航天器过境时信号仿真结果的确定方法、装置及电子设备与流程

1.本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种航天器过境时信号仿真结果的确定方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.随着我国航天事业的进一步发展，航天通信技术得到广泛的应用，航天通信技术是指在航天器和观测点中的地面通信设备之间进行信息传输的技术。由于航天器和地面通信设备之间往往存在几百至数万千米的通信星地距离，因此，这两者之间通信信号传输会存在不同程度的时延，同时，由于航天器的高速运动，也不可避免地产生了通信信号的多普勒频移现象。
3.为了在实验室环境下模拟出上述现象，现有的卫星通信信道仿真方法使用手工编辑的或利用第三方工具软件导出的航天器在轨运行参数，对这些参数加以计算并应用到信道仿真设备中，实现对航天器通信信号的时延和多普勒频移的模拟仿真，但是，这种方法较为复杂，导致整个仿真过程的仿真效率较低。


技术实现要素：

4.本发明提供一种航天器过境时信号仿真结果的确定方法、装置及电子设备，用以解决现有的卫星通信信道仿真方法较为复杂，导致整个仿真过程的仿真效率较低的缺陷，该方法无需借助人工编辑也无需借助第三方工具软件，只需引入目标航天器的tle星历，就能够自动获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，通过过境参数来确定航天器过境时的信号传输时延和多普勒频移参数，进而生成航天器过境时的信号仿真结果，整个过程自动化程度高，无需过多人工干涉，可有效提高航天器过境时信号的仿真效率，此外，只要及时更新tle星历，则可实现较高精度的信号仿真结果。
5.本发明提供一种航天器过境时信号仿真结果的确定方法，应用于信道仿真设备，该方法包括：基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，该过境参数包括：该航天器与该观测点之间的星地距离、该航天器的运行速度及该航天器相对于该观测点的仰角；针对该预设时间段内的任一仿真计算周期，根据该仿真计算周期下的星地距离，确定该航天器在该仿真计算周期的信号传输时延；根据该仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定该航天器在该仿真计算周期的多普勒频移；根据该预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成该航天器过境时的信号仿真结果。
6.根据本发明提供的一种航天器过境时信号仿真结果的确定方法，该根据该仿真计算周期下的星地距离，确定该航天器在该仿真计算周期的信号传输时延，包括：根据时延公式，确定该航天器在该仿真计算周期的信号传输时延；其中，该时延公式为：δi=di/c；i表示
该预设时间段内的第i仿真计算周期；δi表示该航天器在该第i仿真计算周期的信号传输时延；di表示该第i仿真计算周期下的星地距离；c表示光速。
7.根据本发明提供的一种航天器过境时信号仿真结果的确定方法，该根据该仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定该航天器在该仿真计算周期的多普勒频移，包括：根据频移公式，确定该航天器在该仿真计算周期的多普勒频移；其中，该频移公式为：；i表示该预设时间段内的第i仿真计算周期；f
di
表示该航天器在该第i仿真计算周期的多普勒频移；c表示光速；si表示该第i仿真计算周期下的运行速度；ei表示该第i仿真计算周期下的仰角；f表示该航天器的卫星信号频率；+表示该航天器远离该观测点，-表示该航天器靠近该观测点。
8.根据本发明提供的一种航天器过境时信号仿真结果的确定方法，该基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，包括：在该信道仿真设备的当前模式为模拟工作模式的情况下，基于该tle星历，获取该航天器在该预设时间段内经过该观测点对应的过境参数；在该信道仿真设备的当前模式为实时工作模式的情况下，若该信道仿真设备的当前运行时刻达到该预设时间段的最早时刻，则基于该tle星历，获取该航天器在该预设时间段内经过该观测点对应的过境参数。
9.根据本发明提供的一种航天器过境时信号仿真结果的确定方法，在该信道仿真设备的当前模式为实时工作模式的情况下，该根据该预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成该航天器过境时的信号仿真结果，包括：从该预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移中，确定多个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移；将该多个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移，交替缓存在双缓存中，得到该航天器过境时的信号仿真结果。
