嵌入式系统在卫星通信设备中的应用研究

潘劼

摘要：卫星通信技术的出现，对人们的生活有着巨大的影响，它是展现我国综合国力迅速提高的重要标志。卫星通信技术利用自身高功率、高频段、多波束的优势，通过星间链路、星上处理、星上交换等，在大数据时代完成了海量传输视频、语音、数据等工作，以满足科学技术对海量数据的传输要求。

关键词：嵌入式系统;卫星通信设备;应用

引言

上世纪70年代，人们在数据传输、通讯和检测技术上对计算机提出了新的要求，通用计算机没有办法满足这个要求，一种全新的嵌入式系统由此产生。嵌入式系统具有很强的实时性，稳定性和硬件适应性，可以杰出地进行移植，且能供应强大的网路功能。嵌入式系统一般由计算机系统和执行装置组成，其中计算机系统是中心，有硬件层、中间层、系统软件层和软件层组成，满足各种不同的对象需求，现在嵌入式系统已经在我们的日常生活中广泛应用，小到遥控器达到工业仪器都能看到嵌入式系统的身影，嵌入式系统在不断完善和发展下，在人们生活中重要性提高。

1嵌入式系统概述

计算机在起初是一种昂贵、大型的设备，在应用过程中的关键功能就是计算大量数据，这在一定程度上对计算机的广泛应用造成了制约，而随着科技的快速发展，微型计算出现使计算机得以摆脱昂贵、大型特点，并且快速朝着便宜、体积小、可靠性高方面发展，而且在不同领域得到了广泛应用。现阶段，计算机不断朝着智能化，功能完善方面发展，一些研究人员将计算机合理地嵌入到了指定对象中，从而完成对不同对象的合理控制，进而可以使不同类型的嵌入对象能够具有不同的功能，这种更加智能化的计算机被称作嵌入式系统。从构成软件来说，嵌入系统主要包括操作系统、微处理器、应用程序等，将各项软件组合起来，从而使计算机在应用期间可以完成对嵌入对象的控制和管理。总体来说，嵌入系统是将计算机系统作为基础，对特定化设备对象进行合理控制。

2国产化嵌入式操作系统出現的问题

国外芯片和操作系统已占有全球相当大的市场，但普遍价格高昂，技术方面受制于人，国内一定要开发性能优越的具备完全自主知识产权的芯片和操作系统，这两项研究工作在国内起步晚，难度大，但是随着万物互联时代的到来，AI人工智能越来越热门，这成了国产嵌入式芯片和操作系统发展的良好契机。高实时性，高可靠性，高安全性以及开发极简式是操作系统研发者一直追求的目标。阿里巴巴公司自主研发的AliOSThings在保证实时性的同时，进行轻量化，更加方便开发者开发应用层程序;华为公司的麒麟芯片和鸿蒙操作系统已广泛应用于智能终端设备中，虽还未市场商用化，但其凭借高质量和高性能已成为国产开发的强心针;还有航天科工研究者们研发的天脉操作系统，秉承着未来计算机软件硬件都完全自主可控的坚定信念，将任务实时调度，资源时间/空间分区隔离等关键难点一一攻克，很多成果已经应用于机载项目，民用市场也已拓展;由中电某研究所计算研究院自主研发的ReWorks嵌入式操作系统和ReDe集成开发环境，与vxworks系统接口兼容，方便原有程序移植，目前已被应用于船舶电子。

