專利名稱：一種準(zhǔn)確分析高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線信道傳輸特性的研究方法，具體涉及一種準(zhǔn)確分析高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的方法。
背景技術(shù)：
特殊環(huán)境下的無線信道衰落特性研究一直是通信研究領(lǐng)域的難點(diǎn)問題。對(duì)于目前廣泛應(yīng)用的直升機(jī)衛(wèi)星通信而言，準(zhǔn)確分析其無線信道衰落特性，對(duì)充分挖掘通信系統(tǒng)容量、優(yōu)化系統(tǒng)性能具有重要的指導(dǎo)意義。但是由于其衛(wèi)星通信天線受到旋翼旋轉(zhuǎn)的遮擋影響，其信道衰落特性不僅與一般的環(huán)境影響因素有關(guān)，而且與旋翼的動(dòng)態(tài)遮擋效應(yīng)密切相關(guān)，分析起來相當(dāng)復(fù)雜和困難。目前分析無線信道衰落特性普遍采用基于概率分布模型的方法，這些方法是只考慮了一般環(huán)境的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)分析一般環(huán)境的信道特性比較有效，但對(duì)特殊環(huán)境不再適用，主要原因在于特殊環(huán)境往往距離通信天線很近，因此其影響不容忽略，有時(shí)甚至超過其他所有外部環(huán)境因素的影響。無線信道衰落特性在本質(zhì)上屬于電波傳播規(guī)律問題，因此更準(zhǔn)確的研究分析方法是采用或發(fā)展基于嚴(yán)格麥克斯韋方程組的電磁仿真分析技術(shù)。雖然目前國內(nèi)外已經(jīng)有了一些專門針對(duì)直升機(jī)旋翼遮擋問題的電磁仿真技術(shù)研究，但是它們?cè)诜治鰰r(shí)普遍只考慮了直升機(jī)旋翼遮擋對(duì)通信性能的影響，而缺乏對(duì)周邊所有環(huán)境因素的系統(tǒng)完整分析，比如沒有考慮直升機(jī)所處的山區(qū)地勢、樹林等帶來的多徑效應(yīng)、遮擋效應(yīng)影響；而且，目前直升機(jī)旋翼電磁仿真的分析頻段主要是甚高頻(Very HighFrequency) VHF (30 300MHz)或特高頻(Ultra High Frequency) UHF (300 3000MHz)相對(duì)較低的頻段，而對(duì)于目前已逐漸走向應(yīng)用的高頻段，尤其是Ku和Ka頻段(12.5GHz以上)尚未見報(bào)道。但是對(duì)高頻段進(jìn)行電磁仿真準(zhǔn)確分析會(huì)面臨仿真計(jì)算量過大、難以實(shí)施等一系列實(shí)際困難，需要進(jìn)一步深入研究解決。由以上分析可知，由于對(duì)高頻段(Ku頻段以上)直升機(jī)旋翼遮擋問題還缺乏準(zhǔn)確有效的電磁仿真分析手段，而對(duì)直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性也缺乏考慮所有環(huán)境因素影響的系統(tǒng)全面的分析方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，為了能夠準(zhǔn)確獲得高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信的無線信道衰落特性和規(guī)律，本發(fā)明提出了一種既包括高頻電磁仿真方法又包括概率分布模型的混合分析方法。本發(fā)明的目的在于提供一種準(zhǔn)確分析高頻段(Ku頻段以上)直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的方法，用于解決現(xiàn)有的高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信無線信道傳輸特性缺乏準(zhǔn)確分析手段的問題。