10.根据本发明提供的一种航天器过境时信号仿真结果的确定方法，该双缓存包括第一缓存和第二缓存，该从该预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移中，确定多个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移，包括：s1、在将第一预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移写入该第一缓存的情况下，将第二预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移写入该第二缓存；s2、在读取完该第一缓存中的数据的情况下，清除该第一缓存；并在读取完该第二缓存中的数据的情况下，清除该第二缓存；s3、将第三预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移确定为新的第一预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移；并将第四预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移确定为新的第二预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移；s4、重复执行步骤s1-s3，直至读取完该预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，得到该航天器过境时的信号仿真结果。
11.根据本发明提供的一种航天器过境时信号仿真结果的确定方法，该方法还包括：在生成多个航天器各自的信号仿真结果的过程中，如果该多个航天器各自的预设时间段未发生时间冲突，那么，按照多个预设时间段的先后顺序，生成该多个航天器各自的信号仿真结果；如果该多个航天器各自的预设时间段中存在发生时间冲突的预设时间段，那么，在物理模拟信道数量充足的情况下，针对发生时间冲突的多个航天器，在各物理模拟信道中生
成对应航天器过境时的信号仿真结果。
12.本发明还提供一种航天器过境时信号仿真结果的确定装置，应用于信道仿真设备，该装置包括：参数获取模块，用于基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，该过境参数包括：该航天器与该观测点之间的星地距离、该航天器的运行速度及该航天器相对于该观测点的仰角；过境仿真模块，用于针对该预设时间段内的任一仿真计算周期，根据该仿真计算周期下的星地距离，确定该航天器在该仿真计算周期的信号传输时延；根据该仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定该航天器在该仿真计算周期的多普勒频移；根据该预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成该航天器过境时的信号仿真结果。
13.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述航天器过境时信号仿真结果的确定方法。
14.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述航天器过境时信号仿真结果的确定方法。
15.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述航天器过境时信号仿真结果的确定方法。
16.本发明提供的航天器过境时信号仿真结果的确定方法、装置及电子设备，通过信道仿真设备基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数；信道仿真设备针对预设时间段内的任一仿真计算周期，根据仿真计算周期下的星地距离，确定航天器在仿真计算周期的信号传输时延；信道仿真设备根据仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定航天器在仿真计算周期的多普勒频移；信道仿真设备根据预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成航天器过境时的信号仿真结果。该方法无需借助人工编辑也无需借助第三方工具软件，只需引入目标航天器的tle星历，就能够自动获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，通过过境参数来确定航天器过境时的信号传输时延和多普勒频移参数，进而生成航天器过境时的信号仿真结果，整个过程自动化程度高，无需过多人工干涉，可有效提高航天器过境时信号的仿真效率，此外，只要及时更新tle星历，则可实现较高精度的信号仿真结果。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本发明提供的航天器过境时信号仿真结果的确定方法的流程示意图；图2是本发明提供的航天器经过观测点时的过境参数示意图；图3是本发明提供的航天器过境时信号仿真结果的确定装置的结构示意图；图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.需要说明的是，本发明实施例涉及的执行主体可以是航天器过境时信号仿真结果的确定装置，也可以是信道仿真设备，可选的，该信道仿真设备可以包括：计算机、移动终端及可穿戴设备等。
21.下面以信道仿真设备为例对本发明实施例进行进一步地说明。
22.如图1所示，是本发明提供的航天器过境时信号仿真结果的确定方法的流程示意图，可以包括：101、基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数。
23.其中，两行轨道数据（two-line orbital element，tle）星历又称为卫星星历，用于描述卫星、航天器或飞行体的时间、位置、速度等运行状态。
24.观测点的数量不限，本发明实施例是针对一个观测点来进行航天器过境时信号的仿真。
25.预设时间段指的是用户意图仿真的时间区间。
