原创 【博客大赛】只有想不到，没有做不到---空中仿真

随着航天应用中宽带数据量的增长，日益复杂的新式通信系统被开发出来以提供所需服务。这给开发人员提出了挑战，空中和太空应用遇到越来越复杂情景时，我们怎样才能在实验室条件下对通信链路进行可靠测试？

问题提出来了：1）怎么样达到仿真的高精度  2）保证在实验室能情景重现，重复性很重要 3）适用各种场景：空间信道，陆地信道，起飞场景，着陆场景。

航天应用中，制导或跟踪等应用中需要极高的准确度，不仅需要了解信号发出时设备所在的位置，而且需要对其新位置做出估计。F8可以在极高的精度下对移动目标与反射器之间的时延和位置进行仿真。最大允许距离误差可以作为信道模型编译程序的输入参数使用。对无线信道的所有相关情景进行真实仿真，例如：高多普勒：多普勒与所采用的速度和载波频率成正比。频率和速度越高，多普勒频移就越高。F8可以为信道的每个路径独立地对各种多普勒情景进行仿真，同时在动态时延变化中始终保持相位的连续性。这样可以保持卫星接收器的性能测试中必备的真实码片速率变化。长时延：与陆上通信链路相比，航天通信链路的链路跨距一般较长，F8一般能到1300ms。对时延的精确仿真对于距离遥测应用非常重要。距离变化率：高距离变化率会对无线通信链路的幅度、时延和多普勒值造成动态影响。由于应用的不同，距离变化率可能是线性的，也可能是正弦式或完全随意的，就如操纵战斗机一样。运动加速度和不断变化的方向会导致多普勒、时延和幅度值发生突然变化。F8可以准确而同步地对无线通信链路进行仿真，其中多普勒值最高可达1.5MHz，加速度最高可达50G。而且航天无线通信设备的可靠性要求极高，因为万一通信链路发生故障，那么至关重要的数据就可能丢失，或者给用户造成严重后果。这类设备修理起来非常困难且代价很高，有时甚至几乎无法修理。因此，在实验室测试中，尽可能准确地在最终环境下对影响无线通信设备的各种情景进行仿真就显得极为重要了。毕竟，这是保证无线信道可靠性的唯一途径。

F8航天解决方案实现了高的信道仿真性能和精度、迄今为止最先进的测试环境以及100％的测试情景可重复性。F8航天解决方案的独特之处在于它将高级陆上信道仿真仪和卫星信道仿真仪的功能整合到紧凑式设备中。

仿真的模型需要精确，建模的方式要求灵活，比如F8可以通过坐标的方式定义发射和接受点的位置，加上时间片段信息，就能建模，或者在基于函数的模型中，多普勒值是根据线性、正弦形或三角形功能来定义的，而时延是根据多普勒值计算的。用户可以定义最小和最大增益值。也可以任意模型，只要包含了多普勒值、时延和时间增益值，其数值是针对发送器、接收器和反射器分别给出的。简单的三个步骤来实现，

1. 用编辑工具或数据输入功能创建航天情景。编辑工具支持动态多路径情景的创建。它有一个文件接口，可以输入特定于客户的数据。
2. 确定测试设置。编辑工具最多支持每台仿真仪的8个独立信道。在编辑工具中，这些信道是相互同步，而且射频相位也是一致的。可以独立地为各信道配置干扰。
3. 在仿真仪中运行模型。由于F8是在数字文件的基础上实施的，结果的完全可重复性得到了保证。由此实现了测量结果的可靠性和回归测试的统计可靠性。

特定的客户数据可以是通用的一些仿真软件的格式，比如射线追踪的仿真软件，比如航天专用软件，抑或通用matlab软件的格式。这个方案支持周期性模型的任何自定义路线和内置功能。基于开放性文本的文件格式可以输入特定于客户的无线信道和位置参数，例如卫星轨道信息或任何空中路线信息。可以按两种不同的信道模型数据格式接受输入，例如从软件模拟工具输入。这可以让开发人员定义并仿真其飞行路线的通信链路，或者在虚拟链路或已录入的链路数据库的基础上凭借链路仿真对飞行器上的无线连接进行测试。

凭借重放功能，用户可以通过时间序列演示查看模型演进情况。可以根据需要多次重复这些模型。例如，开发人员可以一次性创建一个无线信道环境，在实验室中进行重放并以不同的巡航幅度改进正在运行的无线网络的性能和功能。我们大胆的设想，这个仿真可以用到如下的场景。