CN112671453A - 低轨星座的电磁态势建模方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低轨星座的电磁态势建模方法和装置，包括：建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型；获取低轨星座的星历信息、地理信息和气象信息；根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的自由空间传播损耗模型。本发明实现了低轨星座的低轨星座的电磁态势建模，可以对卫星电磁发射进行高精度评估。
Description
技术领域
本发明涉及低轨巨型星座的电磁发射技术领域，尤其涉及一种低轨星座的电磁态势建模方法和装置。
背景技术
当前国内外低轨星座系统发展势头迅猛，O3b、OneWeb、starlink、Teleost、LeoSat等低轨卫星互联网系统处于规划、部署或运营状态，这些低轨星座系统为全球覆盖星座，不同星座系统卫星覆盖波束相互叠加，则会带来频谱态势的复杂化，给其他系统带来干扰隐患。随着各星座系统的部署运营，地球所处电磁环境将变得极为复杂多变、电磁干扰情况发生的频次和程度将更为严重。
当前国外已有众多关于电磁或射频分析的软件产品。比较典型的有电磁发射评估及可视化软件有Keyhole Radio、Terrain Analysis Package和Online RF propagationsimulation software等。
Keyhole RadioTM是一个运行在谷歌地图上的无线射频插件，用户仅需在谷歌地图上打开Keyhole Markup Language(KML)就可以使用该软件。通过该软件可以显示3D地形数据、无线模型、天线类型以及地面杂波。
Terrain Analysis Package(TAPTM)的射频传播仿真软件，基于地图进行可视化展示，通过接入全球高度、陆地覆盖以及建立数据库进行射频分析，可以进行无线传输网点评估、射频路径速览、无线覆盖预测分析、相邻信道干扰研究、微波链路设计。
Online RF propagation simulation software是一款为业余无线电设计的无线电传播预测工具，旨在通过调整无线移动中的发动机使其充当一个在线射频工具在网页上运行，它使用数字地理信息和一个数学模型在两个固定的站点或者在一个固定的站点与一个移动的无线覆盖区域之间进行无线传输仿真，数字地理信息包含两个数据库：海拔和陆地覆盖，这些数据库处于服务器上且容量高达198千兆字节。
但上述电磁态势分析软件，态势分析的计算繁琐，传播损耗计算不精准，对于巨型星座系统实用度不高。
发明内容
基于上述原因，本发明实施例提供一种低轨星座的电磁态势建模方法和装置。
本发明实施例的第一方面，提供一种低轨星座的电磁态势建模方法，包括：
建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型；
获取低轨星座的星历信息、地理信息和气象信息；
根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗。
可选的，所述建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型，包括：
根据
建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型G(θ,φ)；其中，A为对应的所述卫星辐射源的天线孔径面积，γ为天线的工作波长，δ为辐射加权孔径效率系数，ρ(θ,φ)在扫描角度(θ,φ)处阵元失配时反射系数的振幅，Rloss为波束形成网络的综合欧姆损耗，θ、φ分别为阵面球坐标系下的俯仰角和方位角，e(θ,φ)为阵元因子，E(θ,φ)为阵因子。
可选的，所述阵因子，包括：
根据
确定对应的所述卫星辐射源的阵因子E(θ,φ)；其中，Nx表示x方向的阵元数，Ny表示y方向的阵元数，m表示x方向的第m个阵元，n表示y方向的第n个阵元，dx、dy分别为x、y方向上相邻阵元的间距，k为波位数，Imn为加权系数，
(θ0,φ0)为对应的所述卫星辐射源的初始相位。
可选的，所述建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型，包括：
建立低轨星座中每个卫星辐射源的初始波束方向图；
根据实际星座系统中各波束方向图的主瓣宽度、旁瓣位置及旁瓣电平的参数要求，调整所述初始波束方向图的振元参数或权值，得到对应的所述卫星辐射源的波束方向图模型。
可选的，所述根据实际星座系统中各波束方向图的主瓣宽度、旁瓣位置及旁瓣电平的参数要求，调整所述初始波束方向图的振元参数或权值，得到对应的所述卫星辐射源的波束方向图模型，包括：
根据实际星座系统中各波束方向图的主瓣宽度、旁瓣位置及旁瓣电平的参数要求，调整所述初始波束方向图的振元参数或权值；
对调整后的所述初始波束方向图进行坐标旋转，得到对应的所述卫星辐射源在各个指向上的波束方向图模型。
可选的，所述根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗，包括：
建立每个所述卫星辐射源的自由空间传播模型；其中，根据
