一种品质因数测试方法及系统的制作方法
一种品质因数测试方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及遥感测试技术领域，尤其设及一种品质因数测试方法及系统。
【背景技术】
[0002] 地面站天线GA值（品质因数)是地面站的一个重要技术指标，卫星地面接收站G/T 值是天线系统的增益与接收系统噪声溫度之比。它是卫星地面站重要技术指标之一，也是 衡量地面站灵敏度的质量指标和地面站分类标准的依据。对于卫星地面接收系统而言，唯 一决定载噪比大小的就是GA值，G/T值越大，载噪比越高，表明地面站接收来自卫星的信号 的能力越强。
[0003] 常用的测试地面站GA值的方法有对标校塔法和对射电源法，第一种对标校塔法， 需要地面站周边有良好的地理条件，满足远场条件和无遮挡的条件，条件相对苛刻。第二种 是对射电源的方法，对射电源的方法相对简单，但需要了解射电源的通量密度。所谓通量密 度(也称流量密度)是指射电源在单位时间、单位频率内，沿法线方向通过单位面积的总的 福射能力。用符号S表示。射电源是一种微波宇宙噪声功率源，各星座的福射强度是各不相 同的，因此必须合理选用。一般对20米~32米大口径天线测量时，可W采用仙后座A，天碟座 A，金牛座A等，而对中小口径的天线测量时，建议采用月亮、太阳作为射电源更合适。运是因 为前者产生的噪声功率达到地面的通量密度太小，因此测量时必须使用足够大增益的天线 才能测到满意的测量精度。而后者(太阳、月亮)到达地面的通量密度比前者大得多。地球站 天线对准射电源与对准冷空所测得的Y因子必须大于2地才能得到足够的测试精度。对于太 阳而言，由于太阳通量密度受空间环境的变化，变动比较大，测试效果不稳定。
[0004] 另外，由于地面站G/T值测试步骤繁琐，人机交互工作较多。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供了一种品质因数测试的方法及系统，用W解决现有技术中品质 因数的测量受空间环境的变换，变动比较大，测试效果不稳定并且人机交互工作较多的问 题。
[0006] 其具体的技术方案如下：
[0007] -种品质因数测试方法，所述方法包括：
[000引获取相关星历信息W及地面站的经缔度信息；
[0009] 根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规则，获取月球的角半径；
[0010] 根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度；
[0011] 根据所述月球平均亮溫度W及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度；
[0012] 根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。
[0013] 可选的，在获取相关星历信息W及地面站的经缔度信息之前，所述方法还包括：
[0014] 获取月球的当前轨道信息，并根据所述轨道信息判定月球是否可见；
[0015] 若可见，则向天线下发引导文件，并接收所述天线基于所述引导文件返回的第一 功率w及第二功率，并根据所述第一功率和所述第二功率得到功率差因子；
[0016] 若不可见，则结束测试。
[0017] 可选的，根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规则，获取月球的 角半径，包括：
[0018] 获取月球半径W及地面站与月球之间第一间距；
[0019] 将所述月球半径W及所述第一间距带入第一运算规则：
[0020]
[0021] 其中，0S-月亮角半径，Θα-被巧聯天线半功率波束宽度(度），k2为设定因子；
[0022] 将所述第一运算规则输出的结果作为所述角半径。
[0023] 可选的，根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度，包括：
[0024] 将所述角半径带入到第二运算规则：
[0025]
[0026] 其中，Sm为月球的通量密度;k为波尔兹曼常数;Tm为月球的平均量溫度;λ为工作波 长；Qm为月球的立体角，有成=辦觀为月球的角半径；
[0027] 将第二运算规则的输出结果作为月球的所述月球平均亮溫度。
[0028] 可选的，根据所述月球平均亮溫度W及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度， 包括：
[0029] 将得到的月球平均亮溫度带入到第Ξ运算规则：
[0030]
[0031] 其中，TmO表征月球平均亮溫度恒定部分，Tml表征月球平均亮溫度变化部分，J为月 相周期，t为月相周期内观察的时间，Φ为相位滞后；
[0032] 将第Ξ运算规则输出的结果作为所述通量密度。
[0033] 可选的，在根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数之后，所述方 法还包括：
[0034] 通过显示模块W列表的形式显示计算得到的品质因数。
[0035] 一种品质因数测试系统，包括：