本發(fā)明的高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的分析方法包括以下步驟:I)利用電磁仿真方法，準(zhǔn)確分析高頻段直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)對(duì)機(jī)載衛(wèi)星通信天線性能的影響，其中先采用準(zhǔn)靜態(tài)法將旋翼旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的天線的動(dòng)態(tài)性能等效為一系列離散采樣時(shí)刻上旋翼靜止?fàn)顟B(tài)下的天線性能，再利用電磁仿真算法，分析得到直升機(jī)在每一個(gè)離散的采樣時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的姿態(tài)和旋翼旋轉(zhuǎn)角度下，靜止旋翼對(duì)天線性能的影響；2)利用概率分布模型，分析除直升機(jī)旋翼影響以外的其他一般環(huán)境影響因素對(duì)直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的影響；3)將電磁仿真方法的分析結(jié)果和概率分布模型的分析結(jié)果進(jìn)行混合分析，從而獲得高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的準(zhǔn)確分析結(jié)果。其中，在步驟I)中，準(zhǔn)靜態(tài)法是指，采用一系列離散的采樣時(shí)刻上靜止旋翼對(duì)天線輻射場的影響來模擬旋翼旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下該天線的動(dòng)態(tài)電磁特性。直升機(jī)在每一個(gè)采樣時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的姿態(tài)和旋翼旋轉(zhuǎn)角度下，通過幾何建模和精確分析得到靜止旋翼對(duì)天線性能的影響。采用傳統(tǒng)方法準(zhǔn)確分析高頻段直升機(jī)旋翼遮擋問題面臨兩大主要難題:一是該分析對(duì)象屬于復(fù)雜電大尺寸問題，如果完全采用精確仿真的算法，如矩量法，則將面臨待求未知量過多、仿真計(jì)算量過大而難以實(shí)際求解的難題，如果全部采用高頻近似方法，則會(huì)帶來計(jì)算精度不足的問題；二是分析該問題需要針對(duì)不同的直升機(jī)姿態(tài)以及旋翼旋轉(zhuǎn)角度逐一進(jìn)行仿真分析計(jì)算，這就需要大量近似重復(fù)的計(jì)算，如果采用傳統(tǒng)分析方法將耗費(fèi)時(shí)間過長。為了解決在分析高頻段(Ku頻段以上)旋翼遮擋問題時(shí)所遇到的待求未知量過多且仿真計(jì)算量過大問題，本發(fā)明采用矩量法精確分析單獨(dú)機(jī)載衛(wèi)星通信天線部分的輻射場，采用高頻近似方法分析除機(jī)載衛(wèi)星通信天線以外的其他所有旋翼和機(jī)身部分的電磁場。矩量法與高頻近似方法相結(jié)合的混合電磁仿真方法，在保證分析精度的同時(shí)大幅降低計(jì)算復(fù)雜度。高頻近似方法包括幾何光學(xué)法G0、物理光學(xué)法PO、等效電流法MEC、幾何繞射理論GTD、一致性繞射理論UTD、一致性漸進(jìn)繞射理論UAT以及物理繞射理論P(yáng)TD。此外，針對(duì)在不同旋翼旋轉(zhuǎn)角度或不同直升機(jī)飛行姿態(tài)下都需大量重復(fù)計(jì)算天線方向圖的特點(diǎn)，本發(fā)明采用等效面法來進(jìn)一步加速仿真計(jì)算過程。等效面法是基于惠更斯原理，首先利用矩量法精確分析得到的單獨(dú)機(jī)載衛(wèi)星通信天線的輻射場在天線附近一個(gè)假想面上的電磁場分布，然后利用其等效代替實(shí)際天線，進(jìn)行其他飛行姿態(tài)和旋翼旋轉(zhuǎn)角度下的天線受旋翼遮擋的性能分析。等效面法提高了電磁仿真的計(jì)算速度和效率。本發(fā)明的電磁仿真算法是集合了矩量法、高頻電磁計(jì)算方法以及等效面法的快速混合方法，其中，對(duì)機(jī)載衛(wèi)星通信天線采用基于矩量法的精確計(jì)算方法，而對(duì)除天線以外的旋翼以及其他機(jī)身部分采用高頻近似方法，同時(shí)采用等效面法代替實(shí)際天線以加快不同直升機(jī)姿態(tài)以及旋翼旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算過程。因此本發(fā)明提出的包括準(zhǔn)靜態(tài)法和電磁仿真算法的電磁仿真方法可以同時(shí)兼顧仿真精度和速度的要求，極大提高了算法效率和有效性。在步驟2)中，概率分布模型采用Corazza信道仿真模型來計(jì)算一般環(huán)境的多徑效應(yīng)及陰影效應(yīng)對(duì)信道衰落特性的影響，其中多徑效應(yīng)服從瑞利Rayleigh分布，陰影效應(yīng)服從對(duì)數(shù)正態(tài)Lognormal分布。