确定所述自由空间传播模型中与发射机距离为d的天线的接收功率Pr(d)，Pt为发射功率，Gt为发射天线增益，Gr为接收天线增益，L为与传播无关的系统损耗因子，γ为天线的工作波长；
根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，基于所述自由空间传播模型计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗。
可选的，所述电波传播路径损耗包括：
云雾引起的传播路径损耗、雨雪引起的传播路径损耗和遮挡引起的传播路径损耗中的至少一种。
本发明实施例的第二方面，提供一种低轨星座的电磁态势建模装置，包括：
辐射源模型建立模块，用于建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型；
信息获取模块，用于获取低轨星座的星历信息、地理信息和气象信息；
传输损耗计算模块，用于根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗。
本发明实施例的第三方面，提供一种低轨星座的电磁态势建模装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述实施例的第一方面提供的任一项所述的低轨星座的电磁态势建模方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例的第一方面提供的任一项所述的低轨星座的电磁态势建模方法的步骤。
本发明实施例的低轨星座的电磁态势建模方法和装置与现有技术相比存在的有益效果是：
本发明先建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型；然后获取低轨星座的星历信息、地理信息和气象信息，根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的自由空间传播损耗模型，实现了低轨星座的低轨星座的电磁态势建模，并对卫星电磁发射损耗进行高精度评估。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种低轨星座的电磁态势建模方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例提供的低轨星座电磁发射系统评估的示意图；
图3是本发明实施例提供的全球低轨卫星辐射源建模方法及数据处理融合方法的实现流程示意图；
图4是本发明实施例提供的一种低轨星座的电磁态势建模装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种低轨星座的电磁态势建模装置的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参见图1，为本实施例提供的低轨星座的电磁态势建模方法的一个实施例实现流程示意图，详述如下：
步骤S101，建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型。
在低轨卫星互联网系统中，卫星星座数目巨大、不同星座系统卫星覆盖波束相互叠加，带来了频谱态势的复杂化，而现有的电磁态势评估系统考虑的影响因素比较单一，为准确量化评估低轨卫星系统的电磁干扰，本实施例通过研究低轨星座卫星系统的电磁发射模型，结合气象影响因素以及轨道运动学，研究电磁发射覆盖范围的动态分析法，即通过辐射源建模(波束方向图建模)和传播路径损耗建模，实现低轨星座卫星电磁发射的高精度评估计算，适用于巨星星座电磁发射领域，特别适用于电磁发射辐射源评估以及在不同环境下的链路衰减评估。
如图2所示，为本实施例的辐射源建模的设计结构，即每个卫星辐射源的波束方向图建模。具体的，先针对各低轨星座系统的波束辐射源特点进行研究，将众多辐射源归结为若干典型波束方向图生成模型类别，其次根据实际星座系统各波束方向图的主瓣宽度，旁瓣位置及旁瓣电平等特性参数要求，调整相应波束生成模型的振元参数或权值以迭代生成目标形状的方向图，然后根据各波束的指向性要求，对相应的权值调整后的方向图模型进行坐标旋转进而生成各个指向上的波束方向图，所有星座系统和卫星波束辐射源模型建模依次进行，从而实现对整个星座系统辐射源建模。
在一个实施例中，步骤S101所述的建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型，包括：
根据
建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型G(θ,φ)，即每个卫星辐射源的天线的电压方向图；其中，A为对应的所述卫星辐射源的天线孔径面积，γ为天线的工作波长，δ为辐射加权孔径效率系数，ρ(θ,φ)在扫描角度(θ,φ)处阵元失配时反射系数的振幅，Rloss为波束形成网络的综合欧姆损耗，θ、φ分别为阵面球坐标系下的俯仰角和方位角，e(θ,φ)为阵元因子，E(θ,φ)为阵因子，如图3。
实际方向图计算中，一般阵元因子e(θ,φ)可以看作一个近似全向阵元的辐射图，即e(θ,φ)≈1，而失配及欧姆总损耗总和为1-|ρ(θ,φ)|-Rloss，一般在0.6～0.8之间取值，由此可以得出波束形状由阵因子决定。
可选的，根据
