一种基于卫星通信的全景波束构建方法、系统、设备和介质技术方案

本申请提供了一种基于卫星通信的全景波束构建方法、系统、设备和介质，其中，该方法包括应用于地面站，所述方法包括：模拟卫星调制的历史下行数据；对模拟卫星调制的下行数据进行解调，得到设定数量航天器对应的解调参数；获取卫星调制的实时下行数据，基于解调参数对实时调制的下行数据进行解调，得到实时调制的下行数据中携带的设定数量航天器的信号特性数据。本申请中，通过仿真实际场景获得地面站设备所需要的解调参数，并基于获取的解调参数改进相应的地面站设备，基于改进后的地面站设备能够实现了静态全景波束的布设，使得与地面站设备通信的通信卫星能够覆盖其覆盖范围内的所有航天器，实现了与地面站通信的用户中心与每一个航天器的实时通讯。

A Panoramic Beam Construction Method, System, Equipment and Media Based on Satellite Communication

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星通信的全景波束构建方法、系统、设备和介质
本申请涉及航天器测控通信
，具体而言，涉及一种基于卫星通信的全景波束构建方法、系统、设备和介质。
技术介绍
目前，在卫星通信领域，通过卫星天线设计的有限的返向和前向波束，实现不同空域航天器的数据传输，并且实现卫星与地面站的通信。但是，目前受限于星载设备的能力，通信卫星天线生成的有限个波束，仅能同时为多个不同空域航天器提供低速率返向数据传输服务和一个空域航天器提供低速前向数据传输服务。通信的一般流程为：目标用户通过返向波束将通讯数据传输给卫星；卫星将接收到的目标用户的通讯数据下行发送给地面站，地面站将接收到的目标用户的通讯数据进行处理，从而得到目标用户的运行状态；当地面站需要向目标用户发送任务时，地面站将通讯数据上行发送给卫星，卫星将接收到的携带有任务信息的通讯数据通过前向波束发送给目标用户，目标用户接收到上述通讯数据后执行相应的任务。在该过程中只能对该时刻卫星通信范围内的目标用户进行服务，若想为更多用户提供服务，只能运用S频段多址波束即时电扫的特点，采用空分和码分的方式为更多的用户提供服务。当存在未处于卫星通信范围内的多个目标用户同时请求服务时，仅能通过上述即时电扫的方式，会导致目标用户的请求不能及时被响应，影响通信的速度与效率。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种基于卫星通信的全景波束构建方法、系统、设备和介质，通过进行波束的布设，形成静态覆盖的全景波束，以提高卫星通信的效率。第一方面，本申请实施例提供了一种基于卫星通信的全景波束构建方法，其中，所述方法应用于地面站，包括：模拟卫星调制的历史下行数据，其中，所述历史下行数据包括所述卫星覆盖范围内所有航天器发射的信号特性数据；对所述模拟卫星调制的下行数据进行解调，得到设定数量航天器对应的解调参数；其中，所述解调参数为所述地面站中的解调参数，该解调参数用于对卫星调制后的下行数据进行解调；获取卫星调制的实时下行数据，基于所述解调参数对所述卫星调制的实时下行数据进行解调，得到所述卫星调制的实时下行数据中携带的设定数量航天器的信号特性数据。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，对所述模拟卫星调制的下行数据进行解调，得到设定数量航天器对应的解调参数，所述方法具体包括：根据相控阵天线相对于目标覆盖区域内每个波束覆盖区域的中心位置，计算出每个波束对应的数字波束形成DBF权系数；根据预设条件，调整每个波束对应的数字波束形成DBF权系数，直到满足预设条件为止，得到调整后的每个波束对应的数字波束形成DBF权系数，其中，所述预设条件为相邻波束交叠的电平限制以及目标覆盖区域所需的信号强度；基于调整后的每个波束对应的数字波束形成DBF权系数，计算得到所述设定数量航天器对应的解调参数。