并采用三狀態(tài)馬爾科夫鏈來描述Corazza信道仿真模型的三種典型環(huán)境狀態(tài)之間的變化，以描述在直升機(jī)和衛(wèi)星快速移動(dòng)的情況下，機(jī)載衛(wèi)星通信天線所處環(huán)境的隨機(jī)變化。Corazza信道仿真模型的三種典型環(huán)境狀態(tài)，分別是對(duì)應(yīng)開闊地的無陰影狀態(tài)、對(duì)應(yīng)郊區(qū)的輕度陰影狀及對(duì)應(yīng)復(fù)雜城區(qū)的重度陰影狀態(tài)。在步驟3)中，混合分析是指，將電磁仿真方法獲得的機(jī)載衛(wèi)星通信天線的增益隨時(shí)間變化結(jié)果代替在概率分布模型中假定的天線固定增益，然后利用概率分布模型對(duì)無線信道衰落特性進(jìn)行最后的匯總分析。本發(fā)明首次提出了聯(lián)合電磁仿真方法和概率分布模型的混合分析方法，采用電磁仿真方法精確分析直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)對(duì)衛(wèi)星通信衰落特性的影響，而利用概率分布模型分析除此以外的其他一般環(huán)境因素對(duì)信道衰落造成的影響，從而使得分析結(jié)果比傳統(tǒng)信道衰落分析方法更加準(zhǔn)確并有效。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過采用聯(lián)合電磁仿真方法和概率分布模型的混合分析方法，極大提高了高頻段(Ku頻段以上)直升機(jī)衛(wèi)星通信無線信道衰落特性分析的準(zhǔn)確度和可信度，加快了仿真分析速度，節(jié)省了仿真分析所需的硬件開銷，有效解決了現(xiàn)有高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信無線信道傳輸特性缺乏準(zhǔn)確分析手段的技術(shù)難題。


圖1為本發(fā)明在考慮多徑效應(yīng)及陰影效應(yīng)的影響后的完整的Corazza信道仿真模型的不意圖；圖2為f=12.5GHz情況下利用電磁仿真方法分析得到的直升機(jī)衛(wèi)星通信天線增益隨旋翼旋轉(zhuǎn)的時(shí)間變化的曲線圖；圖3 (a)為f=12.5GHz情況下利用Corazza信道仿真模型分析得到的直升機(jī)衛(wèi)星通信接收信號(hào)隨時(shí)間變化的曲線圖，(b)為(a)中矩形框中的局部放大圖；圖4為f=12.5GHz情況下結(jié)合電磁仿真方法和Corazza信道仿真模型分析得到的直升機(jī)衛(wèi)星通信天線接收信號(hào)隨時(shí)間變化的曲線圖；圖5為本發(fā)明的高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的分析方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。在本實(shí)施例中，直升機(jī)衛(wèi)星通信信道的工作頻率為f=12.5GHz。直升機(jī)的主要參數(shù)和工作環(huán)境如下:1)直升機(jī)旋翼包括5個(gè)槳葉，旋翼旋轉(zhuǎn)速度400圈/分鐘，每個(gè)槳葉長
10.65m，寬52cm ;2)機(jī)載衛(wèi)星通信天線為拋物面天線，口面直徑35cm，焦徑比0.6，最大方向增益29.1dB ；3)機(jī)載衛(wèi)星通信天線位于直升機(jī)旋翼的下方和機(jī)身上表面的右后方，在水平方向上偏離直升機(jī)機(jī)身中心線0.3m并距離旋翼的旋轉(zhuǎn)軸中心1.5m，在垂直方向上距離旋翼槳葉0.8m ；4)直升機(jī)工作地點(diǎn)位于北京某地(北緯39.42°，東經(jīng)116.46° )，直升機(jī)衛(wèi)星通信天線對(duì)準(zhǔn)的衛(wèi)星為中衛(wèi)I號(hào)同步軌道衛(wèi)星(東經(jīng)87.5° );5)直升機(jī)工作環(huán)境假定為開闊地的無陰影狀態(tài)。如圖5所示，本實(shí)施例的工作頻率為f=12.5GHz的直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的分析方法包括以下步驟:I)利用電磁仿真方法，準(zhǔn)確分析高頻段直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)對(duì)機(jī)載衛(wèi)星通信天線性能的影響:首先，采用準(zhǔn)靜態(tài)法對(duì)旋翼旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的天線動(dòng)態(tài)電磁特性進(jìn)行研究，當(dāng)旋翼