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衛(wèi)星通信日凌干擾及預報研究論文
【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，但是有時載波干擾會導致通信通斷，崗位人員就要具體分析干擾是認為的還是自然現(xiàn)象導致，還是人為導致。本文重點介紹了日凌干擾對衛(wèi)通鏈路的影響，分析了干擾和中斷數(shù)學模型的建立、持續(xù)時長及持續(xù)天數(shù)的計算等內(nèi)容，從而使衛(wèi)通崗位人員能夠?qū)θ樟韪蓴_與預防有一個更加細致全面的的理解。
【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信；日凌干擾；數(shù)學模型
引言
隨著我國航天發(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重要因素。因此，對于衛(wèi)星通信日凌干擾現(xiàn)象的分析與預報也顯得愈加重要。本文結(jié)合相關(guān)資料，重點分析介紹了日凌干擾對衛(wèi)通鏈路的影響、數(shù)學模型的建立、干擾和中斷的持續(xù)時長及持續(xù)天數(shù)的計算等內(nèi)容，從而使衛(wèi)通技術(shù)人員能夠?qū)θ樟韪蓴_與預防有更細致全面的理解。
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)而運動，每年春秋分前后，在衛(wèi)星繞地球運轉(zhuǎn)的過程中，當太陽、地球和通信衛(wèi)星運行到一條直線時，且衛(wèi)星處于太陽和船載衛(wèi)星通信地面站之間，此時，船載衛(wèi)通站的天線拋物面對準衛(wèi)星的同時也對準了太陽，造成太陽產(chǎn)生的強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，相對船載站來說，太陽電磁波相當于一個巨大的噪聲源，其遠大于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器下行信號輻射功率，導致船載衛(wèi)通系統(tǒng)接收信號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)量嚴重惡化時導致通信鏈路性能質(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)學模型建立
根據(jù)建立的模型，可以將日凌干擾的過程認為是太陽視面由東至西，太陽視面部分或者完全進入及離開船載衛(wèi)通天線主瓣的運動過程。干擾開始于太陽視面運動到剛與衛(wèi)通天線主瓣相交，當太陽視面完全進入天線主瓣內(nèi)時，則認為中斷開始，不完全在天線主瓣內(nèi)時，則我們可以認為中斷終止，完全離開天線主瓣內(nèi)時，則認為干擾終止。干擾和中斷的持續(xù)時長即認為是干擾和中斷開始或者結(jié)束之間的時間差，其中包括干擾或中斷持續(xù)天數(shù)和每天持續(xù)的時間長。
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，因此只有在春分點和秋分點才會發(fā)生日凌，由于船載衛(wèi)通站的經(jīng)緯度時刻在發(fā)生變化，如果船載站的緯度增加，則天頂角隨之增加，所以，當船載站在兩極時，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，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，因此，船載衛(wèi)通站船位在北半球時，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)星的定點經(jīng)度為WXL。因此，經(jīng)度差β=JDL-WXL，則船載衛(wèi)通站當?shù)貢r間正午過后才會發(fā)生日凌，此時，與船載站當?shù)貢r正午相差的時角T=α+β,因此，船載衛(wèi)通站與衛(wèi)星經(jīng)度差愈小，發(fā)生日凌的時間距當?shù)卣鐣r愈接近，船載衛(wèi)通站在衛(wèi)星定點位置東面時，發(fā)生日凌現(xiàn)象的時間在正午后。反之，發(fā)生日凌現(xiàn)象的時間為正午前。
三、結(jié)束語
本文主要對日凌干擾日期、時間和持續(xù)時長進行了分析和預報。不過，日凌干擾是一種自然現(xiàn)象，所以對衛(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)人員要提前做好預防措施和應(yīng)急預案。針對干擾不影響通信的情況下，可以與對端衛(wèi)通站協(xié)商，適當抬高發(fā)射功率，避免通信中斷，當發(fā)生日凌中斷時，我們可以選擇跟蹤其他通信衛(wèi)星來代替當前的通信衛(wèi)星，確保通信業(yè)務(wù)，從而減少日凌現(xiàn)象對衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的影響。
參考文獻
[1]田兆平，一種改進的日凌預報程序原理及實現(xiàn)方法.江陰.2006
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