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卫星通信日凌干扰及预报研究

 论文栏目:卫星通信论文     更新时间:2018/10/11 11:38:09   

【摘要】某船经常在太平洋、印度洋等海域航行,为了与陆地进行通信,利用同步地球卫星和外界联系是基本的方式,但是有时载波干扰会导致通信通断,岗位人员就要具体分析干扰是认为的还是自然现象导致,还是人为导致。本文重点介绍了日凌干扰对卫通链路的影响,分析了干扰和中断数学模型的建立、持续时长及持续天数的计算等内容,从而使卫通岗位人员能够对日凌干扰与预防有一个更加细致全面的的理解。

【关键词】卫星通信;日凌干扰;数学模型

引言

随着我国航天发射事业的迅猛发展,利用卫星通信起到的作用愈加明显,同步通信卫星的日凌干扰问题是关系通信链路性能可用性的一个重要因素。因此,对于卫星通信日凌干扰现象的分析与预报也显得愈加重要。本文结合相关资料,重点分析介绍了日凌干扰对卫通链路的影响、数学模型的建立、干扰和中断的持续时长及持续天数的计算等内容,从而使卫通技术人员能够对日凌干扰与预防有更细致全面的理解。

一、日凌现象的原理及链路影响分析

1.1日凌干扰的原理船载卫星通信地球站可以近似看作随地球的自转而运动,每年春秋分前后,在卫星绕地球运转的过程中,当太阳、地球和通信卫星运行到一条直线时,且卫星处于太阳和船载卫星通信地面站之间,此时,船载卫通站的天线抛物面对准卫星的同时也对准了太阳,造成太阳产生的强大电磁波直接投射在卫通站的天线波束范围之内,由于太阳产生的电磁波频谱很宽,相对船载站来说,太阳电磁波相当于一个巨大的噪声源,其远大于卫星转发器下行信号辐射功率,导致船载卫通系统接收信号的信噪比不同程度的下降,从而使通信质量有了一定的下降,这就是所谓的日凌干扰现象,通信质量严重恶化时导致通信链路性能质量下降甚至通信中断,这是日凌干扰最严重的情况,则为日凌中断。1.2链路影响分析卫通链路在日凌干扰或中断时所受到的影响是由于太阳造成天线接收系统的等效噪声温度增大,导致天线接收系统载噪比或恶化,引起卫星通信受到干扰或中断。

二、日凌干扰的数学模型建立

根据建立的模型,可以将日凌干扰的过程认为是太阳视面由东至西,太阳视面部分或者完全进入及离开船载卫通天线主瓣的运动过程。干扰开始于太阳视面运动到刚与卫通天线主瓣相交,当太阳视面完全进入天线主瓣内时,则认为中断开始,不完全在天线主瓣内时,则我们可以认为中断终止,完全离开天线主瓣内时,则认为干扰终止。干扰和中断的持续时长即认为是干扰和中断开始或者结束之间的时间差,其中包括干扰或中断持续天数和每天持续的时间长。2.1日凌干扰日期分析假设O为地心,同步通信卫星的位置为S,船载卫通站的位置为A,AO为同步轨道地心距,地球半径为OA,且OA与AB相互垂直。设∠α=∠SAB为船载卫通站天线仰角,∠β=∠ASB为天顶角。如果船载站B正好在赤道上,则天顶角β为0,因此只有在春分点和秋分点才会发生日凌,由于船载卫通站的经纬度时刻在发生变化,如果船载站的纬度增加,则天顶角随之增加,所以,当船载站在两极时,天顶角β为最大,为arctg(OB/OA)=8.6°,因此,假设不考虑天线的波瓣宽度,则日凌发生时,太阳的赤纬将小于8.6°,太阳赤纬的平均速度为0.257°/d,因此,日凌现象将会在春秋分前后34天内发生,其余条件相同的情况下,纬度越高,则发生日凌的日期越偏离春秋分点,因此,船载卫通站船位在北半球时,日凌发生在春分前或秋分后,反之,日凌发生在春分后或秋分前。2.2日凌干扰时间分析假设船载卫通站B在地球赤道上,经度为JDL,纬度为WDL,天线指向卫星,卫星的定点经度为WXL。因此,经度差β=JDL-WXL,则船载卫通站当地时间正午过后才会发生日凌,此时,与船载站当地时正午相差的时角T=α+β,因此,船载卫通站与卫星经度差愈小,发生日凌的时间距当地正午时愈接近,船载卫通站在卫星定点位置东面时,发生日凌现象的时间在正午后。反之,发生日凌现象的时间为正午前。

三、结束语

本文主要对日凌干扰日期、时间和持续时长进行了分析和预报。不过,日凌干扰是一种自然现象,所以对卫通链路的影响是不可避免的,但是随着航天发射事业的发展,对卫通链路的要求越来越高,这就要求我们技术人员要提前做好预防措施和应急预案。针对干扰不影响通信的情况下,可以与对端卫通站协商,适当抬高发射功率,避免通信中断,当发生日凌中断时,我们可以选择跟踪其他通信卫星来代替当前的通信卫星,确保通信业务,从而减少日凌现象对卫星通信业务的影响。

参考文献

[1]田兆平,一种改进的日凌预报程序原理及实现方法.江阴.2006

作者:李峰 李兵 陆纪杰 单位:中国卫星海上测控部

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