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根据相控阵天线相对于目标覆盖区域内每个波束覆盖区域的中心位置，计算出每个波束对应的数字波束形成DBF权系数之前，还包括：建立通信卫星S频段多址SMA天线坐标系，将波束目标覆盖区域的坐标投影到SMA天线坐标系中，根据数字波束形成DBF加权系数的计算公式进行计算，得到DBF权系数ψn：其中，(xn,yn,zn)为第n个阵元的坐标，λ为波长。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据预设条件，调整每个波束对应的数字波束形成DBF权系数，直到满足预设条件为止，得到调整后的每个波束对应的数字波束形成DBF权系数，具体包括：根据目标覆盖区域，设置相邻波束的信噪比，并计算每个波束的指向角；若监测到目标覆盖区域内每个波束的指向角均处于目标覆盖区域范围内，且相邻波束的信噪比在预设的范围内，则根据所述指向角计算波束数量，基于所述指向角和所述波束数量，得到调整后的每个波束对应的数字波束形成DBF权系数；否则修改所述指向角，重复执行监测到目标覆盖区域内每个波束的指向角均处于目标覆盖区域范围内，且相邻波束的信噪比在预设的范围内的步骤。第二方面，本申请实施例还提供了一种基于卫星通信的全景波束构建系统，其中，所述系统包括：仿真模块、第一解调模块、获取模块和第二解调模块；所述仿真模块，用于模拟卫星调制的历史下行数据，其中，所述历史下行数据包括所述卫星覆盖范围内所有航天器发射的信号特性数据；所述第一解调模块，用于对所述模拟卫星调制的下行数据进行解调，得到设定数量航天器对应的解调参数；其中，所述解调参数为地面站中的解调参数，该解调参数用于对卫星调制后的下行数据进行解调；所述获取模块，用于获取卫星调制的实时下行数据；所述第二解调模块，用于基于所述解调参数对所述卫星调制的实时下行数据进行解调，得到所述卫星调制的实时下行数据中携带的设定数量航天器的信号特性数据。结合第二方面，本申请实施例还提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一解调模块，具体用于：根据相控阵天线相对于目标覆盖区域内每个波束覆盖区域的中心位置，计算出每个波束对应的数字波束形成DBF权系数；根据预设条件，调整每个波束对应的数字波束形成权系数，直到满足预设条件为止，得到调整后的每个波束对应的数字波束形成DBF权系数，其中，所述预设条件为相邻波束交叠的电平限制以及目标覆盖区域所需的信号强度；基于调整后的每个波束对应的数字波束形成DBF权系数，计算得到所述设定数量航天器对应的解调参数。结合第二方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述系统还包括坐标系构建模块；所述坐标系构建模块，用于建立通信卫星S频段多址SMA天线坐标系，将波束目标覆盖区域的坐标投影到SMA天线坐标系中，根据数字波束形成DBF加权系数的计算公式进行计算，得到DBF权系数ψn：其中，(xn,yn,zn)为第n个阵元的坐标，λ为波长。结合第二方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第一调节模块，具体用于：根据目标覆盖区域，设置相邻波束的信噪比，并计算每个波束的指向角；若监测到目标覆盖区域内每个波束的指向角均处于目标覆盖区域范围内，且相邻波束的信噪比在预设的范围内，则根据所述指向角计算波束数量，基于所述指向角和所述波束数量，得到调整后的每个波束对应的数字波束形成DBF权系数；否则修改所述指向角，重复执行监测到目标覆盖区域内每个波束的指向角均处于目标覆盖区域范围内，且相邻波束的信噪比在预设的范围内的步骤。第三方面，本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面中任一项所述的方法的步骤。