小型衛(wèi)星通信車的設計論文

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小型衛(wèi)星通信車的設計論文

　　摘要：本文給出了小型衛(wèi)星通信車的具體設計方案和驗收要點。

小型衛(wèi)星通信車的設計論文

　　關(guān)鍵詞：應急通信；車載；VSAT系統(tǒng)

　　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(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚慕M成部分。在出現(xiàn)自然災害、突發(fā)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(tǒng)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(yè)務一直是人們關(guān)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(fā)生使地面通信線路中斷時，能夠快速組網(wǎng)，恢復通信，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、延伸提供臨時支撐和補充，或應用于電信網(wǎng)絡資源整合管理工作；在網(wǎng)絡盲點和網(wǎng)絡熱點地區(qū)，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(qū)BTS出現(xiàn)故障的時候，應急通信車也能在最短的時間內(nèi)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(wǎng)絡的應急移動通信系統(tǒng)，滿足一區(qū)域范圍內(nèi)移動通信終端的接入和通信，實現(xiàn)終端的語音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體通信應用。下面給出了小型衛(wèi)星通信車的具體設計方案和驗收要點。

　　2、應急衛(wèi)星通信車設計

　　應急衛(wèi)星通信車組成：車載系統(tǒng)、車輛箱體、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、車載系統(tǒng)

　　對具備基本載荷和通行能力的車輛進行改裝；根據(jù)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(wěn)固，易拆卸。

　　2.2、車輛底盤、箱體

　　車輛底盤的選擇應該根據(jù)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(nèi)目前較多采用的有VOLVO、HINO、FORD、BENZ 等卡車底盤。雖然國內(nèi)有很多的汽車改裝廠家，但各家所采用的廂體制作技術(shù)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(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，具有骨架強度大，重量輕、表面平整度好，防腐性能優(yōu)異等特點。

　　小型車可以采用長豐汽車生產(chǎn)的豐田帕杰羅，它車型成熟，越野性能好，價格適中�；局笜巳缦拢�

　　（1）發(fā)動機：3.0升24氣門V6/ECL-MULTI；

　�。�2）驅(qū)動：4輪驅(qū)動；

　　（3）外形尺寸：4830*1885*1855；

　�。�4）車重2.060噸。

　　2.3、平衡支撐系統(tǒng)

　　應急車所處環(huán)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(wěn)定，所以要保證設備運行時廂體的穩(wěn)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(tǒng)，通過調(diào)節(jié)支撐腳的高度來使廂體達到平衡。采用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)平衡支撐，在車體固定后利用液壓泵驅(qū)動液壓支撐桿實現(xiàn)車體的平衡支撐。

　　圖2

　　2.4電源系統(tǒng)

　　圖3

　　電源系統(tǒng)的功率設計：

　　(1)單RRU，基站功率<300W

　　(2)采用額定功率1000W的發(fā)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(huán)深度，可持續(xù)供電12 小時

　　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(tǒng)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(xiàn)饋線的收放。

　　2.7、防雷接地系統(tǒng)

　　(1)聯(lián)合接地

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

　　(2)分別接地

　　附近沒有符合要求的地網(wǎng)，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(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)

　　小型車主要用于各省應急通訊，在需要支援的情況下，可調(diào)配去其它省應急通信使用。小型車的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，通過天線發(fā)出至衛(wèi)星；也可接收來自衛(wèi)星的信號，經(jīng)下變頻后輸入至基站子系統(tǒng)。VAST子系統(tǒng)通過車載系統(tǒng)獲得電源。小型車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由四部分組成：天線系統(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波段，固態(tài)功放系統(tǒng)將信號上變頻至Ku波段，并實現(xiàn)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(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波段信號經(jīng)功分器分出一路信號至天線系統(tǒng)，供天線系統(tǒng)實現(xiàn)自動尋星控制。

　　2.9.1、自動尋星原理

　　在Ku波段衛(wèi)星車的使用中，如何通過天線控制系統(tǒng)找準衛(wèi)星是首要的問題�，F(xiàn)代衛(wèi)星通信地面站所采取的天線控制系統(tǒng)大多采用通過判斷衛(wèi)星信標的方法，驅(qū)動天線對準衛(wèi)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(tǒng)的數(shù)字角位轉(zhuǎn)換器由于其感應裝置與天線俯仰、方位等驅(qū)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(shù)值，這些數(shù)值是在天線裝置出廠時固化在系統(tǒng)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(jīng)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(shù)字角位轉(zhuǎn)換器的方位、俯仰讀數(shù)對應起來。

　　第三，通過在ACU單元中輸入欲尋找衛(wèi)星的經(jīng)度參數(shù)，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(qū)動單元。

　　第四，天線驅(qū)動單元按照變化ΔAZ、ΔEL驅(qū)動步進電機引導方位軸、俯仰軸轉(zhuǎn)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(shù)值，進而通過數(shù)字角位傳感器驅(qū)動相應軸的轉(zhuǎn)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(nèi)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(jù)相關(guān)的設備技術(shù)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(qū)試驗、吐魯番熱區(qū)試驗（+50℃）和高原試驗（海拔4767米）。

　　4、結(jié)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(diào)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(chǎn)、驗收并投入使用。

　　參考文獻：

　　[1]邊力軍. 車載應急通信系統(tǒng)設計中的一些體會.工程與設計，2006.2

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　　[3]王明松. 中國移動無線應急通信系統(tǒng)建設.工程與設計

　　[4]肖元翔、賀傳軍.淺談移動應急通信系統(tǒng).時代科技，2003.4：42-43

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