26.过境参数指的是航天器在预设时间段内经过观测点对应的在轨运行信息，可选的，该过境参数可以包括：航天器与观测点之间的星地距离d、航天器的运行速度s及航天器相对于观测点的仰角e，如表1所示，是本发明提供的基于tle星历可以获取到的过境参数。
27.表1：
28.其中，协调世界时（universal time coordinated，utc），又称为世界标准时间。
29.可选的，utc时刻的单位可以是分钟、秒或毫秒等，示例性的，假设utc时刻以毫秒为单位，在预设时间段内，信道仿真设备运行tle星历，可以得到毫秒级的航天器经过观测点对应的过境参数。
30.可选的，过境参数还可以包括：方位角a（
°
）。
31.为保证信道仿真设备无需借助人工编辑也无需借助第三方工具软件，用户可先向信道仿真设备录入tle星历数据，这样一来，该信道仿真设备可以基于该用户录入的tle星历数据，采用tle星历算法，计算出航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，以便后续信道仿真设备根据过境参数来确定航天器信号的传输时延和多普勒频移。
32.示例性的，如图2所示，是本发明提供的航天器经过观测点时的过境参数的示意图。其中，过境参数有三种，分别为航天器与观测点之间的星地距离d、航天器的运行速度s和航天器相对于观测点的仰角e。
33.需要说明的是，信道仿真设备基于tle星历，还可以从过境参数中计算出航天器经过观测点对应的最大仰角。如果该航天器的当前仰角逐渐变大且能够达到该最大仰角，那
么，说明该航天器在靠近该观测点；如果该航天器的当前仰角逐渐变小，那么，说明该航天器在远离观测点。
34.在一些实施例中，信道仿真设备基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，可以包括：信道仿真设备在信道仿真设备的当前模式为模拟工作模式的情况下，基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数；该信道仿真设备在信道仿真设备的当前模式为实时工作模式的情况下，若信道仿真设备的当前运行时刻达到预设时间段的最早时刻，则基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数。
35.可选的，信道仿真设备可以支持两种工作模式，分别为模拟工作模式和实时工作模式。
36.其中，模拟工作模式指的是在用户设置了模拟时间的情况下，信道仿真设备支持用户拖动当前的模拟时刻，直至用户设置的模拟时间与计算出的航天器过境时间相匹配，从而不必等到真实的时间流逝即可即时启动航天器过境信号的仿真过程，其中，航天器过境指的是在观测点处观测到航天器高出地平线，即航天器相对于观测点的仰角大于0
°
。
37.实时工作模式指的是在信道仿真设备的运行时间与计算出的航天器过境时间相匹配的情况下，信道仿真设备启动航天器过境信号的仿真过程。
38.其中，航天器过境时间是通过计算在预设时间段内航天器相对于观测点的仰角大于预设阈值（如0
°
）的过境参数，并记录这些过境参数，然后，可得到航天器过境的时间范围内的所有过境参数。
39.可选的，航天器过境的时间单位可以是分钟或秒等，示例性的，航天器过境时间以分钟为单位。
40.在信道仿真设备的当前模式为模拟工作模式的情况下，信道仿真设备可基于tle星历，直接计算出航天器对观测点在预设时间段内的过境参数。
41.在信道仿真设备的当前模式为实时工作模式的情况下，只有信道仿真设备的运行时间与计算出的航天器过境时间相匹配，也就是说，只有信道仿真设备的当前运行时刻达到预设时间段的最早时刻，信道仿真设备才可以基于tle星历，计算出航天器对观测点在预设时间段内的过境参数。
42.102、针对预设时间段内的任一仿真计算周期，根据仿真计算周期下的星地距离，确定航天器在仿真计算周期的信号传输时延。
43.其中，信号传输时延指的是通信信号在观测点和航天器之间来回传输会产生一定的传输延迟。
44.仿真计算周期指的是信道仿真设备中触发一次航天器过境信号仿真计算的时间间隔。
45.可选的，仿真计算周期的时间单位可以是秒或毫秒等，仿真计算周期可以是1秒、2秒、1毫秒或2毫秒等任意时间长度，此处不作具体限定。示例性的，仿真计算周期为1毫秒。
46.信道仿真设备在基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数之后，针对预设时间段内的任一仿真计算周期，根据仿真计算周期下过境参数中所包含的航天器与观测点之间的星地距离，进而确定航天器在仿真计算周期的信号传输时延，这样一来，信道仿真设备就可以获取不同仿真计算周期下的信号传输时延，以便后续信道仿真
设备根据预设时间段内的所有信号传输时延，生成航天器过境时的信号仿真结果。
47.在一些实施例中，信道仿真设备根据仿真计算周期下的星地距离，确定航天器在仿真计算周期的信号传输时延，可以包括：信道仿真设备根据时延公式，确定航天器在仿真计算周期的信号传输时延。
48.其中，时延公式为：δi=di/c；i表示预设时间段内的第i仿真计算周期；δi表示航天器在第i仿真计算周期的信号传输时延；di表示第i仿真计算周期下的星地距离；c表示光速。
49.信道仿真设备在获取预设时间段内的任一仿真计算周期下的航天器与观测点之间的星地距离之后，可根据时延公式，准确得到航天器在仿真计算周期的信号传输时延。
50.103、针对预设时间段内的任一仿真计算周期，根据仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定航天器在仿真计算周期的多普勒频移。