[0036] 获取模块，用于获取相关星历信息W及地面站的经缔度信息；
[0037] 运算处理模块，用于根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规则， 获取月球的角半径;根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度;根据所述月 球平均亮溫度W及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度；
[0038] 处理模块，用于根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。
[0039] 可选的，所述获取模块，还用于获取月球的当前轨道信息，并根据所述轨道信息判 定月球是否可见；
[0040] 所述运算处理模块，还用于若可见，则向天线下发引导文件，并接收所述天线基于 所述引导文件返回的第一功率w及第二功率，并根据所述第一功率和所述第二功率得到功 率差因子;若不可见，则结束测试。
[0041] 可选的，所述运算处理模块，具体用于获取月球半径W及地面站与月球之间第一 间距；将所述月球半径W及所述第一间距带入第一运算规则：
将 所述第一运算规则输出的结果作为所述角半径，其中，9s-月亮角半径，Θα-被测试天线半 功率波束宽度(度），k2为设定因子。
[0042] 可选的，所述运算处理模块，具体用于将所述角半径带入到第二运算规则：
将第二运算规则的输出结果作为月球的所述月球平均亮溫度，其中，Sm为 月球的通量密度;k为波尔兹曼常数;Tm为月球的平均量溫度;λ为工作波长；Ω。为月球的立 体角，有
餐Λ/为月球的角半径。
[0043] 可选的，所述运算处理模块，具体用于将得到的月球平均亮溫度带入到第Ξ运算 规则：
将第Ξ运算规则输出的结果作为所述通量密度，其中， TmO表征月球平均亮溫度恒定部分，Tml表征月球平均亮溫度变化部分，J为月相周期，t为月 相周期内观察的时间，Φ为相位滞后。
[0044] 可选的，所述系统还包括：
[0045] 显示模块，用于W列表的形式显示计算得到的品质因数。
[0046] 本发明提供了一种品质因数测试方法及系统，用W解决现有技术中品质因数的测 量受空间环境的变换，变动比较大，测试效果不稳定并且人机交互工作较多的问题，本发明 实施例中提供了一种品质因数测试方法，该方法包括:获取相关星历信息W及地面站的经 缔度信息；根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规则，获取月球的角半 径;根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度;根据所述月球平均亮溫度W 及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度;根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所 述品质因数。本发明优化测试流程，站监控管理分系统统一调度站内资源，自动完成GA值 测试，并W表格形式显示测试结果，大大提高测试效率。
【附图说明】
[0047] 图1为本发明实施例中一种品质因数测试方法流程图；
[004引图2为本发明实施例中计算K2因子的流程示意图；
[0049] 图3为本发明实施例中计算月球通量密度的流程示意图；
[0050] 图4为本发明实施例中一种品质因数测试系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0051] 本发明实施例提供了一种品质因数测试方法及系统，用W解决现有技术中品质因 数的测量受空间环境的变换，变动比较大，测试效果不稳定并且人机交互工作较多的问题， 本发明实施例中提供了一种品质因数测试方法，该方法包括:获取相关星历信息w及地面 站的经缔度信息;根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规则，获取月球的 角半径;根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度;根据所述月球平均亮溫 度W及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度;根据功率差因子、月球通量密度，计算得 到所述品质因数。本发明优化测试流程，站监控管理分系统统一调度站内资源，自动完成G/ T值测试，并W表格形式显示测试结果，大大提高测试效率。
[0052] 下面通过附图W及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解，本发 明实施例W及实施例中的具体技术特征只是对本发明技术方案的说明，而不是限定，在不 冲突的情况下，本发明实施例W及实施例中的具体技术特征可W相互组合。
[0053] 如图1所示为本发明实施例中一种品质因数测试的方法流程图，该方法包括：
[0054] S101，获取相关星历信息W及地面站的经缔度信息；
[0055] S102,根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规则，获取月球的角 半径；
