高速飞行器综合信道仿真关键算法设计及验证

发布时间：2017-12-08 17:18

  本文关键词：高速飞行器综合信道仿真关键算法设计及验证

  更多相关文章： 临近空间高速飞行器 信道 等离子鞘套 低仰角多径 降雨衰减

【摘要】：临近空间高速飞行器由于其飞行速度快、加速度大、姿态变化多等特点,使得飞行器与地面站之间的地空链路研究成为了临近空间高速飞行器信道研究的核心内容。而正是由于临近空间高速飞行器这些特点,导致地空链路的信道中出现了与一般飞行过程情况的不同之处,这种不同之处主要在于:第一,由于临近空间高速飞行器飞行速度快、加速度大,导致多普勒频偏很大;第二,高速飞行器会使空气分子离解,产生等离子鞘套;第三,飞行器处于低仰角情况时会产生多径效应;第四,高速飞行器飞越雨区时间会很短。而这些问题的研究主要通过两个途径:一是通过飞行器进行信号的实际发送接收检测,确认信道特点,二是信道的仿真模拟。由于使用飞行器实际发送检测信号以确认信道特点难以实现,信道的仿真模拟成为临近空间高速飞行器地空链路研究的主要方法。本文以临近空间高速飞行器中飞行过程中地空链路研究为切入点,分别对临近空间高速飞行器在飞行过程中产生的特殊信道特点进行分析建模,提出了在飞行器处于高速状态下的等离子鞘套模型、基于地貌模型低仰角多径信道模型和适用于高速飞行器雨衰模型的建模方法和基本算法,并结合实际情况对上述算法进行了仿真和测试。本文的主要工作有:1.对临近空间高速飞行器的飞行过程进行分析,并将信号所受到的影响分为多普勒效应、等离子鞘套、低仰角多径和大气衰减,着重阐述了等离子鞘套、低仰角多径以及降雨等恶劣天气下的衰减情况;2.针对等离子鞘套的FDTD分析方法时间和空间复杂度高的问题,使用等效波阻抗法大幅缩减时间和空间复杂度,而低仰角多径是基于地貌模型对电磁波传播情况进行分析,得到了传播模型并实现了其算法;最后,对飞行器飞行轨迹进行分析,构造了适用于高速飞行器的降雨衰减模型,并实现了其算法;3.对等离子鞘套、低仰角多径和降雨衰减算法模块进行了集成和测试。经研究和测试表明,本文设计的临近空间高速飞行器中某些关键算法的功能达到了基本要求并符合理论预期,可以将其组合为信道模拟器,成为临近空间高速飞行器综合信道仿真模拟的有效工具。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V211

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本文编号：1267204