[发明专利]一种适用于航空信道的通信效果演示验证系统

权利要求书

1.一种适用于航空信道的通信效果演示验证系统，其特征在于：所述的系统包括通信仿真综合管理单元、通信仿真计算单元、场景参数数据库单元；

所述的通信仿真综合管理单元，用于对通信频段、发射功率、带宽几种通信参数进行配置加载，结合生成的飞行位置、海拔、速度、姿态几种飞行参数，传输至通信仿真计算单元；

所述的通信仿真计算单元，用于调用场景参数数据库单元中的场景数据，并结合接收到的通信参数、飞行参数进行场景重构，接着由通信仿真计算单元进行信道建模与通信能力计算，最后将计算结果传输至通信仿真综合管理单元进行图形化的结果显示；

具体的，所述的场景重构中，涉及到的天线增益及地形数据调用计算方法如下：

a)天线增益

设定发射端经纬度、海拔高度分别为λ_T、h_T，接收端经纬度、海拔高度分别为λ_R、h_R，发射端所处平台的俯仰角、滚转角、航向角分别为θ_T、φ_T、ψ_T，接收端所处平台的俯仰角、滚转角、航向角分别为θ_R、φ_R、ψ_R，地球长轴半径为R_e，短轴半径为R_p，地球椭球第一偏心率为e；

则发射端沿卯酉圈的主曲率半径为下式：

接收端沿卯酉圈的主曲率半径为下式：

将收发端两点由LLA坐标系向ECEF坐标系转换，可得在LLA坐标系下发射端与接收端的坐标如下：

然后将发射端的ECEF坐标向接收端对应的导航坐标系转换，通过转换矩阵即可得到如下：

接着将该坐标由导航坐标系向接收端对应的载体坐标系转换，通过转换矩阵即可得到如下：

将接收端的ECEF坐标向发射端对应的导航坐标系转换，通过转换矩阵即可得到如下：

接着将该坐标由导航坐标系向发射端对应的载体坐标系转换，通过转换矩阵即可得到如下：

设发射端指向接收端的向量为接收端指向发射端的向量为则在发射端载体坐标系下的坐标与接收端在发射端载体坐标系下的坐标相等，即有：

在接收端载体坐标系下的坐标与发射端在接收端载体坐标系下的坐标相等，即有：

之后，由在发射端载体坐标系下的坐标值，进而通过该坐标得出球坐标下的天顶角与方向角，即可通过查表得出该方向上的发射天线增益；由在接收端载体坐标系下的坐标值，进而通过该坐标得出球坐标下的天顶角与方向角，即可通过查表得出该方向上的接收天线增益。

2.根据权利要求1所述的适用于航空信道的通信效果演示验证系统，其特征在于：所述的通信仿真综合管理单元包括参数配置与平台管理模块、飞行模拟模块、通信效果显示模块；

其中，所述的参数配置与平台管理模块，用于对通信频段、发射功率、宽带几种通信参数配置与加载，系统的启停控制、参数管理、数据记录与回放；

所述的飞行模拟模块，用于获取飞行位置、海拔、速度、姿态几种飞行参数；

所述的通信效果显示模块，用于对信道状况、通信性能、通信效果、场景参数的图形化显示，并结合地图软件，可对通信覆盖范围进行界面展示。

3.根据权利要求2所述的适用于航空信道的通信效果演示验证系统，其特征在于：所述的通信仿真计算单元包括信道模型构建模块、通信能力计算模块；

所述的信道模型构建模块，根据通信参数、飞行参数，结合调用场景参数数据库单元中的场景数据，对信道场景进行实时重构，并对信道模型进行分析计算，得出信道状况结果；

所述的通信能力计算模块，用于对端到端通信、空地通信覆盖能力进行分析计算。

4.根据权利要求3所述的适用于航空信道的通信效果演示验证系统，其特征在于：所述的场景参数数据库单元，用于场景数据进行存储、更新与维护；其中所述的场景数据包括天线方向图、地形、地表特性数据。