[发明专利]一种地对空信号传输系统

说明书

本发明提出一种地对空信号传输系统，包括位于地面上的信号接收塔和位于云层之上的飞行信号中继器；所述信号接收塔设有若干层，每层内均设有位于同一竖直线上的信号接收器，所述信号接收器在其所在的层内可上下移动，所述信号接收器与飞行信号中继器之间进行信号传输；所述飞行信号中继器能够移动至信号接收塔正上方信号接收器连线的对应位置附近，所述飞行信号中继器发出信号经云层折射后汇聚，产生汇聚点，所述汇聚点与云层顶面的垂直高度为汇聚高度，所述信号接收塔依据汇聚点的高度位置选择对应的信号接收器并进行高度的位置调整。本发明使得飞行信号中继器与信号接收器之间进行稳定高效的信号传输。

技术领域

本发明涉及一种地对空信号传输系统，属于地对空通信技术领域。

背景技术

随着通信技术的发展，无论是军事领域还是民用领域，空间与地面之间的信号传输需求越来越多，空间与地面信号传输过程要经过云层，所以信号传输路径比较复杂，地面上的信号接收器位置固定，灵活性不高，严重影响信号传输效果。

发明内容

本发明提出一种地对空信号传输系统，用以实现地面和空间的高效传输，具体技术方案如下：

一种地对空信号传输系统，包括位于地面上的信号接收塔和位于云层之上的飞行信号中继器；

所述信号接收塔设有若干层，每层内均设有位于同一竖直线上的信号接收器，所述信号接收器在其所在的层内可上下移动，所述信号接收器与飞行信号中继器之间进行信号传输；

所述飞行信号中继器能够移动至信号接收塔正上方信号接收器连线的对应位置附近，所述飞行信号中继器发出信号经云层折射后汇聚，产生汇聚点，所述汇聚点与云层顶面的垂直高度为汇聚高度，所述信号接收塔依据汇聚点的高度位置选择对应的信号接收器并进行高度的位置调整。

优选的，所述汇聚点距离地面的高度的具体计算方法为：

基于信号接收塔位置建立坐标系，坐标系的原点为信号接收塔内信号接收器连线跟云层顶面相交的点，横坐标为跟云层顶面平行的线，纵坐标则在原点跟信号接收器的连线上；

所述信号飞行中继器移动至原点附近，即信号发射点就是原点，信号经过云层折射后汇聚，形成汇聚点，所述汇聚点到原点的高度为汇聚高度h，原点到地面的垂直H，则汇聚点到地面的高度p＝H-h。

进一步的，所述汇聚点到地面的高度p若大于信号接收塔的高度，则位于信号接收塔内顶层内的信号接收器移动至该层顶端；所述汇聚点到地面的高度p若小于信号接收塔的高度，则选择信号接收塔内与该高度p匹配的层内的信号接收器，调整该层内信号接收器的高度与汇聚点到地面的高度p一致。

进一步的，所述汇聚高度h通过建立云层模型来进行计算，具体方法为：

定义云层和大气层为同径圆柱体形状，在云层和大气层上建立一个坐标系，以云层顶面中心点为原点，横坐标为距离地面的高度，记为z轴，纵坐标为沿径向的长度，记为r轴，定义云层中心折射率为n₀，大气折射率为n_k，云层厚度为z₀，云层半径为R，云层折射率n沿径向变化，且满足公式：

将云层边缘折射率n_j和云层半径R代入公式(1)，可以计算出折射率分布常数A：

云层边缘折射率n_j即云层折射率n，云层边缘折射率n_j为云层沿径向最外层边缘折射率，当信号的毫米波从原点射入，则云层中心折射率为n₀与云层沿径向最外层边缘折射率n_j相等，则折射率分布常数A为0；

定义毫米波自纵坐标的r₀点入射，经过非线性介质云层后，在云层-大气层介质界面处与横轴的距离为：