确定对应的所述卫星辐射源的阵因子E(θ,φ)，即一个由(2Nx+1)×(2Ny+1)个阵元组成的平面阵，其阵因子为E(θ,φ)；其中，Nx表示x方向的阵元数，Ny表示y方向的阵元数，m表示x方向的第m个阵元，n表示y方向的第n个阵元，dx、dy分别为x、y方向上相邻阵元的间距，k为波位数，Imn为加权系数，
(θ0,φ0)为对应的所述卫星辐射源的初始相位。
上述通过调整相应波束方向图模型的阵元参数或权值，以迭代生成目标形状的方向图，然后根据各波束的指向性要求相对应的权值，调整后的方向图模型进行坐标旋转进而生成各个指向上的波束方向图，可适用于复杂的、巨型的卫星星座系统。
在一个实施例中，步骤S101所述的建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型，包括：
建立低轨星座中每个卫星辐射源的初始波束方向图；
根据实际星座系统中各波束方向图的主瓣宽度、旁瓣位置及旁瓣电平的参数要求，调整所述初始波束方向图的振元参数或权值，得到对应的所述卫星辐射源的波束方向图模型。
可选的，所述根据实际星座系统中各波束方向图的主瓣宽度、旁瓣位置及旁瓣电平的参数要求，调整所述初始波束方向图的振元参数或权值，得到对应的所述卫星辐射源的波束方向图模型，包括：
根据实际星座系统中各波束方向图的主瓣宽度、旁瓣位置及旁瓣电平的参数要求，调整所述初始波束方向图的振元参数或权值；
对调整后的所述初始波束方向图进行坐标旋转，得到对应的所述卫星辐射源在各个指向上的波束方向图模型。
具体的，本实施例将众多辐射源归结为若干典型波束方向图生成模型类别，例如可以使用圆形点波束方向图进行建模，并使用简化的数字模型计算方法，例如通过天线方向图的乘积原理使得在数据处理及运算中得到较大的优化，提高计算速度。其次，根据实际星座系统各波束方向图的主瓣宽度，旁瓣位置及旁瓣电平等特性参数要求，调整相应波束生成模型的振元参数或权值以迭代生成目标形状的方向图。最后根据各波束的指向性要求，对相应的权值调整后的方向图模型进行坐标旋转，进而生成各个指向上的波束方向图，所有星座系统和卫星波束辐射源模型建模依次进行，从而实现对整个星座系统辐射源建模。
步骤S102，获取低轨星座的星历信息、地理信息和气象信息。
由于卫星辐射源时刻处于运动状态，造成星地电波传播路径长短和路径环境影响情况也时刻处于变化状态，在对传播路径损耗计算过程中应综合考虑自由空间传播损耗、云雨雪雾等不同气象条件下的传播损耗，以及树木、建筑物、山体遮挡等不同地理环境损耗影响。为此，本实施例对上述多种传播介质下的损耗模型进行建模，并在实际计算过程中根据星座的星历信息、波束方向图、地理信息和气象预报结果，计算各波束到达地面时所处的地形环境和气象状态，进而在自由空间传播损耗模型基础上，根据实际传播路径情况叠加考虑其他损耗模型的影响，实现对电波传播路径损耗的评估计算。
步骤S103，根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗。
具体的，本实施例可以根据卫星辐射源的星历信息和波束方向图模型，建立初始的自由空间传播模型，该初始模型可以用于预测接收机和发射机之间完全无阻挡的视距路径时的接受信号场强。然后再根据地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗。
可选的，所述根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗，包括：
建立每个所述卫星辐射源的自由空间传播模型；其中，根据
确定所述自由空间传播模型中与发射机距离为d的天线的接收功率Pr(d)，Pt为发射功率，Gt为发射天线增益，Gr为接收天线增益，L为与传播无关的系统损耗因子，γ为天线的工作波长。
根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，基于所述自由空间传播模型计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗。
传播源建模中，由于卫星辐射源时刻处于运动状态，造成星间/星地电波传播路径长短和路径环境实时变化，所以需要根据星座的星历信息、波束方向图、地理信息和所述气象信息进行动态评估星地/星间电波传播路径损耗。
自由空间传播模型用于预测接收机和发射机之间是完全无阻挡的视距路径时的接受信号场强。卫星通信系统和微波视距无线链路是典型的自由空间传播，与大多数大尺度无线电波传播类型相似，自由空间模型预测接收功率的衰减可以为T-R距离的函数(幂函数)，即接收机功率随T-R距离的平方衰减与距离的关系为20db/10倍程。
可选的，所述电波传播路径损耗包括：
云雾引起的传播路径损耗、雨雪引起的传播路径损耗和遮挡引起的传播路径损耗中的至少一种。
云、雾衰减可以用经验公式来计算，
式中f作为工作频率，
为能见度。国际上对能见度的规定：密雾<50m、浓雾
轻雾200m至500m，密雾引起的电波衰落与大雨、中雨近似，浓雾与小雨近似，淡雾可以忽略不计。
具体的，在100MHZ以下的低频段，电离层中的自由电子或离子的吸收起主要作用；在15～35GHZ频段，水蒸气的吸收起主要作用；在50～70GHZ之间的频段内，主要是氧分子的吸收起支配作用；在10GHZ以上频段大气吸收损耗。当无线电波在大气中的传播距离为X0时，由氧分子和水蒸汽分子引起的吸收损耗可以表示为：