51.其中，多普勒频移指的是多普勒效应造成的发射和接收的频率之差。
52.在航天器通信中，当航天器与观测点之间存在相对运动时，观测点接收到的航天器载波频率发生频移，也就是说，多普勒效应引起的附加频移。
53.多普勒效应指的是一种波源相对于接收者/观测者在运动中发生的波传输的物理现象，示例性的，在航天器通信中，波源是航天器，接收者/观测者是观测点中的地面通信设备，航天器在运动，观测点相对静止，在航天器靠近观测点时，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高，而在航天器远离观测点时，会产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低。此外，航天器的运行速度越高，所产生的多普勒效应越大。
54.可选的，波传输的可以是光波、电磁波或声波等，此处不作具体限定。
55.信道仿真设备在基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数之后，针对预设时间段内的任一仿真计算周期，根据仿真计算周期下过境参数中所包含的航天器的运行速度及航天器相对于观测点的仰角，进而确定航天器在仿真计算周期的多普勒频移，这样一来，信道仿真设备就可以获取不同仿真计算周期下的多普勒频移，以便后续信道仿真设备根据预设时间段内的所有多普勒频移，生成航天器过境时的信号仿真结果。
56.在一些实施例中，信道仿真设备根据仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定航天器在仿真计算周期的多普勒频移，可以包括：信道仿真设备根据频移公式，确定航天器在仿真计算周期的多普勒频移。
57.其中，频移公式为：；i表示预设时间段内的第i仿真计算周期；f
di
表示航天器在第i仿真计算周期的多普勒频移；c表示光速；si表示第i仿真计算周期下的运行速度；ei表示第i仿真计算周期下的仰角；f表示航天器的卫星信号频率；+表示航天器远离观测点，-表示航天器靠近观测点。
58.信道仿真设备在获取预设时间段内的任一仿真计算周期下的航天器的运行速度及航天器相对于观测点的仰角之后，可根据频移公式，准确得到航天器在仿真计算周期的多普勒频移。
59.需要说明的是，信道仿真设备确定信号传输时延和确定多普勒频移的时序不限。
60.104、根据预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成航天器过境时的信号仿真结果。
61.其中，信号仿真结果可用于模拟航天器在经过观测点时的信号变化。
62.信道仿真设备根据上述步骤102和103，在获取预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移之后，可根据所有信号传输时延和所有多普勒频移，对航天器过境进行仿真，得到该航天器过境时的信号仿真结果。
63.在一些实施例中，在信道仿真设备的当前模式为实时工作模式的情况下，信道仿真设备根据预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成航天器过境时的信号仿真结果，可以包括：信道仿真设备从预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移中，确定多个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移；该信道仿真设备将多个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移，交替缓存在双缓存中，得到航天器过境时的信号仿真结果。
64.其中，双缓存指的是使用两个缓存区（分别为第一缓存和第二缓存），并在需要时交替使用这两个缓存区，也就是说，这两个缓存区交替地被写和被读。
65.可选的，第一缓存的缓存空间和第二缓存的缓存空间可以相同，也可以不同，此处不作具体限定。
66.在一些实施例中，双缓存包括第一缓存和第二缓存，信道仿真设备从预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移中，确定多个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移，可以包括：s1、信道仿真设备在将第一预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移写入第一缓存的情况下，将第二预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移写入第二缓存；s2、该信道仿真设备在读取完第一缓存中的数据的情况下，清除第一缓存；并在读取完第二缓存中的数据的情况下，清除第二缓存；s3、该信道仿真设备将第三预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移确定为新的第一预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移；并将第四预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移确定为新的第二预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移；s4、该信道仿真设备重复执行步骤s1-s3，直至读取完预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，得到航天器过境时的信号仿真结果。
