丁丹　王紅敏

［摘 要］針對(duì)現(xiàn)有衛(wèi)星測(cè)控站內(nèi)部工作過(guò)程與核心處理環(huán)節(jié)封閉、測(cè)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)缺乏實(shí)采衛(wèi)星信號(hào)支持的問(wèn)題，文章探索了基于實(shí)采衛(wèi)星信號(hào)的教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)路徑：在衛(wèi)星測(cè)控站內(nèi)部增設(shè)信號(hào)記錄系統(tǒng)和信號(hào)分析設(shè)備，對(duì)衛(wèi)星測(cè)控站關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行高速采集、實(shí)時(shí)分析、事后分析，并能遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)共享，將封閉的實(shí)裝設(shè)備改造為開(kāi)放的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，滿(mǎn)足測(cè)控專(zhuān)業(yè)學(xué)生深入學(xué)習(xí)測(cè)控工作原理、開(kāi)展高水平專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的需求。教學(xué)實(shí)踐表明，該平臺(tái)的應(yīng)用貫穿于測(cè)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)全過(guò)程，覆蓋專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)、專(zhuān)業(yè)方向、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐等各類(lèi)教學(xué)任務(wù)，有效推動(dòng)了測(cè)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量的整體提升。

［關(guān)鍵詞］衛(wèi)星測(cè)控；實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)；高速采集；崗位任職

［中圖分類(lèi)號(hào)］ G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 2095-3437（2023）06-0007-04

航天工程大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)我校）充分依托衛(wèi)星測(cè)控站開(kāi)展航天測(cè)控專(zhuān)業(yè)實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)[1]，使學(xué)生能親手操控衛(wèi)星測(cè)控站設(shè)備完成實(shí)際在軌衛(wèi)星測(cè)控任務(wù)，所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)在實(shí)際任務(wù)中得以綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)，為學(xué)生進(jìn)入崗位任職奠定了良好基礎(chǔ)。然而，目前該課程仍然存在以下問(wèn)題：一是衛(wèi)星測(cè)控站內(nèi)部工作過(guò)程與核心處理環(huán)節(jié)封閉。作為一套曾用于實(shí)際航天任務(wù)的實(shí)裝設(shè)備，在實(shí)踐課教學(xué)過(guò)程中，衛(wèi)星測(cè)控站向外輸出的僅為衛(wèi)星測(cè)控?cái)?shù)據(jù)這個(gè)最終結(jié)果，重要的中間過(guò)程和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)信號(hào)不能采集輸出和顯示，不能向?qū)W生提供衛(wèi)星測(cè)控站內(nèi)的工作過(guò)程，以及衛(wèi)星測(cè)控信號(hào)處理等核心原理內(nèi)容的展示、分析、處理等。因此，其無(wú)法滿(mǎn)足航天測(cè)控專(zhuān)業(yè)學(xué)生深入學(xué)習(xí)衛(wèi)星測(cè)控原理的需求。二是教學(xué)缺乏實(shí)采衛(wèi)星信號(hào)支持。除了實(shí)踐教學(xué)，在測(cè)控專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程、專(zhuān)業(yè)方向課程教學(xué)以及研究生培養(yǎng)過(guò)程中，經(jīng)常需要收集衛(wèi)星測(cè)控信號(hào)，供學(xué)生進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字通信等專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)[2-5]。目前衛(wèi)星測(cè)控信號(hào)數(shù)學(xué)模型普遍由計(jì)算機(jī)生成，這種模擬產(chǎn)生的衛(wèi)星測(cè)控信號(hào)效果不太理想，不能如實(shí)地反映無(wú)線電磁傳播過(guò)程中客觀存在的噪聲、畸變、干擾等問(wèn)題，也無(wú)法支持相關(guān)專(zhuān)業(yè)開(kāi)展高水平實(shí)驗(yàn)。

本研究基于實(shí)采衛(wèi)星信號(hào)的測(cè)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)，為衛(wèi)星測(cè)控站加裝信號(hào)記錄系統(tǒng)、信號(hào)分析設(shè)備，以期能夠?qū)﹃P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行高速采集、實(shí)時(shí)分析和事后分析，并能遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)共享，將封閉的實(shí)裝設(shè)備改造為開(kāi)放的教學(xué)設(shè)施，以更好地滿(mǎn)足測(cè)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)需求。

