[發明專利]星地激光通信星上終端地球背景光的快速模擬方法

有效

• 申請號: 201310424539.5
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103457660A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 胥全春;俞建杰;劉永凱;杜繼東;周彥平;于思源;馬晶;譚立英
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04B10/11
• 分類號: H04B10/11;H04B10/118
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及星地激光通信星上終端的地球背景光仿真抑制領域，具體涉及一種快速模擬不同軌道高度星上終端地球背景光的方法。

背景技術

與傳統微波通信相比，衛星光通信主要具有以下優勢：傳輸數據率高；終端設備體積小、質量輕和功耗低；無需無線電頻率使用許可；抗干擾能力強和難于被抗截獲等方面。因此已成為國際上主要航天大國發展的重要技術。衛星光通信終端間的通信距離一般為幾百公里到幾萬公里，如此極遠距離的傳輸致使光接收終端只能接收到極微弱的能量。在星地激光通信中，星上激光通信終端在通信時需對準地面站，此時來自地球的背景光（主要包括地球自身的黑體輻射和地球反射的太陽黑體輻射）和信號光束將同時進入系統探測器，造成系統跟蹤精度和通信信噪比等下降。為提高星上終端的跟蹤精度和信噪比，改善通信質量，必須模擬地球背景光對星上終端的影響，并研究其抑制技術。

目前雜散光模擬的前期工作主要通過軟件仿真來完成，而蒙特卡洛光線追跡法應用得最廣泛。但是為了得到相對精確的結果，一般將地球視為朗伯光源模擬其背景光對星上終端的影響，并且追跡一定量的光線，這需要一定的仿真時間。針對星地激光通信的星上終端，在不同軌道高度時，都需對地球朗伯光源進行模擬，這大大增加了仿真時間。

發明內容

本發明是要解決目前仿真地球背景光對星地激光通信星上終端的影響時耗時很長的問題，而提供了一種快速模擬不同軌道高度處星上終端中地球背景光的方法。

星地激光通信星上終端地球背景光的快速模擬方法包括：

（1）確定需要仿真的軌道高度；

（2）計算地球對終端的半張角；

（3）將地球背景光源的整個發射空間區域化；

（4）確定各部分區域需追跡的光線數；

（5）仿真并計算不同軌道處的雜散光功率。

發明效果：

本發明提供了一種快速模擬不同軌道高度處星上終端中地球背景光的方法，在不降低雜散光仿真精度的前提下，大大縮短仿真時間。

在本例中，采用星地激光通信星上終端地球背景光的快速模擬方法后，仿真所需時間與采用傳統方法相比減少將近70%。

附圖說明

圖1是本發明流程圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式的星地激光通信星上終端地球背景光的快速模擬方法包括：

（1）確定需要仿真的軌道高度；

（2）計算地球對終端的半張角；

（3）將地球背景光源的整個發射空間區域化；

（4）確定各部分區域需追跡的光線數；

（5）仿真并計算不同軌道處的雜散光功率。

本實施方式效果：

本實施方式提供了一種快速模擬不同軌道高度處星上終端中地球背景光的方法，在不降低雜散光仿真精度的前提下，大大縮短仿真時間。

在本例中，采用星地激光通信星上終端地球背景光的快速模擬方法后，仿真所需時間與采用傳統方法相比減少將近70%。

本實施方式中，傳統的雜散光仿真是針對某個軌道高度，然后在雜散光仿真軟件中建模，地球朗伯光源的發散角設置為0到θ（θ為地球對終端的發散角），當需要仿真的軌道較多時，需要每次都仿真整個發射區域，需要大量仿真時間。本實施方式采用分區域的方法仿真不同區域（對應不同軌道高度）的地球背景光，最后通過求和得到不同軌道處的雜散光。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：步驟一中所述確定需要仿真的軌道高度具體為：

若星地激光通信時，星上終端的軌道高度變化范圍為H_min到H_max，選取需要仿真的N個軌道高度h_i，其中，i=1，2，...，N，且

H_min≤h₁<...<h_i<...<h_N≤H_max。

其它步驟及參數與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同的是：步驟二中所述計算地球對終端的半張角具體為：

需將地球視為具有一定發散角的朗伯光源，不同軌道處地球對終端的半張角由下式給出：