[0056] S103,根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度；
[0057] S104,根据所述月球平均亮溫度W及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度； [005引S105,根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。
[0059] 具体来讲，在本发明实施例中，在执行S101之前，若是系统接收到下达的测试指 令，并接收输入的测试频点。运里的测试频点表征了具体使用频率。
[0060] 基于测试指令，获取月球的当前轨道信息，并根据轨道信息判定月球是否可见，若 月球不可见，则直接结束测试流程。
[0061] 若是月球可见，则向天线下发引导文件，并接收天线基于引导文件返回的第一功 率W及第二功率，并根据第一功率W及第二功率得到功率差因子。
[0062] 具体来讲，在向天线下发引导文件之后，天线指向月亮后，并进行自跟踪，功率计 将功率P1上报给系统;监控管理分系统控制天伺馈分系统俯仰不变，方位转动，偏开月亮， 功率计将功率P2上报给系统。通过上述两种方式就可W得到第一功率P1W及第二功率P2。
[0063] 在得到上述的第一功率W及第二功率之后，就可W得到第一功率W及第二功率的 功率差因子。
[0064] 在得到第一功率W及第二功率的过程中，系统将获取月球的相关星历信息W及地 面站的经缔度信息。根据上述的相关信息W及第一运算规则就可W获取到月球的角半径。 通过第一运算规则来获取到角半径的具体实现如下：
[0065] 如图2所示，在图2中，获取到得相关星历信息之后，进行地平视差参数查询，运里 就是获取到地面站的经缔度信息，然后进行地屯、到月球的距离计算，获取月球半径W及地 面站与月球之间第一间距，根据计算结果，进行地面站的观测点到月球的距离计算，根据前 面的计算结果，进行月球的角半径计算，然后根据计算结果，进行K2因子计算，最后输出K2 因子。
[0066] 进一步来讲，K2计算过程如下：
[0067]
:无量纲）
[006引0s-月亮角半径，
[0069] Θα-被测试天线半功率波束宽度(度），可W直接计算出。
[0070]
[0071] 式中，ΓΜ为月球半径，rM= 1738Km; Rom为地球站观测点到月球的距离。对于地球上 一个指定的观察者来说，月亮出现的角半径取决于距离，因为月亮是W28天为周期绕着地 球楠圆轨道运转的，故距离不断地变化，月亮轨道的平均距离是384395Km，最近点为 3564.2Km，最远点是406688Km。观测点到月亮的距离Rom可由下式给出：
[0072]
[0073] 式中Rd为地屯、到月亮的距离，且
n"d为月亮的地平视差（地 球赤道半径对月亮中屯、的张角），单位为秒；Φ为站址的地理缔度(度）；δ是观测时刻月亮的 视赤缔(度）；Rn为观测点到地屯、的距离，RN = 6370Km。其中地平视差3i"d的视赤缔δ均可用当 年天文年历月亮一章查得，其它均为已知，故Rom可求。
[0074] 由计算结果可知，月亮的角直径2狗，为29/ 24"~33/ 40"之间变化，即角半径 喊=14'42"~化·5()"之间变化。
[0075] 通过上述的过程可W得到Κ2因子W及月球的角半径，然后系统将根据角半径W及 第二运算规则，得到月球平均亮溫度，根据月球平均亮溫度W及第Ξ运算规则，就可W得到 月球对应的通量密度，具体过程如下：
[0076] 基于图3来讲，月球是用于中等口径天线测量的理想天体射电源。它既不像离散天 体源(恒星)那样通量密度随频率增加而减小，也不像太阳那样通量密度有时很不稳定、变 化范围不可预知。月球的通量密度是随频率增加而增加，尽管由于地球和月球之间的距离 是随时间变化的W及有月相的影响。所谓月相是取决于太阳、地球、月球Ξ者之间的相对位 置，即月圆、月缺的变化会使通量密度有所变化，但变化量小而缓慢，且是有规律变化的，可 W预知。在射频段，月球接近理想黑体的特性，其圆面中屯、的福射能力达98%，亮溫度分布 具有清晰的边界，因此月球的通量密度可W应用平均亮溫度的概念来计算。由瑞利-琼斯公 式可W得到：
[0077]
[007引式中：Sm为月球的通量密度；
[0079] k为波尔兹曼常数；
[0080] Tm为月球的平均量溫度；
[0081] λ为工作波长；
[00剧 Ωη为月球的立体角，有Ω。,=兀括，巧Μ为月球的角半径。
[0083] 运样上式可写为
[0084]
[0085] 式中，Kw为地球站观测者看到月亮时的月亮角半径，单位W弧度表示。计算方法 参考K2因子中月亮角半径的计算方法。
[0086] 至此，只要求出不同频率的平均亮溫度就可计算出相应频率的通量密度。
[0087] 平均亮溫度是指在给定频率和方向上，具有天体源相同亮度的理想黑体的溫度。 对于有清晰边界的天体源月亮，可W在立体角Ω。内对亮溫度求平均值，W平均亮溫度来 表示，当然对不具备有清晰边界推进的天体源是不能用平均亮溫度概念的。
[008引月球的平均亮溫度可用恒定部分TmO和变化部分Tml来表示，经验公式为：
[0089]
