小型衛(wèi)星通信車(chē)的設(shè)計(jì)論文
摘 要：本文給出了小型衛(wèi)星通信車(chē)的具體設(shè)計(jì)方案和驗(yàn)收要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：應(yīng)急通信；車(chē)載；VSAT系統(tǒng)
1、引言
自1875年6月2日電話(huà)誕生以來(lái)，通信一直對(duì)整個(gè)社會(huì)進(jìn)步起著舉足輕重的地位，電話(huà)、電子郵件等通信手段已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚慕M成部分。在出現(xiàn)自然災(zāi)害、突發(fā)事件等各類(lèi)緊急情況后，政府和公民對(duì)通信的依賴(lài)程度更加明顯，需要利用各類(lèi)通信手段通報(bào)險(xiǎn)情、指揮救援、實(shí)施緊急救助等。一個(gè)快速響應(yīng)、全面高效的應(yīng)急通信系統(tǒng)將是降低災(zāi)害損失的決定性因素。在5.12大地震中就能深刻的體會(huì)到這一點(diǎn)。由于災(zāi)難的不可預(yù)測(cè)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(yè)務(wù)一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。誰(shuí)來(lái)為我們提供服務(wù)？應(yīng)急通信車(chē)就是這一使命的承擔(dān)者。應(yīng)急通信車(chē)在洪水、地震等自然災(zāi)害發(fā)生使地面通信線(xiàn)路中斷時(shí)，能夠快速組網(wǎng)，恢復(fù)通信，為保持信息通暢發(fā)揮重要作用；也可為現(xiàn)有通信網(wǎng)的改造、延伸提供臨時(shí)支撐和補(bǔ)充，或應(yīng)用于電信網(wǎng)絡(luò)資源整合管理工作；在網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)地區(qū)，應(yīng)急通信車(chē)被用作臨時(shí)的BTS；在舉行重要活動(dòng)的時(shí)候以及在一些邊遠(yuǎn)地區(qū)BTS出現(xiàn)故障的時(shí)候，應(yīng)急通信車(chē)也能在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)通信。應(yīng)急通信車(chē)具有隨機(jī)性、不確定性、緊急性、靈活性、安全性等特點(diǎn)。建立一套不依賴(lài)于地面固定網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急移動(dòng)通信系統(tǒng)，滿(mǎn)足一區(qū)域范圍內(nèi)移動(dòng)通信終端的接入和通信，實(shí)現(xiàn)終端的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體通信應(yīng)用。下面給出了小型衛(wèi)星通信車(chē)的具體設(shè)計(jì)方案和驗(yàn)收要點(diǎn)。
2、應(yīng)急衛(wèi)星通信車(chē)設(shè)計(jì)
應(yīng)急衛(wèi)星通信車(chē)組成：車(chē)載系統(tǒng)、車(chē)輛箱體、平衡系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、VAST子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)等。
圖1
2.1、車(chē)載系統(tǒng)
對(duì)具備基本載荷和通行能力的車(chē)輛進(jìn)行改裝；根據(jù)設(shè)備的重力分布，對(duì)底盤(pán)受力進(jìn)行分析，并進(jìn)行加固處理；加裝箱體，并進(jìn)行減振處理；設(shè)備安裝穩(wěn)固，易拆卸。
2.2、車(chē)輛底盤(pán)、箱體
車(chē)輛底盤(pán)的選擇應(yīng)該根據(jù)車(chē)輛的載荷來(lái)確定，車(chē)輛的實(shí)際載重量應(yīng)不超過(guò)總載重量的80%。國(guó)內(nèi)目前較多采用的有VOLVO、HINO、FORD、BENZ 等卡車(chē)底盤(pán)。雖然國(guó)內(nèi)有很多的汽車(chē)改裝廠(chǎng)家，但各家所采用的廂體制作技術(shù)并不相同。
底盤(pán)采用槽鋼焊接制成，在安裝設(shè)備的位置加鋼板做預(yù)埋，保證強(qiáng)度安全。底板用20MM厚膠合板鋪設(shè), 板表面用2MM花紋鋁板蓋面。
車(chē)廂廂體采用固架雙層結(jié)構(gòu)，外壁蒙板1.5MM鋁板，內(nèi)壁蒙板1.2MM鋁板，壁厚50MM，壁中內(nèi)夾保溫和阻燃材料。
