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嵌入式系統在衛星通信設備中的應用研究

來源:期刊VIP網所屬分類:通信時間:瀏覽:

  摘要:衛星通信技術的出現,對人們的生活有著巨大的影響,它是展現我國綜合國力迅速提高的重要標志。衛星通信技術利用自身高功率、高頻段、多波束的優勢,通過星間鏈路、星上處理、星上交換等,在大數據時代完成了海量傳輸視頻、語音、數據等工作,以滿足科學技術對海量數據的傳輸要求。

  關鍵詞:嵌入式系統;衛星通信設備;應用

無線通信論文

  引言

  上世紀70年代,人們在數據傳輸、通訊和檢測技術上對計算機提出了新的要求,通用計算機沒有辦法滿足這個要求,一種全新的嵌入式系統由此產生。嵌入式系統具有很強的實時性,穩定性和硬件適應性,可以杰出地進行移植,且能供應強大的網路功能。嵌入式系統一般由計算機系統和執行裝置組成,其中計算機系統是中心,有硬件層、中間層、系統軟件層和軟件層組成,滿足各種不同的對象需求,現在嵌入式系統已經在我們的日常生活中廣泛應用,小到遙控器達到工業儀器都能看到嵌入式系統的身影,嵌入式系統在不斷完善和發展下,在人們生活中重要性提高。

  1嵌入式系統概述

  計算機在起初是一種昂貴、大型的設備,在應用過程中的關鍵功能就是計算大量數據,這在一定程度上對計算機的廣泛應用造成了制約,而隨著科技的快速發展,微型計算出現使計算機得以擺脫昂貴、大型特點,并且快速朝著便宜、體積小、可靠性高方面發展,而且在不同領域得到了廣泛應用。現階段,計算機不斷朝著智能化,功能完善方面發展,一些研究人員將計算機合理地嵌入到了指定對象中,從而完成對不同對象的合理控制,進而可以使不同類型的嵌入對象能夠具有不同的功能,這種更加智能化的計算機被稱作嵌入式系統。從構成軟件來說,嵌入系統主要包括操作系統、微處理器、應用程序等,將各項軟件組合起來,從而使計算機在應用期間可以完成對嵌入對象的控制和管理。總體來說,嵌入系統是將計算機系統作為基礎,對特定化設備對象進行合理控制。

  2國產化嵌入式操作系統出現的問題

  國外芯片和操作系統已占有全球相當大的市場,但普遍價格高昂,技術方面受制于人,國內一定要開發性能優越的具備完全自主知識產權的芯片和操作系統,這兩項研究工作在國內起步晚,難度大,但是隨著萬物互聯時代的到來,AI人工智能越來越熱門,這成了國產嵌入式芯片和操作系統發展的良好契機。高實時性,高可靠性,高安全性以及開發極簡式是操作系統研發者一直追求的目標。阿里巴巴公司自主研發的AliOSThings在保證實時性的同時,進行輕量化,更加方便開發者開發應用層程序;華為公司的麒麟芯片和鴻蒙操作系統已廣泛應用于智能終端設備中,雖還未市場商用化,但其憑借高質量和高性能已成為國產開發的強心針;還有航天科工研究者們研發的天脈操作系統,秉承著未來計算機軟件硬件都完全自主可控的堅定信念,將任務實時調度,資源時間/空間分區隔離等關鍵難點一一攻克,很多成果已經應用于機載項目,民用市場也已拓展;由中電某研究所計算研究院自主研發的ReWorks嵌入式操作系統和ReDe集成開發環境,與vxworks系統接口兼容,方便原有程序移植,目前已被應用于船舶電子。