第四方面，本申请实施例还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上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面中任一项所述的方法的步骤。本申请实施例提供的一种基于卫星通信的全景波束构建方法、系统、设备和介质，通过仿真卫星调制的下行数据并对下行数据进行解调，实现了仿真实际场景获得地面站设备所需要的解调参数，既不会影响实际场景的实时通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于卫星通信的全景波束构建方法，其特征在于，所述方法应用于地面站，包括：模拟卫星调制的历史下行数据，其中，所述历史下行数据包括所述卫星覆盖范围内所有航天器发射的信号特性数据；对所述模拟卫星调制的下行数据进行解调，得到设定数量航天器对应的解调参数；其中，所述解调参数为所述地面站中的解调参数，该解调参数用于对卫星调制后的下行数据进行解调；获取卫星调制的实时下行数据，基于所述解调参数对所述卫星调制的实时下行数据进行解调，得到所述卫星调制的实时下行数据中携带的设定数量航天器的信号特性数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星通信的全景波束构建方法，其特征在于，所述方法应用于地面站，包括：模拟卫星调制的历史下行数据，其中，所述历史下行数据包括所述卫星覆盖范围内所有航天器发射的信号特性数据；对所述模拟卫星调制的下行数据进行解调，得到设定数量航天器对应的解调参数；其中，所述解调参数为所述地面站中的解调参数，该解调参数用于对卫星调制后的下行数据进行解调；获取卫星调制的实时下行数据，基于所述解调参数对所述卫星调制的实时下行数据进行解调，得到所述卫星调制的实时下行数据中携带的设定数量航天器的信号特性数据。2.根据权利要求1所述的基于卫星通信的全景波束构建方法，其特征在于，对所述模拟卫星调制的下行数据进行解调，得到设定数量航天器对应的解调参数，所述方法具体包括：根据相控阵天线相对于目标覆盖区域内每个波束覆盖区域的中心位置，计算出每个波束对应的数字波束形成DBF权系数；根据预设条件，调整每个波束对应的数字波束形成DBF权系数，直到满足预设条件为止，得到调整后的每个波束对应的数字波束形成DBF权系数，其中，所述预设条件为相邻波束交叠的电平限制以及目标覆盖区域所需的信号强度；基于调整后的每个波束对应的数字波束形成DBF权系数，计算得到所述设定数量航天器对应的解调参数。3.根据权利要求2所述的基于卫星通信的全景波束构建方法，其特征在于，根据相控阵天线相对于目标覆盖区域内每个波束覆盖区域的中心位置，计算出每个波束对应的数字波束形成DBF权系数之前，还包括：建立通信卫星S频段多址SMA天线坐标系，将波束目标覆盖区域的坐标投影到SMA天线坐标系中，根据数字波束形成DBF加权系数的计算公式进行计算，得到DBF权系数ψn：其中，(xn,yn,zn)为第n个阵元的坐标，λ为波长。4.根据权利要求2所述的基于卫星通信的全景波束构建方法,其特征在于，所述根据预设条件，调整每个波束对应的数字波束形成DBF权系数，直到满足预设条件为止，得到调整后的每个波束对应的数字波束形成DBF权系数，具体包括：根据目标覆盖区域，设置相邻波束的信噪比，并计算每个波束的指向角；若监测到目标覆盖区域内每个波束的指向角均处于目标覆盖区域范围内，且相邻波束的信噪比在预设的范围内，则根据所述指向角计算波束数量，基于所述指向角和所述波束数量，得到调整后的每个波束对应的数字波束形成DBF权系数；否则修改所述指向角，重复执行监测到目标覆盖区域内每个波束的指向角均处于目标覆盖区域范围内，且相邻波束的信噪比在预设的范围内的步骤。5.一种基于卫星通信的全景波束构建系统，其特征在于，所述系统包括：仿真模块、第一解调模块、获取模块和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：范丹丹，费立刚，仇梦跃，徐潇审，陈宏，寇保华，王亚琦，耿淑敏，
申请(专利权)人：中国人民解放军三二零三九部队，
类型：发明
国别省市：北京,11