一种用于航天器轨道动态测试的干扰场景模拟系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于航天器轨道动态测试的干扰场景模拟系统，位置条件计算单元按照被测航天器和通信目标的真实运动轨道信息、被测航天器和干扰源之间的真实运动轨道信息，模拟航天器与通信目标之间的相对运动、航天器与干扰源之间的相对运动，形成模拟的位置条件组；然后轨道动态模拟单元采用位置条件组模拟干扰信号与基带信号，同时传输信道模拟单元采用位置条件组模拟由于航天器与通信目标、干扰源之间的位置变化引入的信号功率动态变化过程，使得被测航天器与其在轨实际工作条件一致，有效减小了现有模拟条件与被测航天器在轨运动过程中的误差，使被测航天器工作于更真实的干扰场景中，提高了抗干扰测试的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于航天器轨道动态测试的干扰场景模拟系统
本专利技术属于通信抗干扰领域，尤其涉及一种用于航天器轨道动态测试的干扰场景模拟系统。
技术介绍
复杂的电磁干扰环境对航天器通信系统工作性能提出了严峻挑战，包括单频、脉冲、扫频、窄带、宽带及各种组合干扰等多种干扰类型。抗干扰性能是航天器的一个重要指标，因此在航天器测试中，抗干扰性能测试是一个重要的测试项目。抗干扰性能包括通信抗干扰性能和测距抗干扰性能。被测航天器作为接收端，需要测试设备模拟与之通信的其他目标发射信号，通信信息及测距信息调制于发射信号上，发射信号经过受扰信道传输至被测航天器，被测航天器使用抗干扰算法对接收到信号进行解析，恢复通信信息及测距信息。其中由测试设备模拟的通信目标与被测航天器需具有位置相对变化，此定义为目标位置条件，同样干扰源与被测航天器需具有位置相对变化，定义为干扰位置条件，两者共同构成为位置条件组。抗干扰性能测试所涉及的目标位置条件主要有静态条件、线性动态模拟条件、三角波动态模拟条件、正弦波动态模拟条件等。上述目标位置条件针对航天器接收设备动态接收性能具备一定的模拟验证能力，但航天器实际在轨运动场景远复杂于上述目标位置条件所能模拟的运动场景，使用该目标位置条件下测得的抗干扰性能结果对航天器在轨实际工作性能进行预示仍存在一定的不确定性。同样，由于抗干扰性能测试场景中干扰源可能来自于地面或轨道上，被测航天器受此类具有强目的性的干扰的影响由干扰位置条件直接影响，在不考虑干扰位置条件时干扰场景模拟准确度降低。另外，由于位置条件算法复杂耗时较长，在进行细颗粒度的时间步进轨道动态干扰场景模拟时不利于实时性数据处理。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种用于航天器轨道动态测试的干扰场景模拟系统，能够准确模拟航天器与通信目标之间的相对运动、航天器与干扰源之间的相对运动，使被测航天器工作于更真实的干扰场景中，提高了抗干扰测试的准确性。一种用于航天器轨道动态测试的干扰场景模拟系统，包括干扰信号源、基带信息模拟单元、位置条件获取单元、轨道动态模拟单元、传输信道模拟单元、第一变频器、第二变频器以及合路器；所述干扰信号源与基带信息模拟单元分别作为干扰源和通信目标，且分别用于生成干扰信号与基带信号；所述位置条件获取单元用于获取两组以上的位置条件组，其中，所述位置条件组包括被测航天器与通信目标的模拟距离、被测航天器与干扰源的模拟距离、被测航天器与通信目标的径向相对速度以及被测航天器与干扰源的径向相对速度；所述轨道动态模拟单元用于根据所述位置条件组生成被测航天器与通信目标的传输时延与多普勒频偏、被测航天器与干扰源的传输时延与多普勒频偏；还用于将被测航天器与通信目标的传输时延与多普勒频偏加载到所述基带信号上、将被测航天器与干扰源的传输时延与多普勒频偏加载到所述干扰信号上；所述第一变频器用于将加载了传输时延与多普勒频偏的干扰信号上变频至被测航天器所在测试场景的所需频点；所述第二变频器用于将加载了传输时延与多普勒频偏的基带信号上变频至被测航天器的通信频点；所述传输信道模拟单元用于分别根据被测航天器与通信目标的模拟距离、被测航天器与干扰源的模拟距离生成被测航天器与通信目标的空间衰减系数、被测航天器与干扰源的空间衰减系数；还用于分别按照两个空间衰减系数将上变频后的干扰信号和基带信号作对应的衰减；所述合路器用于将衰减后的干扰信号和基带信号合成一路后发送给被测航天器，实现干扰场景的模拟。