小型衛星通信車的設計論文

小型衛星通信車的設計論文

　　摘 要：本文給出了小型衛星通信車的具體設計方案和驗收要點。

　　關鍵詞：應急通信；車載；VSAT系統

　　1、引言

　　自1875年6月2日電話誕生以來，通信一直對整個社會進步起著舉足輕重的地位，電話、電子郵件等通信手段已經成為人們日常生活不可缺少的組成部分。在出現自然災害、突發事件等各類緊急情況后，政府和公民對通信的依賴程度更加明顯，需要利用各類通信手段通報險情、指揮救援、實施緊急救助等。一個快速響應、全面高效的應急通信系統將是降低災害損失的決定性因素。在5.12大地震中就能深刻的體會到這一點。由于災難的不可預測性，如何能夠做到未雨綢繆，以及能夠在緊急情況下，迅速提供通信業務一直是人們關注的焦點。誰來為我們提供服務？應急通信車就是這一使命的承擔者。應急通信車在洪水、地震等自然災害發生使地面通信線路中斷時，能夠快速組網，恢復通信，為保持信息通暢發揮重要作用；也可為現有通信網的改造、延伸提供臨時支撐和補充，或應用于電信網絡資源整合管理工作；在網絡盲點和網絡熱點地區，應急通信車被用作臨時的BTS；在舉行重要活動的時候以及在一些邊遠地區BTS出現故障的時候，應急通信車也能在最短的時間內恢復通信。應急通信車具有隨機性、不確定性、緊急性、靈活性、安全性等特點。建立一套不依賴于地面固定網絡的應急移動通信系統，滿足一區域范圍內移動通信終端的接入和通信，實現終端的語音、數據、圖像等多媒體通信應用。下面給出了小型衛星通信車的具體設計方案和驗收要點。

　　2、應急衛星通信車設計

　　應急衛星通信車組成：車載系統、車輛箱體、平衡系統、電源系統、空調系統、升降系統、防雷接地系統、VAST子系統、基站子系統等。

　　圖1

　　2.1、車載系統

　　對具備基本載荷和通行能力的車輛進行改裝；根據設備的重力分布，對底盤受力進行分析，并進行加固處理；加裝箱體，并進行減振處理；設備安裝穩固，易拆卸。

　　2.2、車輛底盤、箱體

　　車輛底盤的選擇應該根據車輛的載荷來確定，車輛的實際載重量應不超過總載重量的80%。國內目前較多采用的有VOLVO、HINO、FORD、BENZ 等卡車底盤。雖然國內有很多的汽車改裝廠家，但各家所采用的廂體制作技術并不相同。

　　底盤采用槽鋼焊接制成，在安裝設備的位置加鋼板做預埋，保證強度安全。底板用20MM厚膠合板鋪設, 板表面用2MM花紋鋁板蓋面。

　　車廂廂體采用固架雙層結構，外壁蒙板1.5MM鋁板，內壁蒙板1.2MM鋁板，壁厚50MM，壁中內夾保溫和阻燃材料。

　　采用鋼制骨架鋁蒙皮，具有骨架強度大，重量輕、表面平整度好，防腐性能優異等特點。

　　小型車可以采用長豐汽車生產的豐田帕杰羅，它車型成熟，越野性能好，價格適中�；�本指標如下：

　　（1）發動機：3.0升24氣門V6/ECL-MULTI；

　�。�2）驅動：4輪驅動；

　　（3）外形尺寸：4830*1885*1855；

　　（4）車重2.060噸 。

　　2.3、平衡支撐系統

　　應急車所處環境非常復雜，許多場合下不一定保證提供平整的工作場地，而且輪胎是一種彈性較大的物體，不利于保持穩定，所以要保證設備運行時廂體的穩定，就得減輕對輪胎的壓力。通過車上的水平儀和液壓控制系統，通過調節支撐腳的高度來使廂體達到平衡。采用液壓系統實現平衡支撐，在車體固定后利用液壓泵驅動液壓支撐桿實現車體的平衡支撐。

　　圖2

　　2.4電源系統

　　圖3

　　電源系統的功率設計：

　　(1)單RRU，基站功率<300W

　　(2)采用額定功率1000W的發電機

　　(3)采用48V200AH的蓄電池組

　　(4)按鉛酸蓄電池的能量密度，約合重量0.24 噸

　　(5)按80% 的循環深度，可持續供電12 小時

　　2.5、空調系統

　　圖4

　　2.6、升降系統

　　為了獲得較大的應用范圍，需將天線升至合適的高度，采用微波接力通信時，也需要將微波天線上升至合適高度，基站天線安裝在升降系統上，位于車廂后半部，使用時升至合適高度即可使用天線饋線繞在絞盤上，利用絞盤實現饋線的收放。