  3嵌入式系統在衛星通信設備中的應用

  3.1衛星通信終端與地面管理站的交互

  所研究的衛星移動終端監控方法是以大數據技術為基礎,該技術有收集衛星移動通信終端運行時所產生的各種監測數據的功能,由通信終端的監測模塊來完成。所收集的數據信息主要是較為穩定的系統運行數據,這些信息有通信終端的開機時間、用電情況、進入網絡的時間,另外還包括不定時的用戶操作終端信息和終端在運行時產生的意外情況。這些信息有終端用戶的位置變化情況、衛星通信終端正確入網之后的待機運行情況。衛星會接收到這些信息數據,并傳遞到位于地面的大數據計算中心。考慮到安全方面的問題,這個過程不會使用GPS。在接收到相關的數據信息之后,就要對信息集群進行分析,有Hadoop和Spark,面向不同用戶的實際需求,對數據進行處理,在大數據中心的前端展示有價值的信息,同時也把這些數據反饋給衛星終端的用戶。如此一來就能在前端和后端同時實現對衛星移動通信終端的監測。從實際的應用情況來看,衛星終端用戶集群會與衛星通信地面管理站產生進行溝通和交流,在這個交互的過程中,需要依靠多種結構,主要包括衛星移動通信終端、衛星通信地面管理站、衛星網絡。就衛星移動通信終端而言,主要由監測模塊、衛星地面管理站和大數據業務模塊組成。

  3.2設置合理的衛星軌道系統

  在衛星通信中最大的問題就是如果衛星離地球太遠,那么地位之間的通信就非常的不方便。不管是任何一個國家,加強在衛星軌道方面的研究,對于整個衛星和地球的通信系統研究都有著很重要的作用,也可以讓國家在這一方面的研究領先于其他國家。因為距離合理的衛星軌道系統不僅可以提高研究效率,也可以提高信息的傳輸速度。但是現在在發展過程中最大的弊端就是一旦軌道設置太遠,衛星獲取的信息不能很暢快的傳輸到地球上,對于這個問題,目前最常用的解決方法就是在高軌道衛星和地球中間再發射一批低軌道衛星,在二者之間起到信息接收和中轉的作用。不僅提高了信息的接收效率和速度,也可以增加監視的面積。

  3.3衛星通信設備信號無縫覆蓋

  伴隨著LEO衛星蜂窩網突飛猛進的發展和進步,無論是衛星通信的頻率資源方面,還是有關通信容量方面,都得到了顯著的提高,與此同時,還實現了用戶端應用成本費用的顯著減少,促使衛星通信無縫覆蓋工作的順利完成,在國際市場中,其具備更加廣泛的發展空間。然而,我國的具體情況卻與其有所差別,關于我國民用通信市場方面,其中占據比例比較高的是地面蜂窩網,所以,當衛星通信與因特網產生互聯之后,其競爭力遜色于地面蜂窩網。當前,相比較于地面蜂窩網,衛星通訊中的可用頻率資源具備比較低的覆蓋密度。雖然關于衛星通訊與因特網的接入工作方面,國外企業所投入的資金、人力與物力資源非常多,在未來的國際通訊市場中,其可能具備比較大的優勢之處,然而,在短時間內基本不會對我國市場較大影響。

  4嵌入式系統發展趨勢

  目前,嵌入式已經廣泛應用和發展,嵌入式與物聯網結合給我們提供了更多元化的功能應用,公共交通、智能設備、先進醫療設施無一不再給我們提供便利和更高水準的服務,我們的社會標準都得以高效的提高,生活質量得到有效的保障。我國的技術與其他發達最先進的技術之間存在很大的差距,在今后的發展過程中,我們要明白自身的優勢和劣勢,將優勢發展下去變成最先進的科技,學習國外先進的技術理念補齊不足,做到取長補短,讓我國科技引領前沿。

  結束語

  綜上所述,衛星通信的發展是未來信息科技發展的一大趨勢,可以有效地加強全球化、信息化的腳步和進程。而且消費者的消費習慣、需求等也在隨著衛星通信技術的發展而提高,需要進一步加強相關技術,促進各個領域和行業的發展。除此之外,關于衛星通信的產業化發展方面,我國政府部門應當強化有關認識,大力扶持有關企業的發展,注重對衛星通信產業化的發展起到良好的推動作用。

  參考文獻

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