采用鋼制骨架鋁蒙皮，具有骨架強(qiáng)度大，重量輕、表面平整度好，防腐性能優(yōu)異等特點(diǎn)。
小型車(chē)可以采用長(zhǎng)豐汽車(chē)生產(chǎn)的豐田帕杰羅，它車(chē)型成熟，越野性能好，價(jià)格適中�；局笜�(biāo)如下：
�。�1）發(fā)動(dòng)機(jī)：3.0升24氣門(mén)V6/ECL-MULTI；
（2）驅(qū)動(dòng)：4輪驅(qū)動(dòng)；
�。�3）外形尺寸：4830*1885*1855；
�。�4）車(chē)重2.060噸 。
2.3、平衡支撐系統(tǒng)
應(yīng)急車(chē)所處環(huán)境非常復(fù)雜，許多場(chǎng)合下不一定保證提供平整的工作場(chǎng)地，而且輪胎是一種彈性較大的物體，不利于保持穩(wěn)定，所以要保證設(shè)備運(yùn)行時(shí)廂體的穩(wěn)定，就得減輕對(duì)輪胎的壓力。通過(guò)車(chē)上的水平儀和液壓控制系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)支撐腳的高度來(lái)使廂體達(dá)到平衡。采用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平衡支撐，在車(chē)體固定后利用液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓支撐桿實(shí)現(xiàn)車(chē)體的平衡支撐。
圖2
2.4電源系統(tǒng)
圖3
電源系統(tǒng)的功率設(shè)計(jì)：
(1)單RRU，基站功率<300W
(2)采用額定功率1000W的發(fā)電機(jī)
(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(huán)深度，可持續(xù)供電12 小時(shí)
2.5、空調(diào)系統(tǒng)
圖4
2.6、升降系統(tǒng)
為了獲得較大的應(yīng)用范圍，需將天線(xiàn)升至合適的高度，采用微波接力通信時(shí)，也需要將微波天線(xiàn)上升至合適高度，基站天線(xiàn)安裝在升降系統(tǒng)上，位于車(chē)廂后半部，使用時(shí)升至合適高度即可使用天線(xiàn)饋線(xiàn)繞在絞盤(pán)上，利用絞盤(pán)實(shí)現(xiàn)饋線(xiàn)的收放。
2.7、防雷接地系統(tǒng)
(1)聯(lián)合接地
當(dāng)車(chē)輛能夠就近與大樓的地網(wǎng)連接且地阻值小于5Ω時(shí)，這時(shí)可以采用聯(lián)合接地方式，即將幾個(gè)連接在一起后與大樓的地網(wǎng)連接；
(2)分別接地
附近沒(méi)有符合要求的地網(wǎng)，這時(shí)可以采用分開(kāi)接地這種方式，即工作地、保護(hù)地、防雷地和電源的零線(xiàn)分別通過(guò)一個(gè)接地樁接地，這時(shí)要求每?jī)蓚�(gè)接地樁之間有5m 以上的間隔。這種情況下一般要求每個(gè)接地體的地阻小于20 Ω。
2.8、基站子系統(tǒng)
(1)采用中興的BBU+RRU方案，以提高系統(tǒng)的靈活性；
(2)可采用單個(gè)RRU和單扇區(qū)；
(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(tǒng)
小型車(chē)主要用于各省應(yīng)急通訊，在需要支援的情況下，可調(diào)配去其它省應(yīng)急通信使用。小型車(chē)的VAST子系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)收發(fā)功能，將基站子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)制到發(fā)射頻段，通過(guò)天線(xiàn)發(fā)出至衛(wèi)星；也可接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)，經(jīng)下變頻后輸入至基站子系統(tǒng)。VAST子系統(tǒng)通過(guò)車(chē)載系統(tǒng)獲得電源。小型車(chē)載衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由四部分組成：天線(xiàn)系統(tǒng)、固態(tài)功放系統(tǒng)、低噪聲變頻器系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器等。調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)將基站數(shù)據(jù)調(diào)制為L(zhǎng)波段，固態(tài)功放系統(tǒng)將信號(hào)上變頻至Ku波段，并實(shí)現(xiàn)功率放大，通過(guò)波導(dǎo)和收阻濾波器至天線(xiàn)；天線(xiàn)接收到的信號(hào)經(jīng)低噪聲變頻器下變頻至L波段，經(jīng)調(diào)制解調(diào)器將數(shù)據(jù)解調(diào)輸出。低噪聲變頻器輸出的L波段信號(hào)經(jīng)功分器分出一路信號(hào)至天線(xiàn)系統(tǒng)，供天線(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋星控制。
