星地激光通信载荷大气折射对准校正方法、装置以及设备制造方法及图纸

本申请提供了星地激光通信载荷大气折射对准校正方法、装置以及设备，用于高效且精确地计算出星地两终端间的高精度指向，从而可以为星地激光通信工作提供良好的数据支持。本申请提供的星地激光通信载荷大气折射对准校正方法，包括：构建大气折射率模型，其中，大气折射率模型具体为大气折射率与对应影响参数之间的关系；在大气折射率的基础上，引入Snell定理，构建大气折射模型，其中，大气折射模型具体为出射角与对应影响参数之间的关系，出射角包括发射天顶角和接收角；对发射天顶角进行修正，得到地面终端指向，以及，对接收角进行修正，得到星上终端指向。得到星上终端指向。得到星上终端指向。

【技术实现步骤摘要】
星地激光通信载荷大气折射对准校正方法、装置以及设备


[0001]本申请涉及卫星通信领域，具体涉及星地激光通信载荷大气折射对准校正方 法、装置以及设备。

技术介绍

[0002]由于激光通信载荷一般采用点对点传输，相比微波通信具有通信容量大、传 输速度快、光束方向性好、保密性高、低功耗以及无频率约束等优势，近年来在 航空航天领域得到广泛的应用。
[0003]为降低星地激光通信载荷链路传输衰减，一般的，激光通信载荷的光束散角 在几十微到几百微弧度量级，因此激光通信载荷高精度指向是光通信链路建立的 前提，通常激光通信载荷指向精度要求控制在十微弧度以内。
[0004]而由于大气折射效应，激光在大气中传播时会出现轨迹弯曲，进而出现指向 偏差，从而影响激光载荷和地面终端的指向精度。由于地球表面的折射度约为 300ppm，而大气层外折射度接近为0，按照50km大气厚度估计，大气折射最大可 能造成指向偏差约1.4mrad。
[0005]在该情况下，目前星地激光通信通常忽略大气折射影响，将大气折射指向偏 差视为捕获不确定区域的一部分，通过激光通信载荷PAT装置实现对大气折射指 向误差的高动态补偿，进而实现稳定建链。然而本申请专利技术人发现，该策略是以 牺牲卫星捕获性能为代价，延长了卫星的捕获时间，存在应用不便的问题。