一、基于實(shí)采衛(wèi)星信號(hào)的教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

衛(wèi)星測(cè)控站接收的衛(wèi)星信號(hào)包括衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)（數(shù)傳信號(hào)）[6]和衛(wèi)星平臺(tái)遙測(cè)信號(hào)（遙測(cè)信號(hào)）[7]，在接收并處理衛(wèi)星測(cè)控信號(hào)流程中，主要可以分解為射頻和基帶兩段。射頻部分對(duì)天線捕獲的衛(wèi)星下行信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大、下變頻、自動(dòng)增益控制、濾波等處理，最終，得到70 MHz遙測(cè)中頻信號(hào)和720 MHz（或1.2 GHz/1.5 GHz）數(shù)傳中頻信號(hào)?；鶐Р糠謩t主要完成對(duì)中頻信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)同步、幅度調(diào)制、數(shù)據(jù)解調(diào)等數(shù)字化基帶處理，最終輸出得到衛(wèi)星遙測(cè)和數(shù)傳數(shù)據(jù)。

通過(guò)上述分析可知，利用衛(wèi)星測(cè)控站進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)接收過(guò)程中，最關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)是遙測(cè)中頻信號(hào)和數(shù)傳中頻信號(hào)，故應(yīng)該優(yōu)先將這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信號(hào)采集輸出用于教學(xué)。因此，在原有衛(wèi)星測(cè)控站基礎(chǔ)上增加信號(hào)分析設(shè)備用于對(duì)70 MHz遙測(cè)中頻信號(hào)、720 MHz/1.2 GHz/1.5 GHz數(shù)傳中頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析；增加信號(hào)記錄系統(tǒng)用于對(duì)70 MHz遙測(cè)中頻信號(hào)、720 MHz/1.2 GHz/1.5 GHz數(shù)傳中頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集存儲(chǔ)，事后進(jìn)行回放、處理、分析。除此之外，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信的方式將采集和分析的結(jié)果遠(yuǎn)程共享至教室或?qū)嶒?yàn)室，供學(xué)生調(diào)取并分析實(shí)采數(shù)據(jù)，觀察實(shí)時(shí)分析結(jié)果。教學(xué)平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容如圖1所示。

二、核心設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（一）信號(hào)記錄系統(tǒng)

1.系統(tǒng)組成

信號(hào)記錄系統(tǒng)能夠完成1路720 MHz/1.2 GHz/1.5 GHz數(shù)傳中頻信號(hào)和1路70 MHz遙測(cè)中頻信號(hào)的記錄、存儲(chǔ)及回放等任務(wù)，可用于處理分析事后數(shù)據(jù)。同時(shí)，還具有信號(hào)記錄過(guò)程中的實(shí)時(shí)頻譜分析功能，便于在使用過(guò)程中及時(shí)判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)和信號(hào)質(zhì)量，有效擴(kuò)展了教學(xué)范圍。

信號(hào)記錄系統(tǒng)實(shí)物如圖2所示，采用3U VPX[7]（高速串行總線標(biāo)準(zhǔn)）系統(tǒng)架構(gòu)，以及標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，由基于VPX標(biāo)準(zhǔn)的4U機(jī)箱、背板、工控機(jī)主板及多塊自研硬件板卡組成，配合高速數(shù)字采集回放固件以及上位機(jī)監(jiān)控管理軟件，完成高速信號(hào)采集、高速信號(hào)處理、高速AD/DA轉(zhuǎn)換、設(shè)備及信息管理等功能。該系統(tǒng)采用一體化設(shè)計(jì)，設(shè)備集成液晶顯示器，支持外接顯示器及鍵盤(pán)鼠標(biāo)。當(dāng)需要擴(kuò)展額外硬盤(pán)空間時(shí)，具備外接磁盤(pán)陣列等存儲(chǔ)介質(zhì)的功能。

（1）結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)包括一體化機(jī)箱、電源、內(nèi)部電纜、風(fēng)扇、外部接口等部分，主要作用是為硬件電路板卡提供必要的結(jié)構(gòu)空間，從而提高設(shè)備供電和散熱的效率。

（2）硬件電路子系統(tǒng)

硬件電路子系統(tǒng)包括工控機(jī)主板、中頻收發(fā)信道板、高速信號(hào)采集回放板、高速AD/DA子板、高速存儲(chǔ)板等部分。主要作用是完成測(cè)控?cái)?shù)傳中頻信號(hào)的采集與回放。

（3）固件子系統(tǒng)