其中，X0为路径长度，γ0和γw分别表示两个正交方向上的分量。
为了便于计算，本实施例根据
La＝γ∝L0+γwwLw(db)
确定云雾引起的传播路径损耗；其中γ∝、γww分别为标准大气中氧气和水分子吸收的系数(db/km)，L0、Lw分别为氧气和水蒸汽的等效路径长度。等效路径长度是指电波在密度不便的假想气体中传播，其衰减值与在实际大气中的衰减值相等时的距离，一般对穿过大气层的卫星通信来说L0约为4KM，Lw约为2KM。
大气中的雨、雪、雾等水粒子的直径大小和电磁波工作波长在同一个量级，极易散射微波中的能量，造成散射衰减。当前电波投射到这些水粒子时，粒子内部的自由电子散射和束缚电荷将受到外界电场力作用受迫振动。若水离子的半径远小于电磁波的波长，则整个水粒子上的电磁场可视为均匀分布，它可以看成一个等效的看成一个电偶极子，它随外场频率振荡产生二次辐射。另一方面，由于水粒子内部分子之间相互作用产生阻尼效应，使一部分电磁波功率转化成热能从而被消耗，这就形成了电波能量的吸收。无论是吸收还是散射作用，其效果都使电波在传播方向受到衰减，就雨、雪、雾而言，降雨影响衰减最为严重。
10GHZ以下频段降雨衰减不太严重，在5.8GHZ，16mm/h的降雨量下衰减仅为0.18db/Km；而对于Ka频段，即使4mm/h的降雨量也会引起0.5dB/Km衰减，即降雨量是Ka频段毫米波通信的主要障碍。卫星通信链路的降雨衰减可以有多个方法来进行估计，本实施例基于降雨的雨滴形状、雨滴尺寸分布、雨滴温度等参数，根据米尔散射理论(Classical MieScattering Theory)在降雨率R和衰减率γ之间建立一定关系，有γ＝kRα(dB/km)，k和α是用于对雨衰统计特性的估计，包括线性极化的估计，可以得出：
k＝[kH+kV+(kH-kV)cos2θcos2τ]/2
α＝[kHαH+kVαV+(kHαH-kVαV)cos2θcos2τ]/2
其中，θ为路径的倾角，τ为相对水平的极化角，kH、kV分别为幅度的水平和垂直分量，αH、αV分别为相位的水平和垂直分量。
进一步地，降雪对卫星通信信号的衰减中，由降雪引起的衰减强度可以近似的表示为衰减强度＝7.47*10-5f*I*(1+5.77*10-5f-310.6)，式中的f为工作频率，I为降雪强度，即每小时在单位容积内积雪融化成水的高度。通过该式计算时，第二项通常可以忽略，在15GHZ以下，只有中等强度(4mm/h)以上的雪才会有一定的影响。
遮挡损耗，尤其是树木遮挡对信号的衰减尤为严重。卫星移动通信具有机动性，电波传播途中可能会遇到树木阻挡，接收到的信号被阴影遮蔽而受到衰减。树木阻挡的衰减量决定于树叶和枝干的浓密度以及电波穿越树冠的路径长度。Goldhirsh和Vogel实测的单棵树木在870MHz(右旋圆极化传输)的衰减量为：最大衰减量14.3dB，平均衰减量10.6dB，最大衰减系数1.8dB/m，平均衰减系数1.3dB/m。测试条件是树木枝叶丰满，衰减系数用电波穿越树冠的路径长度计算，路径长度用测试仰角、树的大小以及与接收天线的相对几何关系估算出来。另外1990年在Michigan进行的以1.6GHz电波50°仰角穿越单棵红松树冠，测得穿越树冠的路径近似5.2m，水平和垂直极化的衰减分别为9.3dB和9.2dB，平均衰减系数为1.8dB/m。
上述低轨星座的电磁态势建模方法，通过研究低轨星座卫星系统的电磁发射模型，结合气象影响因素以及轨道运动学，研究电磁发射覆盖范围的动态分析法，即通过辐射源建模(波束方向图建模)和传播路径损耗建模，实现低轨星座卫星电磁发射的高精度评估计算，适用于巨星星座电磁发射领域，特别适用于电磁发射辐射源评估以及在不同环境下的链路衰减评估。
本领域技术人员可以理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的低轨星座的电磁态势建模方法，本实施例提供了一种低轨星座的电磁态势建模装置。具体参见图4，为本实施例中低轨星座的电磁态势建模装置的结构示意图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
所述低轨星座的电磁态势建模装置主要包括：辐射源模型建立模块110、信息获取模块120和传输损耗计算模块130。
辐射源模型建立模块110用于建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型。
信息获取模块120用于获取低轨星座的星历信息、地理信息和气象信息。
传输损耗计算模块130用于根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗。
上述低轨星座的电磁态势建模装置，实现了低轨星座的低轨星座的电磁态势建模，可以对卫星电磁发射进行高精度评估。
本实施例还提供了一种低轨星座的电磁态势建模装置100的示意图。如图5所示，该实施例的低轨星座的电磁态势建模装置100包括：处理器140、存储器150以及存储在所述存储器150中并可在所述处理器140上运行的计算机程序151，例如低轨星座的电磁态势建模方法的程序。
