[發明專利]一種適用于航空信道的通信效果演示驗證系統

有效

• 申請號: 202011181419.3
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112422214B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 水宜水;盧毅;張敏貞;張暖峰;吳侹;鄭澍鵬
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第七研究所
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;G06F17/15;G06F17/16;G06F30/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

1.一種適用于航空信道的通信效果演示驗證系統，其特征在于：所述的系統包括通信仿真綜合管理單元、通信仿真計算單元、場景參數數據庫單元；

所述的通信仿真綜合管理單元，用于對通信頻段、發射功率、帶寬幾種通信參數進行配置加載，結合生成的飛行位置、海拔、速度、姿態幾種飛行參數，傳輸至通信仿真計算單元；

所述的通信仿真計算單元，用于調用場景參數數據庫單元中的場景數據，并結合接收到的通信參數、飛行參數進行場景重構，接著由通信仿真計算單元進行信道建模與通信能力計算，最后將計算結果傳輸至通信仿真綜合管理單元進行圖形化的結果顯示；

具體的，所述的場景重構中，涉及到的天線增益及地形數據調用計算方法如下：

a)天線增益

設定發射端經緯度、海拔高度分別為λ_T、h_T，接收端經緯度、海拔高度分別為λ_R、h_R，發射端所處平臺的俯仰角、滾轉角、航向角分別為θ_T、φ_T、ψ_T，接收端所處平臺的俯仰角、滾轉角、航向角分別為θ_R、φ_R、ψ_R，地球長軸半徑為R_e，短軸半徑為R_p，地球橢球第一偏心率為e；

則發射端沿卯酉圈的主曲率半徑為下式：

接收端沿卯酉圈的主曲率半徑為下式：

將收發端兩點由LLA坐標系向ECEF坐標系轉換，可得在LLA坐標系下發射端與接收端的坐標如下：

然后將發射端的ECEF坐標向接收端對應的導航坐標系轉換，通過轉換矩陣即可得到如下：

接著將該坐標由導航坐標系向接收端對應的載體坐標系轉換，通過轉換矩陣即可得到如下：

將接收端的ECEF坐標向發射端對應的導航坐標系轉換，通過轉換矩陣即可得到如下：

接著將該坐標由導航坐標系向發射端對應的載體坐標系轉換，通過轉換矩陣即可得到如下：

設發射端指向接收端的向量為接收端指向發射端的向量為則在發射端載體坐標系下的坐標與接收端在發射端載體坐標系下的坐標相等，即有：

在接收端載體坐標系下的坐標與發射端在接收端載體坐標系下的坐標相等，即有：

之后，由在發射端載體坐標系下的坐標值，進而通過該坐標得出球坐標下的天頂角與方向角，即可通過查表得出該方向上的發射天線增益；由在接收端載體坐標系下的坐標值，進而通過該坐標得出球坐標下的天頂角與方向角，即可通過查表得出該方向上的接收天線增益。

2.根據權利要求1所述的適用于航空信道的通信效果演示驗證系統，其特征在于：所述的通信仿真綜合管理單元包括參數配置與平臺管理模塊、飛行模擬模塊、通信效果顯示模塊；

其中，所述的參數配置與平臺管理模塊，用于對通信頻段、發射功率、寬帶幾種通信參數配置與加載，系統的啟停控制、參數管理、數據記錄與回放；

所述的飛行模擬模塊，用于獲取飛行位置、海拔、速度、姿態幾種飛行參數；

所述的通信效果顯示模塊，用于對信道狀況、通信性能、通信效果、場景參數的圖形化顯示，并結合地圖軟件，可對通信覆蓋范圍進行界面展示。

3.根據權利要求2所述的適用于航空信道的通信效果演示驗證系統，其特征在于：所述的通信仿真計算單元包括信道模型構建模塊、通信能力計算模塊；

所述的信道模型構建模塊，根據通信參數、飛行參數，結合調用場景參數數據庫單元中的場景數據，對信道場景進行實時重構，并對信道模型進行分析計算，得出信道狀況結果；

所述的通信能力計算模塊，用于對端到端通信、空地通信覆蓋能力進行分析計算。

4.根據權利要求3所述的適用于航空信道的通信效果演示驗證系統，其特征在于：所述的場景參數數據庫單元，用于場景數據進行存儲、更新與維護；其中所述的場景數據包括天線方向圖、地形、地表特性數據。