固件子系統(tǒng)是指運(yùn)行于硬件板卡上的FPGA（Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列）等數(shù)字芯片上的程序，主要作用是將采集到的信號(hào)進(jìn)行格式整理和緩存，以及對(duì)回放信號(hào)進(jìn)行格式解析和輸出。

（4）上位機(jī)軟件子系統(tǒng)

上位機(jī)軟件是指運(yùn)行于VPX工控機(jī)平臺(tái)的監(jiān)控及管理軟件，是用戶(hù)對(duì)記錄系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控及管理的應(yīng)用層軟件，也是人機(jī)交互的窗口。

2.工作原理

信號(hào)記錄系統(tǒng)工作流程如圖4所示。遙測(cè)或數(shù)傳中頻信號(hào)經(jīng)接收信道進(jìn)行濾波、放大，輸出恒定幅度的信號(hào)至高速A/D采集，進(jìn)行采樣及數(shù)字量化后，送至后端的FPGA，經(jīng)格式整理、DDR3（Double-Data-Rate 3，雙倍速率 3）緩存、基于DMA的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，送至工控機(jī)主板，由主板完成高速數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；主板讀取存儲(chǔ)陣列中的記錄數(shù)據(jù)，由DMA數(shù)據(jù)回放模塊送至FPGA中，經(jīng)格式解析后送至高速D/A芯片，在完成功率控制及濾波后輸出中頻信號(hào)。

3.主要能力

信號(hào)記錄設(shè)備的能力指標(biāo)設(shè)計(jì)，要保證設(shè)備能夠適應(yīng)實(shí)際衛(wèi)星測(cè)控信號(hào)，滿(mǎn)足實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)要求，主要能力如下：

（1）數(shù)傳中頻記錄能力

（二）信號(hào)分析設(shè)備

1.設(shè)備構(gòu)成

信號(hào)分析設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)儀表貨架產(chǎn)品，可完成測(cè)控信號(hào)實(shí)時(shí)頻譜、調(diào)制方式、星座圖、眼圖等的分析與顯示等，廠家為德國(guó)羅德施瓦茨公司，其在FSVA3013信號(hào)頻譜分析儀基礎(chǔ)上，加裝了高穩(wěn)時(shí)鐘晶振FSV3-B4、模擬調(diào)制信號(hào)分析FSV3-K7、矢量信號(hào)分析FSV3-K70、30 dB前置放大器FSV3-B24等4個(gè)選件，使其滿(mǎn)足衛(wèi)星測(cè)控信號(hào)實(shí)時(shí)分析的要求。信號(hào)分析設(shè)備實(shí)物如圖5所示。

2.主要能力

信號(hào)分析設(shè)備的能力指標(biāo)選擇，要保證能夠適應(yīng)實(shí)際衛(wèi)星測(cè)控信號(hào)，主要能力有數(shù)傳中頻記錄能力，具體為：

?工作頻率：10 MHz～13.6 GHz；

?信號(hào)實(shí)時(shí)分析帶寬：28 MHz；

?頻率分辨率：0.01 Hz；

?支持的信號(hào)調(diào)制方式：AM、PM、FM、FSK、PSK、QAM等。

三、基于實(shí)采衛(wèi)星信號(hào)的教學(xué)應(yīng)用

基于實(shí)采衛(wèi)星信號(hào)的教學(xué)應(yīng)用貫穿于測(cè)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)全過(guò)程，覆蓋專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)、專(zhuān)業(yè)方向、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐等各類(lèi)教學(xué)內(nèi)容，具體教學(xué)應(yīng)用方法如下。

（一）專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)應(yīng)用

1.應(yīng)用于信號(hào)與系統(tǒng)課程

（1）教學(xué)知識(shí)點(diǎn)

序列的傅里葉分析[8]知識(shí)點(diǎn)。

（2）教學(xué)方法

基于實(shí)采衛(wèi)星測(cè)控信號(hào)的教學(xué)平臺(tái)為信號(hào)與系統(tǒng)課程參評(píng)國(guó)家一流本科課程提供了實(shí)驗(yàn)條件。學(xué)生操控測(cè)控站設(shè)備接收衛(wèi)星信號(hào)，通過(guò)信號(hào)記錄設(shè)備采集實(shí)際衛(wèi)星遙測(cè)信號(hào)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)分析，教師將記錄所得數(shù)據(jù)文件分發(fā)給學(xué)生，使其完成課后的離散序列傅里葉變換分析實(shí)驗(yàn)。

