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衛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(jìn)行通信，利用同步地球衛星和外界聯(lián)系是基本的方式，但是有時(shí)載波干擾會(huì )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象導致，還是人為導致。本文重點(diǎn)介紹了日凌干擾對衛通鏈路的影響，分析了干擾和中斷數學(xué)模型的建立、持續時(shí)長(cháng)及持續天數的計算等內容，從而使衛通崗位人員能夠對日凌干擾與預防有一個(gè)更加細致全面的的理解。
【關(guān)鍵詞】衛星通信；日凌干擾；數學(xué)模型
引言
隨著(zhù)我國航天發(fā)射事業(yè)的迅猛發(fā)展，利用衛星通信起到的作用愈加明顯，同步通信衛星的日凌干擾問(wèn)題是關(guān)系通信鏈路性能可用性的一個(gè)重要因素。因此，對于衛星通信日凌干擾現象的分析與預報也顯得愈加重要。本文結合相關(guān)資料，重點(diǎn)分析介紹了日凌干擾對衛通鏈路的影響、數學(xué)模型的建立、干擾和中斷的持續時(shí)長(cháng)及持續天數的計算等內容，從而使衛通技術(shù)人員能夠對日凌干擾與預防有更細致全面的理解。
一、日凌現象的原理及鏈路影響分析
1.1日凌干擾的原理船載衛星通信地球站可以近似看作隨地球的自轉而運動(dòng)，每年春秋分前后，在衛星繞地球運轉的過(guò)程中，當太陽(yáng)、地球和通信衛星運行到一條直線(xiàn)時(shí)，且衛星處于太陽(yáng)和船載衛星通信地面站之間，此時(shí)，船載衛通站的天線(xiàn)拋物面對準衛星的同時(shí)也對準了太陽(yáng)，造成太陽(yáng)產(chǎn)生的強大電磁波直接投射在衛通站的天線(xiàn)波束范圍之內，由于太陽(yáng)產(chǎn)生的電磁波頻譜很寬，相對船載站來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)電磁波相當于一個(gè)巨大的噪聲源，其遠大于衛星轉發(fā)器下行信號輻射功率，導致船載衛通系統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象，通信質(zhì)量嚴重惡化時(shí)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鏈路影響分析衛通鏈路在日凌干擾或中斷時(shí)所受到的影響是由于太陽(yáng)造成天線(xiàn)接收系統的等效噪聲溫度增大，導致天線(xiàn)接收系統載噪比或惡化，引起衛星通信受到干擾或中斷。
二、日凌干擾的數學(xué)模型建立
根據建立的模型，可以將日凌干擾的過(guò)程認為是太陽(yáng)視面由東至西，太陽(yáng)視面部分或者完全進(jìn)入及離開(kāi)船載衛通天線(xiàn)主瓣的運動(dòng)過(guò)程。干擾開(kāi)始于太陽(yáng)視面運動(dòng)到剛與衛通天線(xiàn)主瓣相交，當太陽(yáng)視面完全進(jìn)入天線(xiàn)主瓣內時(shí)，則認為中斷開(kāi)始，不完全在天線(xiàn)主瓣內時(shí)，則我們可以認為中斷終止，完全離開(kāi)天線(xiàn)主瓣內時(shí)，則認為干擾終止。干擾和中斷的持續時(shí)長(cháng)即認為是干擾和中斷開(kāi)始或者結束之間的時(shí)間差，其中包括干擾或中斷持續天數和每天持續的時(shí)間長(cháng)。
2.1日凌干擾日期分析假設O為地心，同步通信衛星的位置為S，船載衛通站的位置為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∠α=∠SAB為船載衛通站天線(xiàn)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(diǎn)和秋分點(diǎn)才會(huì )發(fā)生日凌，由于船載衛通站的經(jīng)緯度時(shí)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(shí)，天頂角β為最大，為arctg(OB/OA)=8.6°，因此，假設不考慮天線(xiàn)的波瓣寬度，則日凌發(fā)生時(shí)，太陽(yáng)的赤緯將小于8.6°，太陽(yáng)赤緯的平均速度為0.257°/d，因此，日凌現象將會(huì )在春秋分前后34天內發(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(diǎn)，因此，船載衛通站船位在北半球時(shí)，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(shí)間分析假設船載衛通站B在地球赤道上，經(jīng)度為JDL，緯度為WDL，天線(xiàn)指向衛星，衛星的定點(diǎn)經(jīng)度為WXL。因此，經(jīng)度差β=JDL-WXL，則船載衛通站當地時(shí)間正午過(guò)后才會(huì )發(fā)生日凌，此時(shí)，與船載站當地時(shí)正午相差的時(shí)角T=α+β,因此，船載衛通站與衛星經(jīng)度差愈小，發(fā)生日凌的時(shí)間距當地正午時(shí)愈接近，船載衛通站在衛星定點(diǎn)位置東面時(shí)，發(fā)生日凌現象的時(shí)間在正午后。反之，發(fā)生日凌現象的時(shí)間為正午前。
三、結束語(yǔ)
本文主要對日凌干擾日期、時(shí)間和持續時(shí)長(cháng)進(jìn)行了分析和預報。不過(guò)，日凌干擾是一種自然現象，所以對衛通鏈路的影響是不可避免的，但是隨著(zhù)航天發(fā)射事業(yè)的發(fā)展，對衛通鏈路的要求越來(lái)越高，這就要求我們技術(shù)人員要提前做好預防措施和應急預案。針對干擾不影響通信的情況下，可以與對端衛通站協(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(shí)，我們可以選擇跟蹤其他通信衛星來(lái)代替當前的通信衛星，確保通信業(yè)務(wù)，從而減少日凌現象對衛星通信業(yè)務(wù)的影響。
參考文獻
[1]田兆平，一種改進(jìn)的日凌預報程序原理及實(shí)現方法.江陰.2006
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