随着科学技术的突飞猛进,深空探测领域逐渐掀开自己神秘的面纱,世界各国都开始大力发展航天领域。目前我国的航天活动正处于向火星进发的关键时期,火星深空探测信道通信仿真系统的设计与实现对火星探测相关工程具有重要意义。本文首先对火星探测深空信道进行了参数分析及仿真,将信道分为三部分:星际空间段、火星近地段以及火星地表段,并分别对三段信道的影响因素进行详细分析。星际空间段主要分析了自由空间传播损耗、太阳闪烁、多普勒频移以及行星噪声等影响;火星近地段主要分析了火星大气、火星沙暴以及火星云层等影响;火星地表段则主要分析了障碍物绕射损耗影响,分别为单障碍物以及多障碍物场景,并使用射线跟踪法来进行结果比对。对三段信道进行建模分析,为仿真系统中的信道参数估算模块供了强有力的理论支撑。接着本文给出了仿真系统的指标性能需求以及功能需求,并在此基础上设计了软硬件构架并进行了详细论证,完成了一套集火星深空信道环境下信道参数建模分析计算功能和三维可视化功能于一体的通信仿真系统。然后,对软件仿真系统进行模块化设计与实现,它们分别是参数配置模块、参数估算模块、可视化模块和硬件驱动与程控模块等,并对这些模块进行详细的功能阐述并给出工作流程。最后,对火星深空通信信道仿真系统进行了软硬件联合调试,结果表明整个软件系统与底层硬件协同工作良好,能根据用户输入的信道参数对火星深空探测信道进行模拟并给出实时环绕器的轨道三维图像,所有指标符合设计要求,为以后火星探测系统的研制奠定了坚实基础。