67.其中，第一预设数量、第二预设数量、第三预设数量和第四预设数量均指的是连续的仿真计算周期的个数，它们可以相同，也可以不同，此处不作具体限定。
68.信道仿真设备在将第一预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移写入第一缓存的情况下，将第二预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移写入第二缓存，其中，第二预设数量个连续的仿真计算周期中的首个仿真计算周期与第一预设数量个连续的仿真计算周期中的最后一个仿真计算周期相邻。
69.接着，该信道仿真设备在读取完第一缓存中的数据的情况下，清除第一缓存；并在读取完第二缓存中的数据的情况下，清除第二缓存；然后，该信道仿真设备将第三预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移确定为新的第一预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移，并将第四预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移确定为新的第二预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移，其中，第三预设数量个连续的仿真计算周期中的首个仿真计算周期与第二预设数量个连续的仿真计算周期中的最后一个仿真计算周期相邻，
第四预设数量个连续的仿真计算周期中的首个仿真计算周期与第三预设数量个连续的仿真计算周期中的最后一个仿真计算周期相邻；最后，重复执行上述过程，直至读取完预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，得到航天器过境时的信号仿真结果。
70.示例性的，假设信道仿真设备的仿真计算周期为1毫秒，则可以设定信道仿真设备的参数更新周期也为1毫秒，并申请预设长度的双缓存，第一缓存和第二缓存都可以分别存储n组信号传输时延和多普勒频移，也就是n毫秒的航天器过境仿真数据，信道仿真设备将上述2n毫秒的航天器过境仿真数据写入第一缓存和第二缓存，并启动信道仿真设备的信号输出，此时，可以模拟出航天器在预设时间段内的信号变化场景；接着，该信道仿真设备可以采用定时器对缓存过程进行计时，每隔n毫秒就取出剩余的信号传输时延和多普勒频移数据写入下一个缓存区，直至将预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移写完，在这个过程中，信道仿真设备每隔1毫秒都应用下一组信号传输时延和多普勒频移数据，对信号进行缓存、转发等相应处理，也就模拟出了航天器在预设时间段内的信号变化场景；然后，该信道仿真设备可以根据定时器计时，在总时长超出预设时间段后，停止定时器，清除第一缓存和第二缓存，并停止信道仿真设备的信号输出，此时，可以模拟出航天器离开可观测范围的信号消失场景。
71.示例性的，预设时间段为20毫秒，仿真计算周期为1毫秒，相应数据的仿真计算周期为20个，每个仿真计算周期对应一个信号传输时延和多普勒频移数据。信道仿真设备将这20毫秒的信号传输时延和多普勒频移数据写入第一缓存和第二缓存。将前3毫秒的数据写入第一缓存，并将第4-7毫秒对应的4个数据写入第二缓存，在读取完第一缓存中前3毫秒的数据之后，清除第一缓存，并在读取完第二缓存中第4-7毫秒对应的4个数据之后，清除第二缓存，然后，将第8-12毫秒对应的5个数据写入第一缓存，并将第13-19毫秒对应的7个数据写入第二缓存，同理，在读取完第一缓存和第二缓存中的数据之后，清除相应缓存，接着，将最后第20毫秒对应的1个数据写入第一缓存并进行读取，至此，已读取完预设时间段20毫秒内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，可得到航天器过境时的信号仿真结果。
72.在一些实施例中，该方法还可以包括：信道仿真设备在生成多个航天器各自的信号仿真结果的过程中，如果多个航天器各自的预设时间段未发生时间冲突，那么，按照多个预设时间段的先后顺序，生成多个航天器各自的信号仿真结果；如果多个航天器各自的预设时间段中存在发生时间冲突的预设时间段，那么，在物理模拟信道数量充足的情况下，针对发生时间冲突的多个航天器，该信道仿真设备在各物理模拟信道中生成对应航天器过境时的信号仿真结果。
73.如果用户同时录入了多个航天器的tle星历数据，信道仿真设备基于tle星历，在生成多个航天器各自的信号仿真结果的过程中，如果多个航天器各自的预设时间段未发生时间冲突，那么，信道仿真设备可以按照多个预设时间段的先后顺序，在一个物理模拟信道上模拟出多个航天器的先后过境信号变化，以得到多个航天器各自的信号仿真结果。
74.如果多个航天器各自的预设时间段中存在发生时间冲突的预设时间段，那么，在物理模拟信道数量充足的情况下，信道仿真设备可以在不同的物理模拟信道上分别模拟各自对应航天器的过境信号变化，以得到对应航天器过境时的信号仿真结果。
75.在本发明实施例中，基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数；针对预设时间段内的任一仿真计算周期，根据仿真计算周期下的星地距离，确定航天器