进一步地，所述被测航天器与通信目标的模拟距离的获取方法包括以下步骤：S101：在地心第一坐标系中，分别在任意连续的4个时间点tj-1，tj，tj+1，tj+2获取被测航天器的位置三轴分量(x1,y1,z1)、通信目标的位置三轴分量(x2,y2,z2)；S102：根据如下公式计算被测航天器与通信目标的待拟合模拟距离rs：S103：采用二次曲线分别对时间点tj-1，tj，tj+1对应的待拟合模拟距离rs、时间点tj，tj+1，tj+2对应的待拟合模拟距离rs进行拟合，得到两条拟合曲线A1t2+B1t+C1＝L1(t)和A2t2+B2t+C2＝L2(t)；S104：根据拟合曲线A1t2+B1t+C1＝L1(t)和A2t2+B2t+C2＝L2(t)确定[tj,tj+1)时间段内的插值曲线S105：以(tj+1-tj)/N为步长，对插值曲线进行插值，得到N个插值量，其中，N至少为2；S106：将N个插值量作为最终的被测航天器与通信目标的模拟距离，其中，一个插值量对应一组位置条件组。进一步地，所述被测航天器与干扰源的模拟距离的获取方法包括以下步骤：S201：在地心第一坐标系中，分别在任意连续的4个时间点tj-1，tj，tj+1，tj+2获取被测航天器的位置三轴分量(x1,y1,z1)、干扰源的位置三轴分量(x3,y3,z3)；S202：根据如下公式计算被测航天器与干扰源的待拟合模拟距离rN：S203：采用二次曲线分别对时间点tj-1，tj，tj+1对应的待拟合模拟距离rN、时间点tj，tj+1，tj+2对应的待拟合模拟距离rN进行拟合，得到两条拟合曲线A1t2+B1t+C1＝L1(t)和A2t2+B2t+C2＝L2(t)；S204：根据拟合曲线A1t2+B1t+C1＝L1(t)和A2t2+B2t+C2＝L2(t)确定[tj,tj+1)时间段内的插值曲线S205：以(tj+1-tj)/N为步长，对插值曲线进行插值，得到N个插值量，其中，N至少为2；S206：将N个插值量作为最终的被测航天器与干扰源的模拟距离，其中，一个插值量对应一组位置条件组。进一步地，所述被测航天器与通信目标的径向相对速度的获取方法包括以下步骤：S301：在地心第一坐标系中，分别在任意连续的4个时间点tj-1，tj，tj+1，tj+2获取被测航天器的位置三轴分量(x1,y1,z1)与速度三轴分量(x'1,y'1,z'1)、通信目标的位置三轴分量(x2,y2,z2)与速度三轴分量(x'2,y'2,z'2)；S302：根据如下公式计算被测航天器与通信目标的待拟合径向相对速度vs：S303：采用二次曲线分别对时间点tj-1，tj，tj+1对应的待拟合径向相对速度vs、时间点tj，tj+1，tj+2对应的待拟合径向相对速度vs进行拟合，得到两条拟合曲线A1t2+B1t+C1＝L1(t)和A2t2+B2t+C2＝L2(t)；S304：根据拟合曲线A1t2+B1t+C1＝L1(t)和A2t2+B2t+C2＝L2(t)确定[tj,tj+1)时间段内的插值曲线S305：以(tj+1-tj)/N为步长，对插值曲线进行插值，得到N个插值量，其中，N至少为2；S306：将N个插值量作为最终的被测航天器与通信目标的径向相对速度，其中，一个插值量对应一组位置条件组。进一步地，所述被测航天器与干扰源的径向相对速度的获取方法包括以下步骤：S401：在地心第一坐标系中，分别在任意连续的4个时间点tj-1，tj，tj+1，tj+2获取被测航天器的位置三轴分量(x1,y1,z1)与速度三轴分量(x'1,y'1,z'1)、干扰源的位置三轴分量(x3,y3,z3)与速度三轴分量(x'3,y'3,z'3)；S402：根据如下公式计算被测航天器与通信目标的待拟合径向相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于航天器轨道动态测试的干扰场景模拟系统，其特征在于，包括干扰信号源、基带信息模拟单元、位置条件获取单元、轨道动态模拟单元、传输信道模拟单元、第一变频器、第二变频器以及合路器；所述干扰信号源与基带信息模拟单元分别作为干扰源和通信目标，且分别用于生成干扰信号与基带信号；所述位置条件获取单元用于获取两组以上的位置条件组，其中，所述位置条件组包括被测航天器与通信目标的模拟距离、被测航天器与干扰源的模拟距离、被测航天器与通信目标的径向相对速度以及被测航天器与干扰源的径向相对速度；所述轨道动态模拟单元用于根据所述位置条件组生成被测航天器与通信目标的传输时延与多普勒频偏、被测航天器与干扰源的传输时延与多普勒频偏；还用于将被测航天器与通信目标的传输时延与多普勒频偏加载到所述基带信号上、将被测航天器与干扰源的传输时延与多普勒频偏加载到所述干扰信号上；所述第一变频器用于将加载了传输时延与多普勒频偏的干扰信号上变频至被测航天器所在测试场景的所需频点；所述第二变频器用于将加载了传输时延与多普勒频偏的基带信号上变频至被测航天器的通信频点；所述传输信道模拟单元用于分别根据被测航天器与通信目标的模拟距离、被测航天器与干扰源的模拟距离生成被测航天器与通信目标的空间衰减系数、被测航天器与干扰源的空间衰减系数；还用于分别按照两个空间衰减系数将上变频后的干扰信号和基带信号作对应的衰减；所述合路器用于将衰减后的干扰信号和基带信号合成一路后发送给被测航天器，实现干扰场景的模拟。...

