一种NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法及系统，空中平台接收机系统在空中某位置驻留一定时间，等待地面终端信号到达超过空中平台接收机系统的门限，明确空中平台接收机系统的天线覆盖区域内是否存在地面终端，若不存在超过门限的信号，空中平台接收机系统移动至下一区域；若存在超过门限的信号，降低空中平台接收机系统的高度，在覆盖区域内重新搜测，直至查找到终端。直至查找到终端。直至查找到终端。

【技术实现步骤摘要】
一种NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法及系统


[0001]本专利技术属于卫星通信及无线电传播
，具体涉及一种NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，不断发展的非静止轨道(Non
‑
Geostationary Satellite Orbit，NGSO)星座系统工作于Ku/Ka/Q/V等频段，星座规模可达上万颗，且使用低地球轨道(LEO)，系统中每颗卫星相对地球不断运动，因此地面终端指向为对空且指向快速变化。
[0003]随着NGSO星座系统的蓬勃发展，地面终端的应用会越来越广泛，可能对同频或邻频的其他系统产生有害干扰，因此有必要对地面终端进行无线电监测查找。由于地面终端是与NGSO卫星进行通信，常使用Ku及以上频段，地面终端天线的主瓣波束窄、方向性强、实时可变且指向空中，采用地面监测设备很难有效接收到终端信号，因此采用空中平台进行终端信号的无线电监测查找是一种可行的方法。空中平台通过在无人机、热气球等平台上搭载信号接收设备实现一定区域内的信号监测。目前尚没有成熟的针对NGSO卫星地面终端的空中平台系统可供使用，且缺乏采用空中平台监测NGSO卫星地面终端的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法及系统，用于解决NGSO地面终端干扰其他系统时无法确定干扰源具体位置的技术问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：<br/>[0006]一种NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法，包括以下步骤：
[0007]S1、基于空中平台接收机系统参数建立空中平台接收机系统模型，根据空中平台接收机特性确定空中平台高度H，计算空中平台接收机系统的信号门限；
[0008]S2、根据NGSO星座系统地面终端参数建立地面终端模型；
[0009]S3、根据地面终端通信对应的NGSO星座系统，确定NGSO星座系统中每颗卫星轨道的参数，建立NGSO星座系统的轨道模型，计算NGSO星座系统内所有卫星从仿真开始时间t
S
到仿真结束时间t
E
内每个时间点t的位置数据，时间间隔为Δt秒；
[0010]S4、根据步骤S3得到的位置数据，结合地面终端的跟星方式，计算地面终端在t
S
到t
E
时间段内每个时刻t的方位角φ(t)和俯仰角θ(t)数据，并将每个时刻的指向数据用单位向量表示；
[0011]S5、根据步骤S2得到的地面终端模型和步骤S4得到的俯仰角θ(t)数据确定实际通信终端最低仰角θ1，根据步骤S1得到的空中平台接收机系统参数确定半功率波束地面到达角θ2，取空中平台覆盖区域波束最低地面到达角θ0；
[0012]S6、以地面终端为原点位置，根据步骤S1得到的空中平台高度H以及步骤S5得到的覆盖区域波束最低地面到达角θ0，确定主波束覆盖半径R和覆盖区域S；
[0013]S7、根据步骤S6得到的主波束覆盖半径R和覆盖区域S计算空中平台悬停等待时间累积分布结果T(x％)；
[0014]S8、空中平台接收机系统在步骤S1得到的高度H悬停步骤S7得到的悬停等待时间累积分布结果T(x％)，若超过步骤S1得到的信号门限，覆盖区域内存在地面终端。
[0015]具体的，步骤S1中，空中平台接收机系统参数包括系统噪声温度、天线最大增益、天线方向图和波束宽度，根据接收终端信号信噪比门限SNR
thr
确定终端能接收到的最小功率P
min
(dBW)如下：
[0016]P
min
(dBW)＝SNR
thr
(dB)+N0(dBW)
[0017]其中，N0(dBW)为空中平台接收机背景噪声功率。
[0018]具体的，步骤S2中，NGSO星座系统地面终端发射功率P
e
(dBW)为：
[0019]P
e
(dBW)＝P
e
(BMHz)
‑
10log
10
(B
·
106Hz)
[0020]其中，P
e
(BMHz)为地面终端在BMHz内的发射功率，B为带宽。
[0021]具体的，步骤S3中，星座中每颗卫星轨道参数包括轨道倾角、升交点赤经、平近点角、近地点辐角、偏心率和半长轴，利用这些信息对卫星星座系统轨道进行建模，计算星座系统内所有卫星从仿真开始时间t
S
到仿真结束时间t
E
内每个时间点t的位置，时间间隔为Δt秒。
[0022]具体的，步骤S5中，空中平台覆盖区域波束最低地面到达角θ0为：
[0023]θ0＝max{θ1,θ2}。
[0024]具体的，步骤S6中，以地面终端为原点位置，φ0＝0
°
为地面终端看向空中平台的初始方位角，φ
i
为地面终端看向空中平台的遍历方位角，地面终端到空中平台距离为固定值L(θ0)，确定路径损耗P
L
(dB)，空中平台接收机系统不动，在覆盖区域S的边缘遍历地面终端，获取空中平台接收机系统的覆盖区域S，主波束覆盖半径R为：