2.應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理課程

（1）教學(xué)知識(shí)點(diǎn)

?快速傅里葉變換[9]知識(shí)點(diǎn)；

?有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器知識(shí)點(diǎn)。

（2）教學(xué)方法

在快速傅里葉變換知識(shí)點(diǎn)教學(xué)過(guò)程中，可利用信號(hào)記錄系統(tǒng)記錄真實(shí)衛(wèi)星遙測(cè)信號(hào)，形成數(shù)據(jù)文件遠(yuǎn)程共享給多名學(xué)生。學(xué)生利用Matlab對(duì)真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)FFT（Fast Fourier Transform，快速傅里葉變換）進(jìn)行譜分析實(shí)驗(yàn)，分析信號(hào)構(gòu)成、信號(hào)帶寬等特性；通過(guò)信號(hào)記錄系統(tǒng)回放數(shù)據(jù)并顯示信號(hào)頻譜，同時(shí)與自己所做的FFT譜分析進(jìn)行對(duì)比，評(píng)估所做的FFT譜分析的準(zhǔn)確性與合理性，從而深入理解FFT點(diǎn)數(shù)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、頻率分辨率之間的關(guān)系。

在有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器知識(shí)點(diǎn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)記錄的中頻信號(hào)進(jìn)行FIR（Finite Impulse Response，有限沖激響應(yīng)）濾波實(shí)驗(yàn)，通過(guò)FIR濾波完成噪聲濾除、副載波提取等處理，從而掌握FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法及其性能。

（二）專(zhuān)業(yè)方向課程教學(xué)應(yīng)用

1.應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程

（1）教學(xué)知識(shí)點(diǎn)

?數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)硬件[10]知識(shí)點(diǎn)；

?數(shù)字信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)；

?數(shù)字信號(hào)處理綜合實(shí)驗(yàn)。

（2）教學(xué)方法

在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)硬件知識(shí)點(diǎn)教學(xué)過(guò)程中，對(duì)照高速記錄系統(tǒng)實(shí)例進(jìn)行講解，包括高速A/D、D/A，數(shù)據(jù)高速存儲(chǔ)、通信接口、人機(jī)接口等外圍電路，以及核心芯片F(xiàn)PGA、DSP（Digital Signal Processing，數(shù)字信號(hào)處理）的工作原理和技術(shù)難點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際信號(hào)采集、回放現(xiàn)場(chǎng)等設(shè)備操作，通過(guò)改變信號(hào)頻點(diǎn)、帶寬、設(shè)備采樣率等教學(xué)內(nèi)容設(shè)置，加深學(xué)生對(duì)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)硬件知識(shí)的理解，激發(fā)學(xué)生投身科研工作的興趣。

在數(shù)字信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，可利用信號(hào)分析設(shè)備對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，驗(yàn)證信號(hào)的準(zhǔn)確性，幫助學(xué)生深入分析和理解諧波、信噪比等特性，有助于學(xué)生改進(jìn)信號(hào)質(zhì)量。

在數(shù)字信號(hào)處理綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可利用信號(hào)分析設(shè)備對(duì)自己設(shè)計(jì)產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)的參數(shù)和質(zhì)量進(jìn)行分析，加深對(duì)調(diào)制信號(hào)的理解，并進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而產(chǎn)生更高質(zhì)量的信號(hào)。此外，通過(guò)對(duì)比自己和信號(hào)分析設(shè)備的解調(diào)結(jié)果，學(xué)生可改進(jìn)解調(diào)性能，更深入地理解解調(diào)方法。

2.應(yīng)用于數(shù)字通信課程

（1）教學(xué)知識(shí)點(diǎn)

?數(shù)字調(diào)制方法[11]知識(shí)點(diǎn)；

?自適應(yīng)均衡知識(shí)點(diǎn)。

（2）教學(xué)方法

在數(shù)字調(diào)制方法知識(shí)點(diǎn)教學(xué)過(guò)程中，可利用信號(hào)分析設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)分析調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等典型調(diào)制信號(hào)的頻譜、星座圖、眼圖等特性，加深學(xué)生對(duì)各類(lèi)典型調(diào)制信號(hào)特點(diǎn)和性能的理解。通過(guò)改變調(diào)制階數(shù)、符號(hào)速率、相位等參數(shù)，觀察分析其對(duì)信號(hào)特性帶來(lái)的影響。學(xué)生自行設(shè)計(jì)調(diào)制信號(hào)，利用信號(hào)分析設(shè)備分析調(diào)制信號(hào)的質(zhì)量，評(píng)估自己對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