其中，处理器140在执行存储器150上所述计算机程序151时实现上述低轨星座的电磁态势建模方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至103。或者，所述处理器140执行所述计算机程序151时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块110至130的功能。
示例性的，所述计算机程序151可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器150中，并由所述处理器140执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序151在所述低轨星座的电磁态势建模装置100中的执行过程。例如，所述计算机程序151可以被分割成辐射源模型建立模块110、信息获取模块120和传输损耗计算模块130，各模块具体功能如下：
辐射源模型建立模块110用于建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型。
信息获取模块120用于获取低轨星座的星历信息、地理信息和气象信息。
传输损耗计算模块130用于根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗。
所述低轨星座的电磁态势建模装置100可包括，但不仅限于处理器140、存储器150。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是低轨星座的电磁态势建模装置100的示例，并不构成对低轨星座的电磁态势建模装置100的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述低轨星座的电磁态势建模装置100还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器140可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器150可以是所述低轨星座的电磁态势建模装置100的内部存储单元，例如低轨星座的电磁态势建模装置100的硬盘或内存。存储器150也可以是所述低轨星座的电磁态势建模装置100的外部存储设备，例如所述低轨星座的电磁态势建模装置100上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器150还可以既包括所述低轨星座的电磁态势建模装置100的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器150用于存储所述计算机程序以及低轨星座的电磁态势建模装置100所需的其他程序和数据。所述存储器150还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模型的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低轨星座的电磁态势建模方法，其特征在于，包括：
建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型；
获取低轨星座的星历信息、地理信息和气象信息；
根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗。
2.如权利要求1所述的低轨星座的电磁态势建模方法，其特征在于，所述建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型，包括：
根据
建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型G(θ,φ)；其中，A为对应的所述卫星辐射源的天线孔径面积，γ为天线的工作波长，δ为辐射加权孔径效率系数，ρ(θ,φ)在扫描角度(θ,φ)处阵元失配时反射系数的振幅，Rloss为波束形成网络的综合欧姆损耗，θ、φ分别为阵面球坐标系下的俯仰角和方位角，e(θ,φ)为阵元因子，E(θ,φ)为阵因子。
3.如权利要求2所述的低轨星座的电磁态势建模方法，其特征在于，所述阵因子，包括：
根据
确定对应的所述卫星辐射源的阵因子E(θ,φ)；其中，Nx表示x方向的阵元数，Ny表示y方向的阵元数，m表示x方向的第m个阵元，n表示y方向的第n个阵元，dx、dy分别为x、y方向上相邻阵元的间距，k为波位数，Imn为加权系数，
(θ0,φ0)为对应的所述卫星辐射源的初始相位。
4.如权利要求1所述的低轨星座的电磁态势建模方法，其特征在于，所述建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型，包括：
建立低轨星座中每个卫星辐射源的初始波束方向图；
根据实际星座系统中各波束方向图的主瓣宽度、旁瓣位置及旁瓣电平的参数要求，调整所述初始波束方向图的振元参数或权值，得到对应的所述卫星辐射源的波束方向图模型。
5.如权利要求4所述的低轨星座的电磁态势建模方法，其特征在于，所述根据实际星座系统中各波束方向图的主瓣宽度、旁瓣位置及旁瓣电平的参数要求，调整所述初始波束方向图的振元参数或权值，得到对应的所述卫星辐射源的波束方向图模型，包括：
根据实际星座系统中各波束方向图的主瓣宽度、旁瓣位置及旁瓣电平的参数要求，调整所述初始波束方向图的振元参数或权值；