[0025][0026]其中，θ0为空中平台方向的仰角，H为空中平台高度。
[0027]具体的，步骤S7具体为：
[0028]S701、确定空中平台方向向量(φ
i
,θ0)，根据终端天线方向图计算每个时刻终端天线在该方向的增益G(φ(t),θ(t),φ
i
,θ0)；
[0029]S702、根据无线电信号传播特性，计算每个时刻地面终端到空中平台接收功率机功率P
r
(φ
i
,t)及信噪比SNR(φ
i
,t)；
[0030]S703、遍历时间，记录t时刻时，SNR(φ
i
,t)&lt;SNR
thr
时的持续时长T(φ
i
，t)，既若T0秒后SNR(φ
i
,t+T0)≥SNR
thr
且SNR(φ
i
,t+T0‑
Δt)&lt;SNR
thr
，则T(φ
i
，t)＝T0，表示在t时刻需要等待T0秒后才能接收到地面终端有效信号；
[0031]S704、i＝i+1,φ
i
＝φ
i
+Δφ，Δφ为方位角遍历步进，若φ
i
&lt;360
°
，重复步骤S701至步骤S703，否则进入下一步；
[0032]S705、n＝i，根据驻留时间T＝{T(φ0，t)，T(φ1，t)，T(φ
i
，t),...,T(φ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于空中平台接收机系统参数建立空中平台接收机系统模型，根据空中平台接收机特性确定空中平台高度H，计算空中平台接收机系统的信号门限；S2、根据NGSO星座系统地面终端参数建立地面终端模型；S3、根据地面终端通信对应的NGSO星座系统，确定NGSO星座系统中每颗卫星轨道的参数，建立NGSO星座系统的轨道模型，计算NGSO星座系统内所有卫星从仿真开始时间t
S
到仿真结束时间t
E
内每个时间点t的位置数据，时间间隔为Δt秒；S4、根据步骤S3得到的位置数据，结合地面终端的跟星方式，计算地面终端在t
S
到t
E
时间段内每个时刻t的方位角φ(t)和俯仰角θ(t)数据，并将每个时刻的指向数据用单位向量表示；S5、根据步骤S2得到的地面终端模型和步骤S4得到的俯仰角θ(t)数据确定实际通信终端最低仰角θ1，根据步骤S1得到的空中平台接收机系统参数确定半功率波束地面到达角θ2，取空中平台覆盖区域波束最低地面到达角θ0；S6、以地面终端为原点位置，根据步骤S1得到的空中平台高度H以及步骤S5得到的覆盖区域波束最低地面到达角θ0，确定主波束覆盖半径R和覆盖区域S；S7、根据步骤S6得到的主波束覆盖半径R和覆盖区域S计算空中平台悬停等待时间累积分布结果T(x％)；S8、空中平台接收机系统在步骤S1得到的高度H悬停步骤S7得到的悬停等待时间累积分布结果T(x％)，若超过步骤S1得到的信号门限，覆盖区域内存在地面终端。2.根据权利要求1所述的NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法，其特征在于，步骤S1中，空中平台接收机系统参数包括系统噪声温度、天线最大增益、天线方向图和波束宽度，根据接收终端信号信噪比门限SNR
thr
确定终端能接收到的最小功率P
min
(dBW)如下：P
min
(dBW)＝SNR
thr
(dB)+N0(dBW)其中，N0(dBW)为空中平台接收机背景噪声功率。3.根据权利要求1所述的NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法，其特征在于，步骤S2中，NGSO星座系统地面终端发射功率P
e
(dBW)为：P
e
(dBW)＝P
e
(BMHz)
‑
10log
10
(B
·
106Hz)其中，P
e
(BMHz)为地面终端在BMHz内的发射功率，B为带宽。4.根据权利要求1所述的NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法，其特征在于，步骤S3中，星座中每颗卫星轨道参数包括轨道倾角、升交点赤经、平近点角、近地点辐角、偏心率和半长轴，利用这些信息对卫星星座系统轨道进行建模，计算星座系统内所有卫星从仿真开始时间t
S
到仿真结束时间t
E
内每个时间点t的位置，时间间隔为Δt秒。5.根据权利要求1所述的NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法，其特征在于，步骤S5中，空中平台覆盖区域波束最低地面到达角θ0为：θ0＝max{θ1,θ2}。6.根据权利要求1所述的NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法，其特征在于，步骤S6中，以地面终端为原点位置，φ0＝0
°
为地面终端看向空中平台的初始方位角，φ
i
为地面终端看向空中平台的遍历方位角，地面终端到空中平台距离为固定值L(θ0)，确定路径损耗P
L
(dB)，空中平台接收机系统不动，在覆盖区域S的边缘遍历地面终端，获取空中平台接
收机系统的覆盖区域S，主波束覆盖半径R为：其中，θ0为空中平台方向的仰角，H为空中平台高度。7.根据权利要求1所述的NGSO星座系统地面终端用空中平台监测方法，其特征在于，步骤S7具体为：S701、确定空中平台方向向量(φ
i
,θ0)，根据终端天线方向图计算每个时刻终端天线在该方向的增益G(φ(t),θ(t),φ
i
,θ0)；S702、根据无线电信号传播特性，计算每...

【专利技术属性】
技术研发人员：简晨，纽莉荣，赵延安，
申请(专利权)人：国家无线电监测中心陕西监测站，
类型：发明
国别省市：