在自適應(yīng)均衡知識(shí)點(diǎn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可在信號(hào)分析設(shè)備中選擇不同的均衡方法和算法模型，對(duì)比分析不同均衡方法的性能，深入理解典型均衡方法的工作原理和實(shí)際效果。

3.應(yīng)用于遙測(cè)遙控原理課程

（1）教學(xué)知識(shí)點(diǎn)

遙測(cè)遙控中調(diào)制解調(diào)知識(shí)點(diǎn)。

（2）教學(xué)方法

?實(shí)時(shí)分析：在授課過(guò)程中，利用信號(hào)分析設(shè)備對(duì)遙測(cè)遙控信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，觀察信號(hào)頻譜、星座圖，促進(jìn)學(xué)生對(duì)遙測(cè)遙控常用的調(diào)制解調(diào)信號(hào)特性加深認(rèn)識(shí)和理解，包括二進(jìn)制及多進(jìn)制相移鍵控?cái)?shù)字調(diào)制技術(shù)、偏移四相相移鍵控、連續(xù)相位調(diào)制等。利用信號(hào)分析設(shè)備實(shí)時(shí)測(cè)量遙測(cè)遙控信號(hào)的帶寬、碼速率、誤差向量幅度特征參數(shù)，深入分析理解其性能特點(diǎn)，以及遙測(cè)遙控系統(tǒng)對(duì)調(diào)制解調(diào)技術(shù)的特殊要求。

?仿真實(shí)驗(yàn)：利用信號(hào)記錄系統(tǒng)對(duì)遙測(cè)遙控信號(hào)進(jìn)行記錄，形成數(shù)據(jù)文件發(fā)放給學(xué)生。學(xué)生利用Matlab進(jìn)行遙測(cè)遙控譜分析、參數(shù)提取、信號(hào)解調(diào)等實(shí)驗(yàn)。

（三）專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)應(yīng)用

1.訓(xùn)練能力點(diǎn)

在畢業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際航天任務(wù)工作流程，參照典型航天任務(wù)崗位編組，組織引導(dǎo)學(xué)生親手操控衛(wèi)星測(cè)控站設(shè)備，完成實(shí)際在軌衛(wèi)星測(cè)控任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)完成實(shí)際任務(wù)的能力。

2.訓(xùn)練方法

任務(wù)過(guò)程中，讓學(xué)生通過(guò)信號(hào)分析設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)控信號(hào)質(zhì)量，掌控測(cè)控任務(wù)狀態(tài)，根據(jù)實(shí)時(shí)信號(hào)分析情況合理選擇測(cè)控站工作模式、設(shè)備參數(shù)等，提高測(cè)控任務(wù)完成質(zhì)量。

任務(wù)結(jié)束后，讓學(xué)生利用信號(hào)記錄系統(tǒng)回放任務(wù)過(guò)程中記錄的信號(hào)，進(jìn)行任務(wù)復(fù)盤(pán)。通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、定位故障、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加深對(duì)測(cè)控任務(wù)的理解。

四、取得的效益與后續(xù)改進(jìn)

（一）取得的成果

一是形成了一套實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)訓(xùn)練條件。將封閉的實(shí)裝設(shè)備改造為開(kāi)放的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，向?qū)W生提供測(cè)控信號(hào)處理核心原理內(nèi)容的展示、分析、處理等支持，滿(mǎn)足測(cè)控專(zhuān)業(yè)學(xué)生深入學(xué)習(xí)測(cè)控原理、開(kāi)展高水平專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的需求。

二是提升了已有衛(wèi)星測(cè)控站執(zhí)行航天任務(wù)的能力。在衛(wèi)星測(cè)控站原有功能的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了對(duì)中頻信號(hào)的高速記錄功能和實(shí)時(shí)分析功能，為提高航天測(cè)控任務(wù)的成功率、開(kāi)展任務(wù)復(fù)盤(pán)分析提供了重要條件。

