衛(wèi)星通信日凌干擾及預(yù)報(bào)研究論文
【摘要】某船經(jīng)常在太平洋、印度洋等海域航行，為了與陸地進(jìn)行通信，利用同步地球衛(wèi)星和外界聯(lián)系是基本的方式，但是有時(shí)載波干擾會(huì)導(dǎo)致通信通斷，崗位人員就要具體分析干擾是認(rèn)為的還是自然現(xiàn)象導(dǎo)致，還是人為導(dǎo)致。本文重點(diǎn)介紹了日凌干擾對(duì)衛(wèi)通鏈路的影響，分析了干擾和中斷數(shù)學(xué)模型的建立、持續(xù)時(shí)長(zhǎng)及持續(xù)天數(shù)的計(jì)算等內(nèi)容，從而使衛(wèi)通崗位人員能夠?qū)θ樟韪蓴_與預(yù)防有一個(gè)更加細(xì)致全面的的理解。
【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信；日凌干擾；數(shù)學(xué)模型
引言
隨著我國(guó)航天發(fā)射事業(yè)的迅猛發(fā)展，利用衛(wèi)星通信起到的作用愈加明顯，同步通信衛(wèi)星的日凌干擾問題是關(guān)系通信鏈路性能可用性的一個(gè)重要因素。因此，對(duì)于衛(wèi)星通信日凌干擾現(xiàn)象的分析與預(yù)報(bào)也顯得愈加重要。本文結(jié)合相關(guān)資料，重點(diǎn)分析介紹了日凌干擾對(duì)衛(wèi)通鏈路的影響、數(shù)學(xué)模型的建立、干擾和中斷的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)及持續(xù)天數(shù)的計(jì)算等內(nèi)容，從而使衛(wèi)通技術(shù)人員能夠?qū)θ樟韪蓴_與預(yù)防有更細(xì)致全面的'理解。
一、日凌現(xiàn)象的原理及鏈路影響分析
1.1日凌干擾的原理船載衛(wèi)星通信地球站可以近似看作隨地球的自轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)，每年春秋分前后，在衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，當(dāng)太陽、地球和通信衛(wèi)星運(yùn)行到一條直線時(shí)，且衛(wèi)星處于太陽和船載衛(wèi)星通信地面站之間，此時(shí)，船載衛(wèi)通站的天線拋物面對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的同時(shí)也對(duì)準(zhǔn)了太陽，造成太陽產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁波直接投射在衛(wèi)通站的天線波束范圍之內(nèi)，由于太陽產(chǎn)生的電磁波頻譜很寬，相對(duì)船載站來說，太陽電磁波相當(dāng)于一個(gè)巨大的噪聲源，其遠(yuǎn)大于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器下行信號(hào)輻射功率，導(dǎo)致船載衛(wèi)通系統(tǒng)接收信號(hào)的信噪比不同程度的下降，從而使通信質(zhì)量有了一定的下降，這就是所謂的日凌干擾現(xiàn)象，通信質(zhì)量嚴(yán)重惡化時(shí)導(dǎo)致通信鏈路性能質(zhì)量下降甚至通信中斷，這是日凌干擾最嚴(yán)重的情況，則為日凌中斷。
1.2鏈路影響分析衛(wèi)通鏈路在日凌干擾或中斷時(shí)所受到的影響是由于太陽造成天線接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度增大，導(dǎo)致天線接收系統(tǒng)載噪比或惡化，引起衛(wèi)星通信受到干擾或中斷。
二、日凌干擾的數(shù)學(xué)模型建立