旋轉(zhuǎn)角速率遠(yuǎn)小于電磁波傳播角速率時(shí)，可在任一時(shí)刻上將旋轉(zhuǎn)槳葉看作“凍結(jié)”在旋轉(zhuǎn)軌跡上，從而即采用一系列采樣時(shí)刻上靜止旋翼對(duì)天線性能的增益影響來模擬旋翼旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下該天線的動(dòng)態(tài)電磁特性；然后，直升機(jī)在每一個(gè)采樣時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的姿態(tài)和旋翼旋轉(zhuǎn)角度下，在應(yīng)用FEKO軟件時(shí)采用矩量法精確分析單獨(dú)機(jī)載衛(wèi)星通信天線部分的輻射場，采用高頻近似方法分析除機(jī)載衛(wèi)星通信天線以外的其他所有旋翼和機(jī)身部分的電磁場，通過幾何建模和精確分析得到靜止旋翼對(duì)天線性能的影響；進(jìn)一步，應(yīng)用FEKO軟件時(shí)采用了等效面法，基于惠更斯原理，首先利用矩量法精確分析得到衛(wèi)星通信天線在天線附近某個(gè)假想面上的電磁場分布，然后利用其等效代替實(shí)際天線，進(jìn)行其他飛行姿態(tài)和旋翼旋轉(zhuǎn)角度下的天線受旋翼遮擋的性能分析。2)利用概率分布模型，分析除直升機(jī)旋翼影響以外的其他一般環(huán)境影響因素對(duì)直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的影響。圖1給出了本實(shí)施例的在考慮多徑效應(yīng)及陰影效應(yīng)的影響后的完整Corazza信道仿真模型。圖1中的上面的兩個(gè)求和符號(hào)2。和Ss分別代表對(duì)多徑效應(yīng)中的多徑信號(hào)的實(shí)部部分和虛部部分進(jìn)行求和，M代表多徑數(shù)量，所有多徑信號(hào)合成以后的信號(hào)強(qiáng)度概率密度分布服從Rayleigh分布。將多徑信號(hào)與直射信號(hào)I進(jìn)行合成，得到的總信號(hào)的強(qiáng)度I 的概率密度分布函數(shù)服從Rice分布；Rice分布由Rice因子K決定，K表示直射信號(hào)與多徑信號(hào)的功率之比；圖1中已將直射信號(hào)I歸一化，表示為實(shí)數(shù)I。Xc(t)代表考慮Rice因子K影響以后的合成信號(hào)的實(shí)部部分，jXs(t)代表考慮Rice因子K影響以后的合成信號(hào)的虛部部分。

圖1中的下邊求和符號(hào)Si前后的內(nèi)容以及右邊指數(shù)運(yùn)算e( )代表了陰影效應(yīng)的建模過程，陰影效應(yīng)一般符合Lognormal分布。陰影效應(yīng)主要由兩個(gè)參數(shù)決定:陰影均值U與陰影標(biāo)準(zhǔn)差O ;這兩個(gè)參數(shù)分別決定了陰影效應(yīng)的平均衰落深度，以及陰影變化的劇烈程度。在綜合考慮所有因素(包括直射信號(hào)、多徑效應(yīng)及陰影效應(yīng))以后，得到圖1中右邊的總信號(hào)強(qiáng)度R(t)。Corazza信道仿真模型主要由三個(gè)參數(shù)決定:Rice因子K、陰影均值y、陰影標(biāo)準(zhǔn)差O。對(duì)于不同的地面遮擋環(huán)境和對(duì)衛(wèi)星仰角，Corazza信道仿真模型中的三個(gè)參數(shù)K、U、O均不相同。本發(fā)明根據(jù)直升機(jī)所處地面環(huán)境的復(fù)雜程度和遮擋程度不同，將地面環(huán)境分成三種典型狀態(tài):對(duì)應(yīng)開闊地的無陰影狀態(tài)、對(duì)應(yīng)郊區(qū)的輕度陰影狀及對(duì)應(yīng)復(fù)雜城區(qū)的重度陰影狀態(tài)，本實(shí)施例中直升機(jī)工作環(huán)境假定為開闊地的無陰影狀態(tài)。為了描述在直升機(jī)和衛(wèi)星快速移動(dòng)的情況下，機(jī)載衛(wèi)星通信天線所處環(huán)境的變化，本發(fā)明采用三狀態(tài)馬爾科夫鏈來描述Corazza信道仿真模型的三種典型環(huán)境狀態(tài)之間的變化，其中，作為關(guān)鍵參數(shù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣根據(jù)實(shí)際情況的統(tǒng)計(jì)規(guī)律獲得。Corazza信道仿真模型中的三個(gè)重要參數(shù)與衛(wèi)星仰角a之間的關(guān)系，可用下列基于大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的表達(dá)式近似表示:K=Kq+K1 a +K2 a 2+K3 a 3