3嵌入式系统在卫星通信设备中的应用

3.1卫星通信终端与地面管理站的交互

所研究的卫星移动终端监控方法是以大数据技术为基础，该技术有收集卫星移动通信终端运行时所产生的各种监测数据的功能，由通信终端的监测模块来完成。所收集的数据信息主要是较为稳定的系统运行数据，这些信息有通信终端的开机时间、用电情况、进入网络的时间，另外还包括不定时的用户操作终端信息和终端在运行时产生的意外情况。这些信息有终端用户的位置变化情况、卫星通信终端正确入网之后的待机运行情况。卫星会接收到这些信息数据，并传递到位于地面的大数据计算中心。考虑到安全方面的问题，这个过程不会使用GPS。在接收到相关的数据信息之后，就要对信息集群进行分析，有Hadoop和Spark，面向不同用户的实际需求，对数据进行处理，在大数据中心的前端展示有价值的信息，同时也把这些数据反馈给卫星终端的用户。如此一来就能在前端和后端同时实现对卫星移动通信终端的监测。从实际的应用情况来看，卫星终端用户集群会与卫星通信地面管理站产生进行沟通和交流，在这个交互的过程中，需要依靠多种结构，主要包括卫星移动通信终端、卫星通信地面管理站、卫星网络。就卫星移动通信终端而言，主要由监测模块、卫星地面管理站和大数据业务模块组成。

3.2设置合理的卫星轨道系统

在卫星通信中最大的问题就是如果卫星离地球太远，那么地位之间的通信就非常的不方便。不管是任何一个国家，加强在卫星轨道方面的研究，对于整个卫星和地球的通信系统研究都有着很重要的作用，也可以让国家在这一方面的研究领先于其他国家。因为距离合理的卫星轨道系统不仅可以提高研究效率，也可以提高信息的传输速度。但是现在在发展过程中最大的弊端就是一旦轨道设置太远，卫星获取的信息不能很畅快的传输到地球上，对于这个问题，目前最常用的解决方法就是在高轨道卫星和地球中间再发射一批低轨道卫星，在二者之间起到信息接收和中转的作用。不仅提高了信息的接收效率和速度，也可以增加监视的面积。

3.3卫星通信设备信号无缝覆盖

伴随着LEO卫星蜂窝网突飞猛进的发展和进步，无论是卫星通信的频率资源方面，还是有关通信容量方面，都得到了显著的提高，与此同时，还实现了用户端应用成本费用的显著减少，促使卫星通信无缝覆盖工作的顺利完成，在国际市场中，其具备更加广泛的发展空间。然而，我国的具体情况却与其有所差别，关于我国民用通信市场方面，其中占据比例比较高的是地面蜂窝网，所以，当卫星通信与因特网产生互联之后，其竞争力逊色于地面蜂窝网。当前，相比较于地面蜂窝网，卫星通讯中的可用频率资源具备比较低的覆盖密度。虽然关于卫星通讯与因特网的接入工作方面，国外企业所投入的资金、人力与物力资源非常多，在未来的国际通讯市场中，其可能具备比较大的优势之处，然而，在短时间内基本不会对我国市场较大影响。

4嵌入式系统发展趋势

目前，嵌入式已经广泛应用和发展，嵌入式与物联网结合给我们提供了更多元化的功能应用，公共交通、智能设备、先进医疗设施无一不再给我们提供便利和更高水准的服务，我们的社会标准都得以高效的提高，生活质量得到有效的保障。我国的技术与其他发达最先进的技术之间存在很大的差距，在今后的发展过程中，我们要明白自身的优势和劣势，将优势发展下去变成最先进的科技，学习国外先进的技术理念补齐不足，做到取长补短，让我国科技引领前沿。

结束语

综上所述，卫星通信的发展是未来信息科技发展的一大趋势，可以有效地加强全球化、信息化的脚步和进程。而且消费者的消费习惯、需求等也在随着卫星通信技术的发展而提高，需要进一步加强相关技术，促进各个领域和行业的发展。除此之外，关于卫星通信的产业化发展方面，我国政府部门应当强化有关认识，大力扶持有关企业的发展，注重对卫星通信产业化的发展起到良好的推动作用。

参考文献

[1]何晓亮，李刚.探究嵌入式系统在卫星通信设备中的应用研究[J].新技术新产品，2019，66（24）：113-114.

[2]许国强.嵌入式系统在卫星通信设备中的应用研究[J].南方农机，2019，50（23）：230-231.

[3]徐玉菁，郁佳佳.嵌入式系统在卫星通信设备中的应用研究研究[J].信息与电脑（理论版），2019，31（18）：116-118.