[发明专利]一种用于卫星通信的日凌干扰角度和日凌时间的预测方法

说明书

本发明属于卫星应用技术领域，具体涉及一种用于卫星通信的日凌干扰角度和日凌时间的预测方法，该方法包括：采用光线追踪方法与背景光功率计算相结合的方法计算到达CCD处的太阳背景光功率；将计算出的太阳背景光功率与CCD的探测灵敏度作对比，确定日凌干扰角度；基于太阳光和星间激光链路夹角计算公式及日凌阈值角度，预测星间激光链路的日凌时间；本发明能够精准的确定卫星发生日凌干扰的位置和时间，使得能够在预测的位置和时间段上进行调整，控制终端在卫星轨道上实时智能规避日凌，提高了卫星信号传输的效率。

技术领域

本发明属于卫星应用技术领域，具体涉及一种用于卫星通信的日凌干扰角度和日凌时间的预测方法。

背景技术

卫星通信在高速发展的信息时代具有重要作用，而将激光作为载波源可以更准确更快速地传送海量信息。目前已有的大多数激光通信终端是基于CCD探测成像的这种探测机制，容易受到太空中背景噪声的影响。在背景噪声中，太阳和恒星的背景光是背景噪声的主要来源。日光入射激光通信终端，在CCD上探测成像，会影响原本正在通信的两卫星之间的瞄准捕获和跟踪，对卫星通信系统的稳定性影响很大。因此为确保通信系统的正常运行，卫星通信终端要提前进行日凌规避，日凌干扰角度的确定及日凌时间的提前预测具有重要意义。

发明内容

为了提高日凌干扰角度的确定及日凌时间的提前预测的精确度，本发明提出了一种用于卫星通信的日凌干扰角度和日凌时间的预测方法，该方法包括：设置太阳光线入射干扰阈值角度；实时获取信号发射卫星、信号接收卫星以及太阳在地心赤道坐标系下的位置矢量；根据各个位置矢量计算信号接收卫星指向信号发射卫星的指向矢量和信号接收卫星指向太阳的指向矢量；计算两个指向矢量之间的夹角，该夹角为太阳光入射角度；判断太阳光入射角度与太阳光线入射干扰阈值角度的大小，若小于太阳光线入射干扰阈值角度，则此时卫星发生日凌干扰，并输出日凌干扰角度和日凌时间，否则未发生日凌干扰。

优选的，设置太阳光线入射干扰阈值角度的过程包括：将太阳光线入射到卫星光学天线口径处；根据到达光学天线口径处的太阳光能量计算太阳光在光学天线口径处的太阳背景光功率；根据光学天线口径处的太阳背景光功率计算光线在不同入射角度下到达CCD处的太阳背景光功率；判断到达CCD处的太阳背景光功率是否达到CCD探测阈值，若未达到探测阈值，则不进行处理，若达到探测阈值，则确定太阳光线入射干扰阈值角度。

进一步的，CCD安装的位置为：CCD的安装采用异轴安装的方式，在光学系统中增加了反射镜，CCD放在探测镜头的焦平面上，且探测镜头焦点在CCD中心。

进一步的，在光学天线口径处的太阳背景光功率的计算公式为：

其中，A表示终端接收天线的面积，E_sun表示太阳在地球大气层外的光谱辐照度，λ表示入射光的波长，λ₁和λ₂表示入射光波长带宽区间的两端。

进一步的，太阳在地球大气层外的光谱辐照度的公式为：

其中，W(λ)表示太阳的辐亮度。

优选的，计算太阳光到达CCD的背景光功率的过程包括：获取卫星终端各个结构表面的光学属性，所述光学属性包括各个终端表面对太阳光反射和散射的吸收效率；获取太阳光线入射到光学天线口径处的初始信息，所述初始信息包括太阳光线的入射角度和初始能量大小；根据光学天线口径处的太阳背景光功率以及初始信息采用光线追踪法计算太阳光线到达CCD处的太阳背景光功率。

进一步的，计算光线到达CCD处的太阳背景光功率的过程包括：根据终端的表面光学属性得到在不同入射角度下的太阳背景光功率相对于正入射时的太阳背景光功率的能量衰降系数；采用太阳背景光功率的计算公式计算正入射时在光学天线口径处和CCD处的太阳背景光功率，将正入射时的太阳背景光功率乘以衰降系数，得到在不同入射角度下的太阳背景光功率。