[0090] J为月相周期，J = 29.53天;t为月相周期内观察的时间，W天数来表示，满月那天 的t = 0作为起始点；Φ为相位滞后。对于常用频率4000MHz (λ = 7.5cm)、8000ΜΗζ(λ = 3.75cm)、12000MHz(λ = 2.5cm)时的月球平均亮溫度表达式如下：
[0091]
[0092] 对于其他频率，可W用线性插值的方法计算。
[0093] 至此，把上式中对应频率的月球平均亮溫度代入公式即可得到月亮的通量密度。
[0094] 在得到月球的通量密度之后，系统将根据功率差因子、K2因子、通量密度计算得到 地面站对应的G/T值。
[00M]在得到GA值之后，系统将通过显示模块W列表的形式显示计算得到的品质因数， 运样可W使得操作人员直接的查看到品质因数。
[0096] 通过上述的实施例，相比于现有技术进行地面站GA值的测试，优化了测试流程， 减少了大量的人机交互工作，大大提高了测试效率，操作更方便快捷。
[0097] 并且采用月亮作为射电源进行测试，测试结果更稳定、可靠，因此具有广泛的 适用 性。
[0098] 对应本发明实施例中一种品质因数测试方法，本发明实施例中还提供了一种品质 因数测试系统，如图4所示为本发明实施例中一种品质因数测试系统的结构示意图，该系统 包括：
[0099] 获取模块401，用于获取相关星历信息W及地面站的经缔度信息；
[0100] 运算处理模块402,用于根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规 贝1J，获取月球的角半径;根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度;根据所 述月球平均亮溫度W及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度；
[0101] 处理模块403,用于根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。
[0102] 进一步，在本发明实施例中，所述获取模块401，还用于获取月球的当前轨道信息， 并根据所述轨道信息判定月球是否可见；
[0103] 所述算处理模块402,还用于若可见，则向天线下发引导文件，并接收所述天线基 于所述引导文件返回的第一功率W及第二功率，并根据所述第一功率和所述第二功率得到 功率差因子;若不可见，则结束测试。
[0104] 进一步，在本发明实施例中，所述运算处理模块402,具体用于获取月球半径W及 地面站与月球之间第一间距；将所述月球半径W及所述第一间距带入第一运算规则：
;将所述第一运算规则输出的结果作为所述角半径，其中，es-月亮 角半径，Θα-被测试天线半功率波束宽度(度），k2为设定因子。
[0105] 进一步，在本发明实施例中，所述运算处理模块402,具体用于将所述角半径带入 到第二运算规则
将第二运算规则的输出结果作为月球的所述月球平均亮 溫度，其中，Sm为月球的通量密度;k为波尔兹曼常数;Tm为月球的平均量溫度;λ为工作波长； Qm为月球的立体角，菊
稱?为月球的角半径。
[0106] 进一步，在本发明实施例中，所述运算处理模块402,具体用于将得到的月球平均
亮溫度带入到第Ξ运算规则： 将第Ξ运算规则输出的结果作 为所述通量密度，其中，Tmo表征月球平均亮溫度恒定部分，Tml表征月球平均亮溫度变化部 分，J为月相周期，t为月相周期内观察的时间，Φ为相位滞后。
[0107] 进一步，在本发明实施例中，所述系统还包括：
[0108] 显示模块，用于W列表的形式显示计算得到的品质因数。
[0109] 尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本 创造性概念，则可对运些实施例作出另外的变更和修改。所W，所附权利要求意欲解释为包 括优选实施例W及落入本申请范围的所有变更和修改。
[0110] 显然，本领域的技术人员可W对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精 神和范围。运样，倘若本申请的运些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围 之内，则本申请也意图包含运些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种品质因数测试方法，其特征在于，所述方法包括： 获取相关星历信息以及地面站的经炜度信息； 根据所述相关星历信息、所述经炜度信息以及第一运算规则，获取月球的角半径； 根据所述角半径以及第二运算规则，得到月球平均亮温度； 根据所述月球平均亮温度以及第三运算规则，得到月球对应的通量密度； 根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取相关星历信息以及地面站的经炜度信 息之前，所述方法还包括： 获取月球的当前轨道信息，并根据所述轨道信息判定月球是否可见； 若可见，则向天线下发引导文件，并接收所述天线基于所述引导文件返回的第一功率 以及第二功率，并根据所述第一功率和所述第二功率得到功率差因子。