卩=]^+]!^+]!^2+]!^30=0^0^ + 0^^0303上式中各系數(shù)代表擬合系數(shù)，在本實(shí)例中分別選取如下典型值:K=[26.43，-2.644，0.08377，-4.1llX 10-4]，μ =[3.978，-0.1742，0.002647，-1.367X 10-5]，σ =
。3)結(jié)合電磁仿真方法和概率分布模型的分析結(jié)果進(jìn)行混合分析，最終獲得考慮所有環(huán)境影響因素的高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的準(zhǔn)確分析結(jié)果?；旌戏治鲋饕菍㈦姶欧抡娣椒ǐ@得的機(jī)載衛(wèi)星通信天線的增益隨時(shí)間變化結(jié)果代替在概率分布模型中假定的天線固定增益，然后利用概率分布模型對(duì)無線信道衰落特性進(jìn)行最后的匯總分析。通過這種方式，可以利用電磁仿真方法準(zhǔn)確計(jì)算天線附近的特殊環(huán)境對(duì)天線性能造成的影響，而利用概率分布模型分析除此以外的其他一般環(huán)境因素對(duì)信道衰落造成的影響，從而使得分析結(jié)果比傳統(tǒng)的直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性分析方法更加準(zhǔn)確有效。圖2、圖3和圖4分別給出了本實(shí)施例在f=12.5GHz的直升機(jī)環(huán)境下，在步驟I)中利用電磁仿真方法分析得到的直升機(jī)衛(wèi)星通信天線增益隨旋翼旋轉(zhuǎn)的時(shí)間變化曲線，在步驟2)中利用基于統(tǒng)計(jì)規(guī)律的Corazza信道仿真模型分析得到的直升機(jī)衛(wèi)星通信接收信號(hào)隨時(shí)間的變化曲線，以及在步驟3)中結(jié)合電磁仿真方法和Corazza信道仿真模型分析得到的直升機(jī)衛(wèi)星通信天線接收信號(hào)隨時(shí)間的變化曲線。如圖2所示，Ku頻段直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)遮擋對(duì)機(jī)載衛(wèi)星通信天線增益造成的影響呈現(xiàn)出規(guī)律性的且較大起伏的變化；而工作在開闊地的直升機(jī)周圍環(huán)境對(duì)機(jī)載衛(wèi)星通信接收信號(hào)電平造成的影響呈現(xiàn)出無序而且較小幅度的變化，如圖3所示；匯總所有環(huán)境因素的影響，直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性主要由旋翼旋轉(zhuǎn)遮擋因素決定，但細(xì)節(jié)部分反映了由直升機(jī)周圍環(huán)境因素造成的多徑效應(yīng)及陰影效應(yīng)的影響，如圖4所示?？傊?，通過采用本發(fā)明提出的混合方法對(duì)高頻段(Ku頻段以上)直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性進(jìn)行分析，不僅可以獲得高頻段(Ku頻段以上)直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)對(duì)機(jī)載衛(wèi)星通信衰落特性的準(zhǔn)確規(guī)律，而且可以得到比以往單獨(dú)采用電磁仿真方法，或者單獨(dú)采用基于統(tǒng)計(jì)規(guī)律的概率分布模型的方法更加全面和準(zhǔn)確的分析結(jié)果。最后需要注意的是，公布實(shí)施例的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的分析方法，其特征在于，所述分析方法包括以下步驟: 1)利用電磁仿真方法，準(zhǔn)確分析高頻段直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)對(duì)機(jī)載衛(wèi)星通信天線性能的影響，其中先采用準(zhǔn)靜態(tài)法將旋翼旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的天線的動(dòng)態(tài)性能等效為一系列離散采樣時(shí)刻上旋翼靜止?fàn)顟B(tài)下的天線性能，再利用電磁仿真算法，分析得到直升機(jī)在每一個(gè)離散的采樣時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的姿態(tài)和旋翼旋轉(zhuǎn)角度下，靜止旋翼對(duì)天線性能的影響； 