对调整后的所述初始波束方向图进行坐标旋转，得到对应的所述卫星辐射源在各个指向上的波束方向图模型。
6.如权利要求1所述的低轨星座的电磁态势建模方法，其特征在于，所述根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗，包括：
建立每个所述卫星辐射源的自由空间传播模型；其中，根据
确定所述自由空间传播模型中与发射机距离为d的天线的接收功率Pr(d)，Pt为发射功率，Gt为发射天线增益，Gr为接收天线增益，L为与传播无关的系统损耗因子，γ为天线的工作波长；
根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，基于所述自由空间传播模型计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗。
7.如权利要求1所述的低轨星座的电磁态势建模方法，其特征在于，所述电波传播路径损耗包括：
云雾引起的传播路径损耗、雨雪引起的传播路径损耗和遮挡引起的传播路径损耗中的至少一种。
8.一种低轨星座的电磁态势建模装置，其特征在于，包括：
辐射源模型建立模块，用于建立低轨星座中每个卫星辐射源的波束方向图模型；
信息获取模块，用于获取低轨星座的星历信息、地理信息和气象信息；
传输损耗计算模块，用于根据每个所述卫星辐射源的波束方向图模型、所述星历信息、所述地理信息和所述气象信息，计算对应的所述卫星辐射源的波束到达地面时的电波传播路径损耗。
9.一种低轨星座的电磁态势建模装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的低轨星座的电磁态势建模方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的低轨星座的电磁态势建模方法的步骤。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113420932A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-21 | 中国科学院国家天文台 | 卫星星座观测影响评估方法、装置、设备及介质 |
| CN114026905A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-02-08 | 北京小米移动软件有限公司 | 信息传输方法、装置、通信设备和存储介质 |
| CN114679231A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-06-28 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 一种获取天基射频地图的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105676166A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-06-15 | 中国人民解放军理工大学 | 基于星载可移点波束天线的地面辐射源定位方法 |
-
2020
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105676166A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-06-15 | 中国人民解放军理工大学 | 基于星载可移点波束天线的地面辐射源定位方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 席超等: ""低轨星座系统电磁发射可视化技术研究"", 《电子测试》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113420932A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-21 | 中国科学院国家天文台 | 卫星星座观测影响评估方法、装置、设备及介质 |
| CN113420932B (zh) * | 2021-06-30 | 2023-11-24 | 中国科学院国家天文台 | 卫星星座观测影响评估方法、装置、设备及介质 |
| CN114026905A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-02-08 | 北京小米移动软件有限公司 | 信息传输方法、装置、通信设备和存储介质 |
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| CN114679231A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-06-28 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 一种获取天基射频地图的方法 |
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