在仿真计算周期的信号传输时延；根据仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定航天器在仿真计算周期的多普勒频移；根据预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成航天器过境时的信号仿真结果。该方法无需借助人工编辑也无需借助第三方工具软件，只需引入目标航天器的tle星历，就能够自动获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，通过过境参数来确定航天器过境时的信号传输时延和多普勒频移参数，进而生成航天器过境时的信号仿真结果，整个过程自动化程度高，无需过多人工干涉，可有效提高航天器过境时信号的仿真效率，此外，只要及时更新tle星历，则可实现较高精度的信号仿真结果。
76.下面对本发明提供的航天器过境时信号仿真结果的确定装置进行描述，下文描述的航天器过境时信号仿真结果的确定装置与上文描述的航天器过境时信号仿真结果的确定方法可相互对应参照。
77.如图3所示，是本发明提供的航天器过境时信号仿真结果的确定装置的结构示意图，应用于信道仿真设备，该装置可以包括：参数获取模块301，用于基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，该过境参数包括：该航天器与该观测点之间的星地距离、该航天器的运行速度及该航天器相对于该观测点的仰角；过境仿真模块302，用于针对该预设时间段内的任一仿真计算周期，根据该仿真计算周期下的星地距离，确定该航天器在该仿真计算周期的信号传输时延；根据该仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定该航天器在该仿真计算周期的多普勒频移；根据该预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成该航天器过境时的信号仿真结果。
78.可选的，过境仿真模块302，具体用于根据时延公式，确定该航天器在该仿真计算周期的信号传输时延；其中，该时延公式为：δi=di/c；i表示该预设时间段内的第i仿真计算周期；δi表示该航天器在该第i仿真计算周期的信号传输时延；di表示该第i仿真计算周期下的星地距离；c表示光速。
79.可选的，过境仿真模块302，具体用于根据频移公式，确定该航天器在该仿真计算周期的多普勒频移；其中，该频移公式为：；i表示该预设时间段内的第i仿真计算周期；f
di
表示该航天器在该第i仿真计算周期的多普勒频移；c表示光速；si表示该第i仿真计算周期下的运行速度；ei表示该第i仿真计算周期下的仰角；f表示该航天器的卫星信号频率；+表示该航天器远离该观测点，-表示该航天器靠近该观测点。
80.可选的，参数获取模块301，具体用于在该信道仿真设备的当前模式为模拟工作模式的情况下，基于该tle星历，获取该航天器在该预设时间段内经过该观测点对应的过境参数；在该信道仿真设备的当前模式为实时工作模式的情况下，若该信道仿真设备的当前运行时刻达到该预设时间段的最早时刻，则基于该tle星历，获取该航天器在该预设时间段内经过该观测点对应的过境参数。
81.可选的，过境仿真模块302，具体用于从该预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移中，确定多个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移；将该多个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移，交替缓存在双缓存中，得到该航天器过境时的信号仿真结果。
82.可选的，过境仿真模块302，具体用于s1、在将第一预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移写入该第一缓存的情况下，将第二预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移写入该第二缓存；s2、在读取完该第一缓存中的数据的情况下，清除该第一缓存；并在读取完该第二缓存中的数据的情况下，清除该第二缓存；s3、将第三预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移确定为新的第一预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移；并将第四预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移确定为新的第二预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移；s4、重复执行步骤s1-s3，直至读取完该预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，得到该航天器过境时的信号仿真结果。
83.可选的，过境仿真模块302，具体用于在生成多个航天器各自的信号仿真结果的过程中，如果该多个航天器各自的预设时间段未发生时间冲突，那么，按照多个预设时间段的先后顺序，生成该多个航天器各自的信号仿真结果；如果该多个航天器各自的预设时间段中存在发生时间冲突的预设时间段，那么，在物理模拟信道数量充足的情况下，针对发生时间冲突的多个航天器，在各物理模拟信道中生成对应航天器过境时的信号仿真结果。