2)利用概率分布模型，分析除直升機(jī)旋翼影響以外的其他一般環(huán)境影響因素對(duì)直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的影響； 3)將電磁仿真方法的分析結(jié)果和概率分布模型的分析結(jié)果進(jìn)行混合分析，從而獲得高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的準(zhǔn)確分析結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，在步驟I)中，所述準(zhǔn)靜態(tài)法是指，采用一系列離散的采樣時(shí)刻上靜止旋翼對(duì)天線輻射場的影響來模擬旋翼旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下該天線的動(dòng)態(tài)電磁特性。
3.如權(quán)利要求2所述的分析方法，其特征在于，在步驟I)中，采用矩量法精確分析單獨(dú)機(jī)載衛(wèi)星通信天線部分的輻射場，采用高頻近似方法分析除機(jī)載衛(wèi)星通信天線以外的其他所有旋翼和機(jī)身部分的電磁場。
4.如權(quán)利要求3所述的分析方法，其特征在于，進(jìn)一步包括等效面法，所述等效面法是基于惠更斯原理，首先利用矩量法精確分析得到的單獨(dú)機(jī)載衛(wèi)星通信天線的輻射場在天線附近一個(gè)假想面上的電磁場分布，然后利用其等效代替實(shí)際天線，進(jìn)行其他飛行姿態(tài)和旋翼旋轉(zhuǎn)角度下的天線受旋翼遮擋的性能分析。
5.如權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，在步驟2)中，所述概率分布模型采用Corazza信道仿真模型來計(jì)算一般環(huán)境的多徑效應(yīng)及陰影效應(yīng)對(duì)信道衰落特性的影響，其中所述多徑效應(yīng)服從瑞利Rayleigh分布,所述陰影效應(yīng)服從對(duì)數(shù)正態(tài)Lognormal分布。
6.如權(quán)利要求5所述的分析方法，其特征在于，采用三狀態(tài)馬爾科夫鏈來描述Corazza信道仿真模型的三種典型環(huán)境狀態(tài)之間的變化，以描述在直升機(jī)和衛(wèi)星快速移動(dòng)的情況下，機(jī)載衛(wèi)星通信天線所處環(huán)境的隨機(jī)變化。
7.如權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于，在步驟3)中，所述混合分析是指，將電磁仿真方法獲得的機(jī)載衛(wèi)星通信天線的增益隨時(shí)間變化結(jié)果代替在概率分布模型中假定的天線固定增益，然后利用概率分布模型對(duì)無線信道衰落特性進(jìn)行最后的匯總分析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種準(zhǔn)確分析高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信信道衰落特性的方法。本發(fā)明采用電磁仿真方法精確分析直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)對(duì)衛(wèi)星通信衰落特性的影響，而利用概率分布模型分析除此以外的其他一般環(huán)境因素對(duì)信道衰落造成的影響，從而使得分析結(jié)果比傳統(tǒng)信道衰落分析方法更加準(zhǔn)確并有效。本發(fā)明通過采用聯(lián)合電磁仿真分析和概率分布模型的混合分析方法，極大提高了高頻段(Ku頻段以上)直升機(jī)衛(wèi)星通信無線信道衰落特性分析的準(zhǔn)確度和可信度，加快了仿真分析速度，節(jié)省了仿真分析所需的硬件開銷，有效解決了現(xiàn)有高頻段直升機(jī)衛(wèi)星通信無線信道傳輸特性缺乏準(zhǔn)確分析手段的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)H04B17/00GK103178914SQ201310089539
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者譚云華, 尚勇, 賈澤宇, 趙耀環(huán) 申請(qǐng)人:北京大學(xué)