三是形成了一套科研條件，為相關(guān)科研實(shí)驗(yàn)提供實(shí)采衛(wèi)星信號(hào)提高了可信度。

（二）推廣應(yīng)用前景

在人才培養(yǎng)方面，作為實(shí)裝訓(xùn)練系統(tǒng)，衛(wèi)星測(cè)控站能幫助培訓(xùn)對(duì)象理解掌握航天測(cè)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)原理知識(shí)和使用技能。通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和參與航天測(cè)控任務(wù)全流程演練，學(xué)生能夠掌握航天測(cè)控系統(tǒng)的組成原理和工作流程，還能培養(yǎng)第一任職崗位的任務(wù)執(zhí)行能力。

在科學(xué)研究方面，當(dāng)重要核心信號(hào)采集輸出后，則可開(kāi)展測(cè)控信號(hào)和數(shù)據(jù)處理等相關(guān)的前沿技術(shù)研究。

在參與任務(wù)方面，可為所承擔(dān)的航天測(cè)控任務(wù)提供測(cè)控信號(hào)記錄、問(wèn)題分析、故障定位等支持。

（三）后續(xù)改進(jìn)

因考慮到建設(shè)成本，目前僅對(duì)遙測(cè)中頻、數(shù)傳中頻2個(gè)節(jié)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行采集和分析，后續(xù)將進(jìn)一步增加信號(hào)采集節(jié)點(diǎn)，包括射頻部分放大、變頻、濾波等節(jié)點(diǎn)輸出信號(hào)，以及基帶數(shù)字部分均衡、放大、同步等節(jié)點(diǎn)處理結(jié)果，從而更加全面詳細(xì)地展示衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)工作的全過(guò)程和信號(hào)處理細(xì)節(jié)，為測(cè)控專(zhuān)業(yè)等多門(mén)課程教學(xué)提供更為廣泛的支持。

五、結(jié)語(yǔ)

本研究通過(guò)對(duì)現(xiàn)有衛(wèi)星測(cè)控站增設(shè)信號(hào)記錄系統(tǒng)和信號(hào)分析設(shè)備，構(gòu)建基于實(shí)采衛(wèi)星信號(hào)的教學(xué)平臺(tái)，能夠展示測(cè)控設(shè)備深層次原理、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)信號(hào)特性，將封閉的實(shí)裝設(shè)備改造為開(kāi)放的教學(xué)設(shè)施。教學(xué)實(shí)踐效果表明，該平臺(tái)功能、性能設(shè)計(jì)符合教學(xué)需求，教學(xué)應(yīng)用貫穿于測(cè)控專(zhuān)業(yè)全過(guò)程，覆蓋專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)、專(zhuān)業(yè)方向、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐等各類(lèi)教學(xué)任務(wù)，有效推動(dòng)了教學(xué)質(zhì)量的提升。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 丁丹，林存寶，謝晴.衛(wèi)星測(cè)控綜合訓(xùn)練環(huán)境的構(gòu)建與運(yùn)用[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2020（19）：21-23.

[2] 廖希，余翔，廖莎莎，等.衛(wèi)星通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與教學(xué)體系構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2019，36（10）：179-182.

[3] 廖希，余翔，廖莎莎，等.微波與衛(wèi)星通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)及教學(xué)方法探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2020，39（4）：133-137.

[4] 王爾申，趙珩，曲萍萍，等.基于“虛實(shí)結(jié)合”的衛(wèi)星導(dǎo)航課程教學(xué)方法研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2019，22（6）：74-77.

[5] 呂國(guó)成，李毅，金野.基于Hollis寬帶實(shí)時(shí)衛(wèi)星信道模擬平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016，33（10）：86-89.

[6] 常飛.衛(wèi)星地面站數(shù)傳資源配置優(yōu)化模型與算法研究[D].長(zhǎng)沙：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010.

[7] 劉蘊(yùn)才.遙測(cè)遙控系統(tǒng)（上）[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版，2000.

[8] 趙宏方，章思嚴(yán)，夏成竹，等.基于VPX總線架構(gòu)的一體化綜合測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J].宇航總體技術(shù)，2021，5（4）：14-21.

[9] 楊會(huì)成，王小雪.“離散對(duì)應(yīng)周期”在傅里葉變換理論教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電力教育，2010（27）：80-82.

[10] 王秋生，富立，王玲玲.面向工程實(shí)踐理念的“數(shù)字信號(hào)處理”課程建設(shè)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2020，42（4）：128-133.

[11] 趙永靜.基于VC的數(shù)字調(diào)制解調(diào)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].大連：大連海事大學(xué)，2016.

［責(zé)任編輯：劉鳳華］