一种深空链路裕量修正方法
【专利摘要】本发明属于空间物理【技术领域】，涉及一种深空链路裕量修正方法。首先统计深空站定期时间内气候背景下的深空链路裕量平均值范围：将定期时间分成若干次分时间，然后根据深空站的各次分时间气象统计量计算各次分时间深空链路裕量；每个次分时间内分成若干个短期，进一步利用深空站的短期气象预报值修正短期深空链路裕量。本发明在深空探测活动飞速发展、深空站对链路管理技术有苛刻需求的情况下，基于气象条件对深空信号的影响理论，建立深空链路裕量修正方法，根据逐步精细的气象条件，不断修正链路裕量，从而保证深空测控信号的精度及效率。
【专利说明】 一种深空链路裕量修正方法
【技术领域】
[0001]本发明属于空间物理【技术领域】，涉及一种深空链路裕量修正方法。
【背景技术】
[0002]深空探测是指对太阳系内除地球外的行星及其卫星、小行星、彗星等的探测，以及太阳系以外的银河系乃至整个宇宙的探测。深空探测是人类在新世纪的三大航天活动之一，深空探测对于开发和利用空间资源、发展空间技术、进行科学研究和挖掘人类起源与扩展人类生存空间具有非常重要的作用。人类深空探测的探测热点是月球和火星，主要经历了两个阶段。第一阶段始于20世纪60年代，以美国和前苏联为主要国家，遍访了太阳系八大行星及其一些卫星，包括几十次月球探测和近40次火星探测。90年代伊始，国际上开始了新的一轮深空探测热潮，除近地小行星外，火星和月球仍是热点；并且除美国、俄罗斯外，欧空局、日本、印度、以及加拿大等国家与集团都加入了这一轮热潮，仅以月球为例，所有国家和组织对月球的探测达到360余次，中国已于2007年正式实施探月工程，火星探测计划也在进行中。
[0003]伴随深空探测工程的进展，深空无线电通信系统向波长越来越短的方向发展，从L频段(l-2GHz)、S频段(2-4GHz)、X频段(8_12GHz)、直至本世纪开始移到Ka频段(K-above频段，27-40GHz)。Ka频段为深空链路提供了更宽的带宽，能为高数据传输速率需求提供充足的频谱，显著提高了无线电外测能力。但是，人造卫星的距离仅有几百千米到几万千米，月球离地球约38万千米，而火星离地球从最近的约5600万千米到最远处约4亿千米，因此深空测控信号需要穿越广袤的环境距离，会带来巨大的信号衰减和传输时延。例如要实现火星探测的有效通信，数据传输单程即需22分钟，为了克服这种巨大的衰减，不仅要提高星载设备性能，更需要地面站设备的配合，要求地面深空站能够在X、Ka波段工作，配备大口径天线，具备发射上行大功率信号和接收下行微弱信号的能力。
[0004]由于电磁波在大气层中传播时会与大气中的分子相互作用以及某些频率会发生共振吸收等原因，信号会产生衰减。信号通过大气层等传播媒介时会遭遇两方面的主要影响，一是信号损失，二是增大接受系统噪声温度，其影响程度与地点和时间均相关。综合将两种影响描述为对链路G / T值的影响，信号损失降低了视在天线增益G，而无线电噪声增大系统噪声温度T，最终导致G / T值减小。显然这种减小也随路径仰角而变，天顶方向上(仰角90° )G / T值损失最小，随着仰角减小损失增大，大致与仰角的正弦成反比。
[0005]比如有100个链路，如果拿出20个作为链路裕量，其他任务链工作用的链路就是80个。如果拿出过多的链路作为裕量，那么其他任务链的链路数量就会减少，进而其他任务链操作精度就会降低。如果为补偿G / T值损失而分配的深空链路裕量如果过小，将直接影响信号质量甚至信号传输的完成；而分配过多的链路裕量，则造成浪费，同时导致其他任务链路量的减小。
[0006]对于地面测控站而言，大气对流层对IGHz以下频率是透明的，而对于约IGHz以上频率(深空站的X和Ka频段均在此范围)的信号，大气损失不能忽略，并且这种损失通常随频率的提高而增大，在Ka频段气象条件的差异导致的信号衰减已经达到信号强度的ΙΟ—1量级，气象因素的影响非常重要。但是在以往的深空站通信链路修正中，并未进行气象要素修正。
[0007]随着深空探测活动范围的大大拓展，带来巨大的信号衰减和传输时延，由此导致了通信链路合理分配的难题。要达到深空站低噪声接收机对链路管理技术的苛刻需求，现有的地面测控站通信链路修正办法已不能满足测控系统及信号传输精度和效率的需求，需要有更精确的修正结果。
【发明内容】
[0008]本发明需解决技术问题是提供一种精确的深空链路链路裕量修正方法。
[0009]为解决上述技术问题，本发明深空链路裕量修正方法包括如下步骤:
[0010]步骤一、首先统计深空站定期时间内气候背景下的深空链路裕量平均值范围Xcimin~Xcimax，其统计方法如下:
【权利要求】
1.一种深空链路裕量修正方法，其特征是，该修正方法包括如下步骤: 步骤一、首先统计深空站定期时间内气候背景下的深空链路裕量平均值范围Xtlmin~Xo_，其统计方法如下:
2.根据权利要求1所述的深空链路裕量修正方法，其特征是，所述定期时间、次分时间和短期的时间单位分别是年、月和日。
【文档编号】H04B17/00GK103840897SQ201410069889
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】周率, 张效信, 曹建峰, 王劲松, 李勰, 陈略, 刘荟萃, 王美, 韩松涛, 李黎 申请人:北京航天飞行控制中心