　　2.7、防雷接地系統

　　(1)聯合接地

　　當車輛能夠就近與大樓的地網連接且地阻值小于5Ω時，這時可以采用聯合接地方式，即將幾個連接在一起后與大樓的地網連接；

　　(2)分別接地

　　附近沒有符合要求的地網，這時可以采用分開接地這種方式，即工作地、保護地、防雷地和電源的零線分別通過一個接地樁接地，這時要求每兩個接地樁之間有5m 以上的間隔。這種情況下一般要求每個接地體的地阻小于20 Ω。

　　2.8、基站子系統

　　(1)采用中興的BBU+RRU方案，以提高系統的靈活性；

　　(2)可采用單個RRU和單扇區；

　　(3)單BBU

　　尺寸：197× 482.6 × 88.4

　　重量：10Kg

　　功率：80W

　　(4)單RRU

　　尺寸：172× 320 × 370

　　重量：16.5Kg

　　功率：180W

　　(5)總功率260W，重量26.5公斤

　　2.9 VSAT系統

　　小型車主要用于各省應急通訊，在需要支援的情況下，可調配去其它省應急通信使用。小型車的VAST子系統具有數據收發功能，將基站子系統的數據調制到發射頻段，通過天線發出至衛星；也可接收來自衛星的信號，經下變頻后輸入至基站子系統。VAST子系統通過車載系統獲得電源。小型車載衛星通信系統主要由四部分組成：天線系統、固態功放系統、低噪聲變頻器系統、調制解調器等。調制解調器系統將基站數據調制為L波段，固態功放系統將信號上變頻至Ku波段，并實現功率放大，通過波導和收阻濾波器至天線；天線接收到的信號經低噪聲變頻器下變頻至L波段，經調制解調器將數據解調輸出。低噪聲變頻器輸出的L波段信號經功分器分出一路信號至天線系統，供天線系統實現自動尋星控制。

　　2.9.1、自動尋星原理

　　在Ku波段衛星車的使用中，如何通過天線控制系統找準衛星是首要的問題�，F代衛星通信地面站所采取的天線控制系統大多采用通過判斷衛星信標的方法，驅動天線對準衛星。其工作步驟原理如下：

　　第一，將天線收起的位置定義為“初始零位”，此時天線伺服系統的數字角位轉換器由于其感應裝置與天線俯仰、方位等驅動軸直接相連，因而有一個對應于“初始零位”時方位軸和俯仰軸位置的俯仰角、方位角數值，這些數值是在天線裝置出廠時固化在系統中的，它是天線能夠收起的最重要標記。

　　第二，天線控制單元（ACU）通過GPS、電子羅盤等輔助設備得到車輛所在位置的經緯度，車頭指向角度值和天線方位角度值、俯仰角度值；其中的初始方位角度值（AZ0）、初始俯仰角度值（EL0）與“初始零位”時的數字角位轉換器的方位、俯仰讀數對應起來。

　　第三，通過在ACU單元中輸入欲尋找衛星的經度參數，ACU計算出天線應達到的方位角（AZ1）、俯仰角（EL1），并且計算出與初始角度值的相對差ΔAZ、ΔEL，并將這一差值告知天線驅動單元。

　　第四，天線驅動單元按照變化ΔAZ、ΔEL驅動步進電機引導方位軸、俯仰軸轉動相應的刻度后到達ACU計算出的方位角、俯仰角位置。

　　第五，再按照事先設定的信標頻率對信標信號進行判斷、鎖定。

　　由此可見，自動尋星的基本工作原理就是通過計算目的方位角、俯仰角與初始值的相對變化，從而得到天線方位軸、俯仰軸變化的數值，進而通過數字角位傳感器驅動相應軸的轉動引導天線到達指定位置對星。

　　3、應急通信車驗收中的要點

　　在進行應急通信車驗收中，除了要對車內的通信設備進行逐個的驗收測試，還應將重點放在整車的安裝工藝和車輛的安全性、可靠性上。對通信設備的驗收測試可以根據相關的設備技術標準進行，對于車輛的驗收則應重點考察車輛的安全可靠性，主要有車輛的爬坡能力、重心、平衡以及密封性能等。對于車輛驗收一般要進行斜坡試驗、荒漠地區試驗、吐魯番熱區試驗（+50℃）和高原試驗（海拔4767米）。

　　4、 結論

　　小型通信車主要用于各省應急通訊，在需要支援的情況下，可調配去其它省應急通信使用。它的設計遵循的流程是：確定基本需求、確定主設備、確定主要配套設備、確定其它配套設備、確定整體布局、加工生產、驗收并投入使用。

　　參考文獻：

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