技术实现思路

[0006]本申请提供了星地激光通信载荷大气折射对准校正方法、装置以及设备，用 于高效且精确地计算出星地两终端间的高精度指向，从而可以为星地激光通信工 作提供良好的数据支持。
[0007]第一方面，本申请提供了一种星地激光通信载荷大气折射对准校正方法，方 法包括：
[0008]构建大气折射率模型，其中，大气折射率模型具体为大气折射率与对应影响 参数之间的关系；
[0009]在大气折射率的基础上，引入Snell定理，构建大气折射模型，其中，大气折 射模型具体为出射角与对应影响参数之间的关系，出射角包括发射天顶角和接收 角；
[0010]对发射天顶角进行修正，得到地面终端指向，以及，对接收角进行修正，得 到星上终端指向。
[0011]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第一种可能的实现方式中，大气折 射率模型的构建内容具体包括：
[0012]构建大气温度随高度的分段模型；
[0013]以大气温度随高度的分段模型为基础，构建大气压随海拔高度的分段模型；
[0014]以大气压随海拔高度的分段模型为基础，计算大气折射度模型；
[0015]以大气折射度模型，构建大气折射率模型。
[0016]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第二种可能的实现方式中，大气折 射模型的构建具体包括：
[0017]定义地心惯性坐标系、地心旋转坐标系和卫星轨道坐标系，并定义坐标系间 的旋转关系；
[0018]在旋转关系的基础上，求解期望地心张角；
[0019]计算初始天顶角；
[0020]在期望地心张角和初始天顶角的基础上，求解发射天顶角和接收角。
[0021]结合本申请第一方面第二种可能的实现方式，在本申请第一方面第三种可能 的实现方式中，发射天顶角的修正内容包括：
[0022]结合地心和两站点构成的光束传播平面的法线矢量、旋转关系和初始天顶角， 对发射天顶角进行修正；
[0023]接收角的修正内容包括：
[0024]结合法线矢量、旋转关系和无大气折射影响时激光出射角，对接收角进行修 正。
[0025]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第四种可能的实现方式中，方法还 包括：
[0026]在星地激光通信系统中，基于地面终端指向和星上终端指向，进行星地激光 通信工作。
[0027]第二方面，本申请提供了一种星地激光通信载荷大气折射对准校正装置，装 置包括：
[0028]第一构建单元，用于构建大气折射率模型，其中，大气折射率模型具体为大 气折射率与对应影响参数之间的关系；
[0029]第二构建单元，用于在大气折射率的基础上，引入Snell定理，构建大气折射 模型，其中，大气折射模型具体为出射角与对应影响参数之间的关系，出射角包 括发射天顶角和接收角；
[0030]修正单元，用于对发射天顶角进行修正，得到地面终端指向，以及，对接收 角进行修正，得到星上终端指向。
[0031]结合本申请第二方面，在本申请第二方面第一种可能的实现方式中，大气折 射率模型的构建内容具体包括：
[0032]构建大气温度随高度的分段模型；
[0033]以大气温度随高度的分段模型为基础，构建大气压随海拔高度的分段模型；
[0034]以大气压随海拔高度的分段模型为基础，计算大气折射度模型；
[0035]以大气折射度模型，构建大气折射率模型。
[0036]结合本申请第二方面，在本申请第二方面第二种可能的实现方式中，大气折 射模型的构建具体包括：
[0037]定义地心惯性坐标系、地心旋转坐标系和卫星轨道坐标系，并定义坐标系间 的旋转关系；
[0038]在旋转关系的基础上，求解期望地心张角；
[0039]计算初始天顶角；
[0040]在期望地心张角和初始天顶角的基础上，求解发射天顶角和接收角。
[0041]结合本申请第二方面第二种可能的实现方式，在本申请第二方面第三种可能 的实现方式中，发射天顶角的修正内容包括：
[0042]结合地心和两站点构成的光束传播平面的法线矢量、旋转关系和初始天顶角， 对发射天顶角进行修正；
[0043]接收角的修正内容包括：
[0044]结合法线矢量、旋转关系和无大气折射影响时激光出射角，对接收角进行修 正。
[0045]结合本申请第二方面，在本申请第二方面第四种可能的实现方式中，装置还 包括应用单元，用于：
[0046]在星地激光通信系统中，基于地面终端指向和星上终端指向，进行星地激光 通信工作。
[0047]第三方面，本申请提供了一种星地激光通信载荷大气折射对准校正设备，包 括处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，处理器调用存储器中的计算机 程序时执行本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的方 法。
[0048]第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存 储有多条指令，指令适于处理器进行加载，以执行本申请第一方面或者本申请第 一方面任一种可能的实现方式提供的方法。
[0049]从以上内容可得出，本申请具有以下的有益效果：
[0050]针对于星地激光通信场景，本申请首先建立大气折射率模型，并根据Snell定 理，继续构建大气折射模型，在此基础上，继续对大气折射模型获得的发射天顶 角和接收角继续进行修正，如此高效且精确地计算出星地两终端间的高精度指向， 从而可以为星地激光通信工作提供良好的数据支持。
附图说明
[0051]为了更清楚地说明本申请实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星地激光通信载荷大气折射对准校正方法，其特征在于，所述方法包括：构建大气折射率模型，其中，所述大气折射率模型具体为大气折射率与对应影响参数之间的关系；在所述大气折射率的基础上，引入Snell定理，构建大气折射模型，其中，所述大气折射模型具体为出射角与对应影响参数之间的关系，所述出射角包括发射天顶角和接收角；对所述发射天顶角进行修正，得到地面终端指向，以及，对所述接收角进行修正，得到星上终端指向。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大气折射率模型的构建内容具体包括：构建大气温度随高度的分段模型；以所述大气温度随高度的分段模型为基础，构建大气压随海拔高度的分段模型；以所述大气压随海拔高度的分段模型为基础，计算大气折射度模型；以所述大气折射度模型，构建所述大气折射率模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大气折射模型的构建具体包括：定义地心惯性坐标系、地心旋转坐标系和卫星轨道坐标系，并定义坐标系间的旋转关系；在所述旋转关系的基础上，求解期望地心张角；计算初始天顶角；在所述期望地心张角和所述初始天顶角的基础上，求解所述发射天顶角和所述接收角。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述发射天顶角的修正内容包括：结合地心和两站点构成的光束传播平面的法线矢量、所述旋转关系和所述初始天顶角，对所述发射天顶角进行修正；所述接收角的修正内容包括：结合所述法线矢量、所述旋转关系和无大气折射影响时激光出射角，对所述接收角进行修正。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在星地激光通信系统中，基于所述地面终端指向和星上终端指向，进行星地激光通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福帧，闫海平，史礼婷，徐航，
申请(专利权)人：航天行云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：