84.如图4所示，是本发明提供的电子设备的结构示意图，该电子设备可以包括：处理器（processor）410、通信接口（communications interface）420、存储器（memory）430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行航天器过境时信号仿真结果的确定方法，应用于信道仿真设备，该方法包括：基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，该过境参数包括：该航天器与该观测点之间的星地距离、该航天器的运行速度及该航天器相对于该观测点的仰角；针对该预设时间段内的任一仿真计算周期，根据该仿真计算周期下的星地距离，确定该航天器在该仿真计算周期的信号传输时延；根据该仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定该航天器在该仿真计算周期的多普勒频移；根据该预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成该航天器过境时的信号仿真结果。
85.此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，rom）、随机存取存储器（random access memory，ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
86.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的航天器过境时信号仿真结果的确定方法，应用于信道仿真设备，该方法包括：基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，该过境参数包括：该航天器与该观测点之间的星地距离、该航天器的运行速度及该航天
器相对于该观测点的仰角；针对该预设时间段内的任一仿真计算周期，根据该仿真计算周期下的星地距离，确定该航天器在该仿真计算周期的信号传输时延；根据该仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定该航天器在该仿真计算周期的多普勒频移；根据该预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成该航天器过境时的信号仿真结果。
87.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的航天器过境时信号仿真结果的确定方法，应用于信道仿真设备，该方法包括：基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，该过境参数包括：该航天器与该观测点之间的星地距离、该航天器的运行速度及该航天器相对于该观测点的仰角；针对该预设时间段内的任一仿真计算周期，根据该仿真计算周期下的星地距离，确定该航天器在该仿真计算周期的信号传输时延；根据该仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定该航天器在该仿真计算周期的多普勒频移；根据该预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成该航天器过境时的信号仿真结果。
88.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
89.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
90.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种航天器过境时信号仿真结果的确定方法，其特征在于，应用于信道仿真设备，所述方法包括：基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，所述过境参数包括：所述航天器与所述观测点之间的星地距离、所述航天器的运行速度及所述航天器相对于所述观测点的仰角；针对所述预设时间段内的任一仿真计算周期，根据所述仿真计算周期下的星地距离，确定所述航天器在所述仿真计算周期的信号传输时延；根据所述仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定所述航天器在所述仿真计算周期的多普勒频移；根据所述预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成所述航天器过境时的信号仿真结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述仿真计算周期下的星地距离，确定所述航天器在所述仿真计算周期的信号传输时延，包括：根据时延公式，确定所述航天器在所述仿真计算周期的信号传输时延；其中，所述时延公式为：δ
i
=d
i
/c；i表示所述预设时间段内的第i仿真计算周期；δ
i
表示所述航天器在所述第i仿真计算周期的信号传输时延；d
i
表示所述第i仿真计算周期下的星地距离；c表示光速。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定所述航天器在所述仿真计算周期的多普勒频移，包括：根据频移公式，确定所述航天器在所述仿真计算周期的多普勒频移；其中，所述频移公式为：；i表示所述预设时间段内的第i仿真计算周期；f
di
表示所述航天器在所述第i仿真计算周期的多普勒频移；c表示光速；s
i
表示所述第i仿真计算周期下的运行速度；e
i