2.9.1、自動(dòng)尋星原理
在Ku波段衛(wèi)星車(chē)的使用中，如何通過(guò)天線(xiàn)控制系統(tǒng)找準(zhǔn)衛(wèi)星是首要的問(wèn)題�，F(xiàn)代衛(wèi)星通信地面站所采取的天線(xiàn)控制系統(tǒng)大多采用通過(guò)判斷衛(wèi)星信標(biāo)的方法，驅(qū)動(dòng)天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。其工作步驟原理如下：
第一，將天線(xiàn)收起的位置定義為“初始零位”，此時(shí)天線(xiàn)伺服系統(tǒng)的'數(shù)字角位轉(zhuǎn)換器由于其感應(yīng)裝置與天線(xiàn)俯仰、方位等驅(qū)動(dòng)軸直接相連，因而有一個(gè)對(duì)應(yīng)于“初始零位”時(shí)方位軸和俯仰軸位置的俯仰角、方位角數(shù)值，這些數(shù)值是在天線(xiàn)裝置出廠(chǎng)時(shí)固化在系統(tǒng)中的，它是天線(xiàn)能夠收起的最重要標(biāo)記。
第二，天線(xiàn)控制單元（ACU）通過(guò)GPS、電子羅盤(pán)等輔助設(shè)備得到車(chē)輛所在位置的經(jīng)緯度，車(chē)頭指向角度值和天線(xiàn)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(shí)的數(shù)字角位轉(zhuǎn)換器的方位、俯仰讀數(shù)對(duì)應(yīng)起來(lái)。
第三，通過(guò)在ACU單元中輸入欲尋找衛(wèi)星的經(jīng)度參數(shù)，ACU計(jì)算出天線(xiàn)應(yīng)達(dá)到的方位角（AZ1）、俯仰角（EL1），并且計(jì)算出與初始角度值的相對(duì)差ΔAZ、ΔEL，并將這一差值告知天線(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元。
第四，天線(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元按照變化ΔAZ、ΔEL驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)引導(dǎo)方位軸、俯仰軸轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的刻度后到達(dá)ACU計(jì)算出的方位角、俯仰角位置。
第五，再按照事先設(shè)定的信標(biāo)頻率對(duì)信標(biāo)信號(hào)進(jìn)行判斷、鎖定。
由此可見(jiàn)，自動(dòng)尋星的基本工作原理就是通過(guò)計(jì)算目的方位角、俯仰角與初始值的相對(duì)變化，從而得到天線(xiàn)方位軸、俯仰軸變化的數(shù)值，進(jìn)而通過(guò)數(shù)字角位傳感器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)天線(xiàn)到達(dá)指定位置對(duì)星。
3、應(yīng)急通信車(chē)驗(yàn)收中的要點(diǎn)
在進(jìn)行應(yīng)急通信車(chē)驗(yàn)收中，除了要對(duì)車(chē)內(nèi)的通信設(shè)備進(jìn)行逐個(gè)的驗(yàn)收測(cè)試，還應(yīng)將重點(diǎn)放在整車(chē)的安裝工藝和車(chē)輛的安全性、可靠性上。對(duì)通信設(shè)備的驗(yàn)收測(cè)試可以根據(jù)相關(guān)的設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，對(duì)于車(chē)輛的驗(yàn)收則應(yīng)重點(diǎn)考察車(chē)輛的安全可靠性，主要有車(chē)輛的爬坡能力、重心、平衡以及密封性能等。對(duì)于車(chē)輛驗(yàn)收一般要進(jìn)行斜坡試驗(yàn)、荒漠地區(qū)試驗(yàn)、吐魯番熱區(qū)試驗(yàn)（+50℃）和高原試驗(yàn)（海拔4767米）。
4、 結(jié)論
小型通信車(chē)主要用于各省應(yīng)急通訊，在需要支援的情況下，可調(diào)配去其它省應(yīng)急通信使用。它的設(shè)計(jì)遵循的流程是：確定基本需求、確定主設(shè)備、確定主要配套設(shè)備、確定其它配套設(shè)備、確定整體布局、加工生產(chǎn)、驗(yàn)收并投入使用。
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