تواند به منظور آموزش مفاهيم عملياتي در مخابرات ماهواره اي به دانش آموزان، دانشجويان و متخصصين شاغل در زمينه هاي تخصصي مرتبط؛ آموزش اپراتورهاي ايستگاه هاي هدايت و کنترل زميني TT&C و همچنين ارزيابي ايده هاي بکار گرفته شده در طراحي مجموعه هاي ماهواره اي و خطوط مخابراتي TT&C مورد استفاده قرار گيرد.اجزاي اصلي شبيه ساز مجازي تست نرم افزارهاي هدايت و کنترل ماهواره هاي GEO در ايستگاه هاي زمين اجزاء اصلي شبيه ساز را که شامل لينک مخابراتي ماهواره GEO و لينک مخابراتي ماهواره LEO است در شکل زير مشاهده ميشوند.

اجزاي اصلي شبيه ساز مجازي تست نرم افزارهاي هدايت و کنترل ماهواره هاي GEO در ايستگاه هاي زميني TT&C

هريک از اجزاء داراي زيرمجموعه هايي هستند که در دنباله به توضيح آن ها خواهيم پرداخت

لينک مخابراتي ماهواره GEO

ساختار شبيه ساز مجازي لينک مخابراتي ماهواره GEO در شکل زير آورده شده است.
شبيه ساز مجازي، با مدل نرم افزاري؛ماهواره GEO و مدل نرم افزاري لينک مخابراتي (بين ايستگاه زميني TT&C و ماهواره) مرتبط بوده و وظيفه نمايش اين مدل ها و نحوه تعامل آن ها با هم را در يک محيط مجازي بر عهده دارد. شبيه ساز مجازي شامل: مدل ديناميکي ماهواره، مدل لينک مخابراتي TT&C (ايستگاه زميني و ماهواره)، پرده هاي نمايش، شبکه اپراتورها و سرور اصلي تحت نظر مربي مي باشد.

ساختار شبيه ساز مجازي لينک مخابراتي ماهواره GEO

در اين شبدر اين شبيه سازي، مجموعه سيستم مخابراتي به همراه شبيه ساز حرکت ماهواره اي(جهت مدلسازي کانال ارتباطي و تاثير داپلر و ... ) همانند يک بلوک در ميان واحد هاي ارسال و دريافت دو طرفه (ماهواره از يک طرف و ايستگاه کنترل پرواز زميني FCCاز طرف ديگر ) قرار ميگيرد . شبيه سازي شامل، مدلسازي کليه اجزاء يک لينک مخابراتي نوعي، اعم از لينک بالارو و پايين رو (Down Link and Up Link) ميگردد. اين لينکهاي بالا و پايين بترتيب وظيفه تبادل داده هاي تله کامند و تله متري را بين ايستگاه زميني و ماهواره بر عهده دارند.
بلوکهاي سيستمي لينک ارتباطي شبيه سازي شده عبارتند از: زيرسيستم هاي باند پايه و ديجيتال شامل واحدهاي کدينگ، مدولاسيون.
بخش هاي RF شامل مبدل فرکانسي، تقويتبخش هاي RF شامل مبدل فرکانسي، تقويت کننده و آنتن، کانال مخابراتي (که متاثر از وضعيت نسبي ماهواره و ايستگاه زميني و برخي شرايط ديگر همانند شرايط جوي مي باشد) .

ساختار شبيه سازي کانال

اين سيستم در قالب يک کامپيوتر مجزا بعنوان واحد شبيه ساز لينک مخابراتي، بين کامپيوتر ايستگاه زميني از يک سو و سيستم شبيه ساز ماهواره از سوي ديگر نقش خود را بعنوان يک بستر آموزشي و سامانه شبيه ساز لينک ماهواره و زمين ايفا مينمايد.
محيط کاربري نرم افزار به گونه ايست که کاربر با دخالت مستقيم در مقداردهي اوليه اجزاء لينک، توانايي تست و بررسي عملکرد لينک در حالت تجميع شده را دارا باشد.
اين شبيه ساز براي کاربردهاي تحقيقاتي در دو راستاي زير تهيه گرديده است.
فعاليتهاي آزمايشگاهي و برگزاري کارگاههاي آموزشي
تست و ارزيابي رفتار لينک و بررسي تاتست و ارزيابي رفتار لينک و بررسي تاثيرات جداگانه هر يک بلوکها در عملکرد آن

لينک مخابراتي ماهواره LEO

لينک مخابلينک مخابراتي ماهواره LEO (شکل ‏4) لينک مخابراتي ماهواره LEO مجموعه سخت افزاري، ايستگاه زميني دريافت اطلاعات از ماهواره هاي آماتور LEO (ايستگاه زميني KNTU) مي باشد، که به منظور درک بهتر مفاهيم ديناميک حرکت ماهواره، نحوه ايجاد ارتباط و دريافت اطلاعات از ماهواره و تعامل ماهواره و ايستگاه زميني از آن استفاده مي گردد. اين مجموعه قابليت توسعه براي بکارگيري در لينک TT&C طرح هاي ماهواره اي داخلي و يا مأموريت هاي فعال خارجي را نيز دارا مي باشد. اين ايستگاه وظيفه رديابي و دريافت سيگنال از كليه ماهواره هاي LEO در باند UHF/VHF و پردازش سيگنال دريافتي و همچنين زمانبندي و بايگاني اطلاعات دريافتي ماهواره ها را بر عهده دارد.

لينک مخابراتي ماهواره LEO (ايستگاه زميني KNTU)

اين مجموعه شامل بخش هاي زير مي باشداين مجموعه شامل بخش هاي زير مي باشد :

تجهيزات سخت افزاري شامل:

آنتن ها ، کنترلر آنتن و تجهيزات بيروني و مدارات واسط کنترلر آنتن گيرنده ها ،مدارات واسط گيرنده و مدارات واسط کنترلر آنتن

تجهيزات سخت افزاري ايستگاه زميني KNTU

 
بسته نرم افزاري: که شامل مجموعه نرم افزارهاي کنترل ، رديابي ، دريافت و پردازش سيگنال مي گردد بطور کلي مجموعه فعاليتهاي نرم افزاري اين ايستگاه شامل سه بخش است: ه ها
مديريت تجهيزات کنترل آنتن و گيرنده سيگنال
مديريت زمانبندي دريافت و آرشيو داده هاي دريافتي
تجميع اين سه بخش در يک بسته واحد نرم افزاري بومي، مجموعه را از حالت آمتجميع اين سه بخش در يک بسته واحد نرم افزاري بومي، مجموعه را از حالت آماتوري به يک ايستگاه نيمه حرفه اي ارتقاء داده است.

اين ايستگاه علاوه ايجاد يک بستر جهت انجام تستهاي زميني براي ماهواره هاي دانشجويي، ميتواند بعنوان يک واحد درسي در مقطع کارشناسي / کارشناسي ارشد (يا دوره آموزشي خاص براي سازمانهاي علاقه مند و نيازمند) با عنوان آزمايشگاه تحقيقات فضايي، مطرح گردد که حاصل آن آشنايي علمي و عملي دانشجويان و كاربران با مسائلي از قبيل : لينك هاي ماهو ماهواره اي ،‌ مكانيك مدار، شيفت داپلر ، هدايت و کنترل و رديابي ماهواره هاي LEO خواهد بود.