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述相关星历信息、所述经炜度信息以 及第一运算规则，获取月球的角半径，包括： 获取月球半径以及地面站与月球之间第一间距； 将所述月球半径以及所述第一间距带入第一运算规则：其中，θ5-月亮角半径，ΘΑ-被测试天线半功率波束宽度(度），k2为设定因子； 将所述第一运算规则输出的结果作为所述角半径。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述角半径以及第二运算规则，得到月 球平均亮温度，包括： 将所述角半径带入到第二运算规则：其中，Sm为月球的通量密度;k为波尔兹曼常数;1"为月球的平均量温度;λ为工作波长； 为月球的立体角，有为月球的角半径； 将第二运算规则的输出结果作为月球的所述月球平均亮温度。5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述月球平均亮温度以及第三运算规 贝IJ，得到月球对应的通量密度，包括： 将得到的月球平均亮温度带入到第三运算规则：其中，Tm〇表征月球平均亮温度恒定部分，Tml表征月球平均亮温度变化部分，J为月相周 期，t为月相周期内观察的时间，Φ为相位滞后； 将第三运算规则输出的结果作为所述通量密度。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据功率差因子、月球通量密度，计算得到 所述品质因数之后，所述方法还包括： 通过显示模块以列表的形式显示计算得到的品质因数。7. -种品质因数测试系统，其特征在于，包括： 获取模块，用于获取相关星历信息以及地面站的经炜度信息； 运算处理模块，用于根据所述相关星历信息、所述经炜度信息以及第一运算规则，获取 月球的角半径;根据所述角半径以及第二运算规则，得到月球平均亮温度;根据所述月球平 均亮温度以及第三运算规则，得到月球对应的通量密度； 处理模块，用于根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述获取模块，还用于获取月球的当前轨道 信息，并根据所述轨道信息判定月球是否可见； 所述运算处理模块，还用于若可见，则向天线下发引导文件，并接收所述天线基于所述 引导文件返回的第一功率以及第二功率，并根据所述第一功率和所述第二功率得到功率差 因子;若不可见，则结束测试。9. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述运算处理模块，具体用于获取月球半径 以及地面站与月球之间第一间距;将所述月球半径以及所述第一间距带入第一运算规则：将所述第一运算规则输出的结果作为所述角半径，其中，9s-月亮 角半径，ΘΑ-被测试天线半功率波束宽度(度），k2为设定因子。10. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述运算处理模块，具体用于将所述角半径 带入到第二运算规则：：将第二运算规则的输出结果作为月球的所述月球平 均亮温度，其中，Sm为月球的通量密度;k为波尔兹曼常数;1?为月球的平均量温度;λ为工作 波长；QmS月球的立体角，有9?为月球的角半径。11. 如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述运算处理模块，具体用于将得到的月 球平均亮温度带入到第三运算规则：将第三运算规则输出的 结果作为所述通量密度，其中，TmQ表征月球平均亮温度恒定部分，Tml表征月球平均亮温度 变化部分，J为月相周期，t为月相周期内观察的时间，Φ为相位滞后。
【专利摘要】本发明公开了一种品质因数测试方法及系统，该方法包括：获取相关星历信息以及地面站的经纬度信息；根据所述相关星历信息、所述经纬度信息以及第一运算规则，获取月球的角半径；根据所述角半径以及第二运算规则，得到月球平均亮温度；根据所述月球平均亮温度以及第三运算规则，得到月球对应的通量密度；根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。本发明优化测试流程，站监控管理分系统统一调度站内资源，自动完成G/T值测试，并以表格形式显示测试结果，大大提高测试效率。
【IPC分类】G01R27/26, G01S19/23
【公开号】CN105487089
【申请号】CN201510920466
【发明人】王怀, 宋振宇, 王涛, 韩威, 刘焱, 彭兴会, 刘畅, 柳树林
【申请人】航天恒星科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月11日
【技术领域】
[0001] 本申请设及遥感测试技术领域，尤其设及一种品质因数测试方法及系统。
【背景技术】
[0002] 地面站天线GA值（品质因数)是地面站的一个重要技术指标，卫星地面接收站G/T 值是天线系统的增益与接收系统噪声溫度之比。它是卫星地面站重要技术指标之一，也是 衡量地面站灵敏度的质量指标和地面站分类标准的依据。对于卫星地面接收系统而言，唯 一决定载噪比大小的就是GA值，G/T值越大，载噪比越高，表明地面站接收来自卫星的信号 的能力越强。