表示所述第i仿真计算周期下的仰角；f表示所述航天器的卫星信号频率；+表示所述航天器远离所述观测点，-表示所述航天器靠近所述观测点。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，包括：在所述信道仿真设备的当前模式为模拟工作模式的情况下，基于所述tle星历，获取所述航天器在所述预设时间段内经过所述观测点对应的过境参数；在所述信道仿真设备的当前模式为实时工作模式的情况下，若所述信道仿真设备的当前运行时刻达到所述预设时间段的最早时刻，则基于所述tle星历，获取所述航天器在所述预设时间段内经过所述观测点对应的过境参数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述信道仿真设备的当前模式为实时工作模式的情况下，所述根据所述预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成所述航天器过境时的信号仿真结果，包括：从所述预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移中，确定多个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移；将所述多个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移，交替缓存在双缓存中，得到所述航天器过境时的信号仿真结果。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述双缓存包括第一缓存和第二缓存，所述从所述预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移中，确定多个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移，包括：s1、在将第一预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移写入所述第一缓存的情况下，将第二预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移写入所述第二缓存；s2、在读取完所述第一缓存中的数据的情况下，清除所述第一缓存；并在读取完所述第二缓存中的数据的情况下，清除所述第二缓存；s3、将第三预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移确定为新的第一预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移；并将第四预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移确定为新的第二预设数量个连续的仿真计算周期各自的信号传输时延和多普勒频移；s4、重复执行步骤s1-s3，直至读取完所述预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，得到所述航天器过境时的信号仿真结果。7.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在生成多个航天器各自的信号仿真结果的过程中，如果所述多个航天器各自的预设时间段未发生时间冲突，那么，按照多个预设时间段的先后顺序，生成所述多个航天器各自的信号仿真结果；如果所述多个航天器各自的预设时间段中存在发生时间冲突的预设时间段，那么，在物理模拟信道数量充足的情况下，针对发生时间冲突的多个航天器，在各物理模拟信道中生成对应航天器过境时的信号仿真结果。8.一种航天器过境时信号仿真结果的确定装置，其特征在于，应用于信道仿真设备，所述装置包括：参数获取模块，用于基于tle星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数，所述过境参数包括：所述航天器与所述观测点之间的星地距离、所述航天器的运行速度及所述航天器相对于所述观测点的仰角；过境仿真模块，用于针对所述预设时间段内的任一仿真计算周期，根据所述仿真计算周期下的星地距离，确定所述航天器在所述仿真计算周期的信号传输时延；根据所述仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定所述航天器在所述仿真计算周期的多普勒频移；根据所述预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成所述航天器过境时的信号仿真结果。9.一种信道仿真设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述航天器过境时信号仿真结果的确定方法。10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述航天器过境时信号仿真结果的确定方法。

技术总结
本发明提供一种航天器过境时信号仿真结果的确定方法、装置及电子设备，涉及数据处理技术领域，该方法包括：基于TLE星历，获取航天器对观测点在预设时间段内的过境参数；针对预设时间段内的任一仿真计算周期，根据仿真计算周期下的星地距离，确定航天器在仿真计算周期的信号传输时延；根据仿真计算周期下的运行速度和仰角，确定航天器在仿真计算周期的多普勒频移；根据预设时间段内的所有信号传输时延和所有多普勒频移，生成航天器过境时的信号仿真结果。该方法无需借助人工编辑也无需借助第三方工具软件，只需基于引入的TLE星历，就能够自动获取航天器的过境参数，生成航天器过境时的信号仿真结果，可有效提高航天器过境时信号的仿真效率。仿真效率。仿真效率。


技术研发人员：杜海兵 杨胜领 程军强
受保护的技术使用者：中星联华科技（北京）有限公司
技术研发日：2023.08.21
技术公布日：2023/9/26