【技术特征摘要】
1.一种用于航天器轨道动态测试的干扰场景模拟系统，其特征在于，包括干扰信号源、基带信息模拟单元、位置条件获取单元、轨道动态模拟单元、传输信道模拟单元、第一变频器、第二变频器以及合路器；所述干扰信号源与基带信息模拟单元分别作为干扰源和通信目标，且分别用于生成干扰信号与基带信号；所述位置条件获取单元用于获取两组以上的位置条件组，其中，所述位置条件组包括被测航天器与通信目标的模拟距离、被测航天器与干扰源的模拟距离、被测航天器与通信目标的径向相对速度以及被测航天器与干扰源的径向相对速度；所述轨道动态模拟单元用于根据所述位置条件组生成被测航天器与通信目标的传输时延与多普勒频偏、被测航天器与干扰源的传输时延与多普勒频偏；还用于将被测航天器与通信目标的传输时延与多普勒频偏加载到所述基带信号上、将被测航天器与干扰源的传输时延与多普勒频偏加载到所述干扰信号上；所述第一变频器用于将加载了传输时延与多普勒频偏的干扰信号上变频至被测航天器所在测试场景的所需频点；所述第二变频器用于将加载了传输时延与多普勒频偏的基带信号上变频至被测航天器的通信频点；所述传输信道模拟单元用于分别根据被测航天器与通信目标的模拟距离、被测航天器与干扰源的模拟距离生成被测航天器与通信目标的空间衰减系数、被测航天器与干扰源的空间衰减系数；还用于分别按照两个空间衰减系数将上变频后的干扰信号和基带信号作对应的衰减；所述合路器用于将衰减后的干扰信号和基带信号合成一路后发送给被测航天器，实现干扰场景的模拟。2.如权利要求1所述的一种用于航天器轨道动态测试的干扰场景模拟系统，其特征在于，所述被测航天器与通信目标的模拟距离的获取方法包括以下步骤：S101：在地心第一坐标系中，分别在任意连续的4个时间点tj-1，tj，tj+1，tj+2获取被测航天器的位置三轴分量(x1,y1,z1)、通信目标的位置三轴分量(x2,y2,z2)；S102：根据如下公式计算被测航天器与通信目标的待拟合模拟距离rs：S103：采用二次曲线分别对时间点tj-1，tj，tj+1对应的待拟合模拟距离rs、时间点tj，tj+1，tj+2对应的待拟合模拟距离rs进行拟合，得到两条拟合曲线A1t2+B1t+C1＝L1(t)和A2t2+B2t+C2＝L2(t)；S104：根据拟合曲线A1t2+B1t+C1＝L1(t)和A2t2+B2t+C2＝L2(t)确定[tj,tj+1)时间段内的插值曲线S105：以(tj+1-tj)/N为步长，对插值曲线进行插值，得到N个插值量，其中，N至少为2；S106：将N个插值量作为最终的被测航天器与通信目标的模拟距离，其中，一个插值量对应一组位置条件组。3.如权利要求1所述的一种用于航天器轨道动态测试的干扰场景模拟系统，其特征在于，所述被测航天器与干扰源的模拟距离的获取方法包括以下步骤：S201：在地心第一坐标系中，分别在任意连续的4个时间点tj-1，tj，tj+1，tj+2获取被测航天器的位置三轴分量(x1,y1,z1)、干扰源的位置三轴分量(x3,y3,z3)；S202：根据如下公式计算被测航天器与干扰源的待拟合模拟距离rN：S203：采用二次曲线分别对时间点tj-1，tj，tj+1对应的待拟合模拟距离rN、时间点tj，tj+1，tj+2对应的待拟合模拟距离rN进行拟合，得到两条拟合曲线A1t2+B1t+C1＝L1(t)和A2t2+B2t+C2＝L2(t)；S204：根据拟合曲线A1t2+B1t+C1＝L1(t)和A2t2+B2t+C2＝L2(t)确定[tj,tj+1)时间段内的插值曲线S205：以(tj+1-tj)/N...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹卿，于澎，闫金栋，白力舸，胡帆，方凯，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京,11