根據(jù)建立的模型，可以將日凌干擾的過程認(rèn)為是太陽視面由東至西，太陽視面部分或者完全進(jìn)入及離開船載衛(wèi)通天線主瓣的運(yùn)動(dòng)過程。干擾開始于太陽視面運(yùn)動(dòng)到剛與衛(wèi)通天線主瓣相交，當(dāng)太陽視面完全進(jìn)入天線主瓣內(nèi)時(shí)，則認(rèn)為中斷開始，不完全在天線主瓣內(nèi)時(shí)，則我們可以認(rèn)為中斷終止，完全離開天線主瓣內(nèi)時(shí)，則認(rèn)為干擾終止。干擾和中斷的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)即認(rèn)為是干擾和中斷開始或者結(jié)束之間的時(shí)間差，其中包括干擾或中斷持續(xù)天數(shù)和每天持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)。
2.1日凌干擾日期分析假設(shè)O為地心，同步通信衛(wèi)星的位置為S，船載衛(wèi)通站的位置為A，AO為同步軌道地心距，地球半徑為OA，且OA與AB相互垂直。設(shè)∠α=∠SAB為船載衛(wèi)通站天線仰角，∠β=∠ASB為天頂角。如果船載站B正好在赤道上，則天頂角β為0，因此只有在春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)才會(huì)發(fā)生日凌，由于船載衛(wèi)通站的經(jīng)緯度時(shí)刻在發(fā)生變化，如果船載站的緯度增加，則天頂角隨之增加，所以，當(dāng)船載站在兩極時(shí)，天頂角β為最大，為arctg(OB/OA)=8.6°，因此，假設(shè)不考慮天線的波瓣寬度，則日凌發(fā)生時(shí)，太陽的赤緯將小于8.6°，太陽赤緯的平均速度為0.257°/d，因此，日凌現(xiàn)象將會(huì)在春秋分前后34天內(nèi)發(fā)生，其余條件相同的情況下，緯度越高，則發(fā)生日凌的日期越偏離春秋分點(diǎn)，因此，船載衛(wèi)通站船位在北半球時(shí)，日凌發(fā)生在春分前或秋分后，反之，日凌發(fā)生在春分后或秋分前。
2.2日凌干擾時(shí)間分析假設(shè)船載衛(wèi)通站B在地球赤道上，經(jīng)度為JDL，緯度為WDL，天線指向衛(wèi)星，衛(wèi)星的定點(diǎn)經(jīng)度為WXL。因此，經(jīng)度差β=JDL-WXL，則船載衛(wèi)通站當(dāng)?shù)貢r(shí)間正午過后才會(huì)發(fā)生日凌，此時(shí)，與船載站當(dāng)?shù)貢r(shí)正午相差的時(shí)角T=α+β,因此，船載衛(wèi)通站與衛(wèi)星經(jīng)度差愈小，發(fā)生日凌的時(shí)間距當(dāng)?shù)卣鐣r(shí)愈接近，船載衛(wèi)通站在衛(wèi)星定點(diǎn)位置東面時(shí)，發(fā)生日凌現(xiàn)象的時(shí)間在正午后。反之，發(fā)生日凌現(xiàn)象的時(shí)間為正午前。
三、結(jié)束語
本文主要對(duì)日凌干擾日期、時(shí)間和持續(xù)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行了分析和預(yù)報(bào)。不過，日凌干擾是一種自然現(xiàn)象，所以對(duì)衛(wèi)通鏈路的影響是不可避免的，但是隨著航天發(fā)射事業(yè)的發(fā)展，對(duì)衛(wèi)通鏈路的要求越來越高，這就要求我們技術(shù)人員要提前做好預(yù)防措施和應(yīng)急預(yù)案。針對(duì)干擾不影響通信的情況下，可以與對(duì)端衛(wèi)通站協(xié)商，適當(dāng)抬高發(fā)射功率，避免通信中斷，當(dāng)發(fā)生日凌中斷時(shí)，我們可以選擇跟蹤其他通信衛(wèi)星來代替當(dāng)前的通信衛(wèi)星，確保通信業(yè)務(wù)，從而減少日凌現(xiàn)象對(duì)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的影響。
參考文獻(xiàn)
[1]田兆平，一種改進(jìn)的日凌預(yù)報(bào)程序原理及實(shí)現(xiàn)方法.江陰.2006
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