申请/专利权人：云天智能信息(深圳)有限公司

申请日：2024-04-01

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN117978261B

主分类号：H04B7/185

分类号：H04B7/185

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.14#授权;2024.05.21#实质审查的生效;2024.05.03#公开

摘要：本发明公开了应用卫星短报文的卫星天线状态实时监控方法及系统，涉及航天卫星技术领域，该系统的天线监测模块和环境监测单元构成了其实时监测卫星天线状态和环境影响的核心部分，天线监测模块通过布设多个监测点和安装监测设备，能够全面监控卫星天线的各项参数，这些监测数据的实时采集为后续的分析和预测提供了重要的数据支持，数字孪生模型能够精确地反映卫星天线的物理形态和工作状态，为系统提供了一个虚拟的实验平台，可以在其中进行各种场景的仿真实验，以评估天线在不同工作条件下的性能表现，这种实时的监测、分析和调控机制，可以有效地提高卫星通信系统的运行效率和稳定性，为用户提供更加可靠的通信服务。

主权项：1.应用卫星短报文的卫星天线状态实时监控系统，其特征在于：包括天线监测模块、拟态建设模块、数据采集模块、数据计算模块和天线评估模块；所述天线监测模块用于在卫星天线周围布设若干监测点，并安装监测设备，对卫星天线的综合信号状态数据和环境影响数据进行实时监控；所述拟态建设模块用于依据卫星天线的几何模型，建立卫星天线的数字孪生模型，同时通过数据传感将天线监测模块所检测到的数据传输至数字孪生模型中，对卫星天线的物理形态和干扰数据进行建模和仿真监控；所述数据采集模块用于对所监控到的综合信号状态数据和环境影响数据，进行预处理后，生成综合信号状态数据集和环境影响数据集并进行采集；所述数据计算模块用于依据所采集到的综合信号状态数据集，进行汇总计算获取综合信号状态系数Xhxs，并依据环境干扰数据集进行汇总计算获取环境影响系数Hjxs，同时再将综合信号状态系数Xhxs和环境影响系数Hjxs，进行相关联计算获取综合监控系数Jkxs；所述天线评估模块用于预设环境影响阈值H与环境影响系数Hjxs进行初步对比评估，生成相应的评估结果开启第二评估机制，所述第二评估机制是用于预设信号状态评估阈值X与所获取的综合监控系数Jkxs进行二次对比评估，并生成相应的评估结果；所述数据采集模块包括第一采集单元和第二采集单元；所述第一采集单元用于对所监测到的综合信号状态数据进行预处理后，分类汇总生成综合信号状态数据集，所述预处理的方式包括去噪、清洗和归一化处理；所述综合信号状态数据集包括指向精度数据集、信号质量数据集和天线波束数据集；所述指向精度数据集包括方位角Zfw、俯仰角Zfy、极化角Zjh、滚转角Zgz和指向误差Zwc；所述信号质量数据集包括信号质量Xzl、信噪比Xxz、误码率Xwm、极化效率Xjh和波束指向精度Xbs；所述天线波束数据集包括主瓣宽度Skd、旁瓣辐射强度Spf、主瓣辐射强度Szf、波束宽度Ssk和主瓣带宽Szk；所述第二采集单元用于对所监测到的环境影响数据集进行预处理后，分类汇总生成环境干扰数据集，所述预处理方式包括插值、去除异常值和归一化处理，所述环境干扰数据集包括大气密度Hmd、太空辐射强度Hfs、干扰信号功率Hgl、干扰信号频率Hpl和磁场强度Hcc；所述数据计算模块包括第一计算单元、第二计算单元和综合计算单元；所述第一计算单元包括指向精度计算单元、信号质量计算单元和天线波束计算单元；所述指向精度计算单元用于依据综合信号状态数据集中的指向精度数据集，进行无量纲处理后，汇总计算获取指向精度系数Zxxs；所述信号质量计算单元用于依据综合信号状态数据集中的信号质量数据集，进行无量纲处理后，汇总计算获取信号质量系数Xzxs；所述天线波束计算单元用于依据综合信号状态数据集中的天线波束数据集，进行无量纲处理后，汇总计算获取天线波束系数Psxs；所述指向精度系数Zxxs、信号质量系数Xzxs和天线波束系数Psxs通过以下公式获取； ； ； ；式中，、和分别表示指向误差对应的偏差角度，表示方位角绕Z轴的旋转角度，表示俯仰角绕Y轴的旋转角度，表示极化角绕X轴的旋转角度；所述第二计算单元用于依据环境干扰数据集，无量纲处理后，进行分析计算获取环境影响系数Hjxs；所述环境影响系数Hjxs通过以下公式获取； ；所述综合计算单元包括第一相关联单元和第二相关联计算单元；所述第一相关联单元通过将第一计算单元所获取的指向精度系数Zxxs、信号质量系数Xzxs和天线波束系数Psxs，无量纲处理后，进行汇总计算获取综合信号状态系数Xhxs；所述综合信号状态系数Xhxs通过以下公式获取； ；式中，a1、a2和a3表示指向信号质量系数Xzxs、天线波束系数Psxs和精度系数Zxxs的预设比例系数，其具体值由用户调整设置，A表示第一修正常数；所述第二相关联计算单元用于将所获取的综合信号状态系数Xhxs与环境影响系数Hjxs，无量纲处理后进行汇总分析，生成综合监控系数Jkxs；所述综合监控系数Jkxs通过以下公式获取； ；式中，b1和b2表示综合信号状态系数Xhxs和环境影响系数Hjxs的预设比例系数，其具体值由用户调整设置，B表示第二修正常数；所述天线评估模块包括环境影响评估单元和信号状态评估单元；所述环境影响评估单元用于环境影响阈值H，与第二计算单元分析计算所获取的环境影响系数Hjxs进行初步对比评估，获取相应的评估结果，具体评估方案如下；当环境影响系数Hjxs＞环境影响阈值H时，表示当前卫星天线所处环境存在干扰异常，此时采用自适应滤波器和数字波束形成技术，优化卫星天线对信号的提取和处理能力，优化信号处理算法，改善对噪声的抑制能力；若环境影响系数Hjxs≤环境影响阈值H时，表示当前卫星天线所处环境处于正常状态，此时无需进行优化调控，则开启第二评估机制；所述信号状态评估单元由环境影响评估单元进行触发第二评估机制，所述信号状态评估单元用于预设信号状态评估阈值X与第二相关联计算单元相关联分析所获取的综合监控系数Jkxs进行对比评估，并生成相应的评估结果，具体评估方案如下；当综合监控系数Jkxs＞信号状态评估阈值X时，表示当前卫星信号状态处于过载状态，此时生成第一预警信息，提示相关工作人员，自动开启衰减器将信号强度降低20%，调整卫星天线的指向与卫星的方向偏离，生成第一预警信息；当综合监控系数Jkxs=信号状态评估阈值X时，表示通过实时检测冷链车内的环境处于正常状态，此时则无需生成预警信息，并同时关闭天线放大器和衰减器；当综合监控系数Jkxs＜信号状态评估阈值X时，表示当前卫星信号状态处于异常状态，此时生成第二预警信息，提示相关工作人员，重新调整卫星天线的位置和方向，调整天线极化方向以匹配卫星发送的信号极化，开启天线放大器将信号增强20%。

全文数据：

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