[0003] 常用的测试地面站GA值的方法有对标校塔法和对射电源法，第一种对标校塔法， 需要地面站周边有良好的地理条件，满足远场条件和无遮挡的条件，条件相对苛刻。第二种 是对射电源的方法，对射电源的方法相对简单，但需要了解射电源的通量密度。所谓通量密 度(也称流量密度)是指射电源在单位时间、单位频率内，沿法线方向通过单位面积的总的 福射能力。用符号S表示。射电源是一种微波宇宙噪声功率源，各星座的福射强度是各不相 同的，因此必须合理选用。一般对20米~32米大口径天线测量时，可W采用仙后座A，天碟座 A，金牛座A等，而对中小口径的天线测量时，建议采用月亮、太阳作为射电源更合适。运是因 为前者产生的噪声功率达到地面的通量密度太小，因此测量时必须使用足够大增益的天线 才能测到满意的测量精度。而后者(太阳、月亮)到达地面的通量密度比前者大得多。地球站 天线对准射电源与对准冷空所测得的Y因子必须大于2地才能得到足够的测试精度。对于太 阳而言，由于太阳通量密度受空间环境的变化，变动比较大，测试效果不稳定。
[0004] 另外，由于地面站G/T值测试步骤繁琐，人机交互工作较多。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供了一种品质因数测试的方法及系统，用W解决现有技术中品质 因数的测量受空间环境的变换，变动比较大，测试效果不稳定并且人机交互工作较多的问 题。
[0006] 其具体的技术方案如下：
[0007] -种品质因数测试方法，所述方法包括：
[000引获取相关星历信息W及地面站的经缔度信息；
[0009] 根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规则，获取月球的角半径；
[0010] 根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度；
[0011] 根据所述月球平均亮溫度W及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度；
[0012] 根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。
[0013] 可选的，在获取相关星历信息W及地面站的经缔度信息之前，所述方法还包括：
[0014] 获取月球的当前轨道信息，并根据所述轨道信息判定月球是否可见；
[0015] 若可见，则向天线下发引导文件，并接收所述天线基于所述引导文件返回的第一 功率w及第二功率，并根据所述第一功率和所述第二功率得到功率差因子；
[0016] 若不可见，则结束测试。
[0017] 可选的，根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规则，获取月球的 角半径，包括：
[0018] 获取月球半径W及地面站与月球之间第一间距；
[0019] 将所述月球半径W及所述第一间距带入第一运算规则：
[0020]
[0021] 其中，0S-月亮角半径，Θα-被巧聯天线半功率波束宽度(度），k2为设定因子；
[0022] 将所述第一运算规则输出的结果作为所述角半径。
[0023] 可选的，根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度，包括：
[0024] 将所述角半径带入到第二运算规则：
[0025]
[0026] 其中，Sm为月球的通量密度;k为波尔兹曼常数;Tm为月球的平均量溫度;λ为工作波 长；Qm为月球的立体角，有成=辦觀为月球的角半径；
[0027] 将第二运算规则的输出结果作为月球的所述月球平均亮溫度。
[0028] 可选的，根据所述月球平均亮溫度W及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度， 包括：
[0029] 将得到的月球平均亮溫度带入到第Ξ运算规则：
[0030]
[0031] 其中，TmO表征月球平均亮溫度恒定部分，Tml表征月球平均亮溫度变化部分，J为月 相周期，t为月相周期内观察的时间，Φ为相位滞后；
[0032] 将第Ξ运算规则输出的结果作为所述通量密度。
[0033] 可选的，在根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数之后，所述方 法还包括：
[0034] 通过显示模块W列表的形式显示计算得到的品质因数。
[0035] 一种品质因数测试系统，包括：
[0036] 获取模块，用于获取相关星历信息W及地面站的经缔度信息；
[0037] 运算处理模块，用于根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规则， 获取月球的角半径;根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度;根据所述月 球平均亮溫度W及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度；
[0038] 处理模块，用于根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。
[0039] 可选的，所述获取模块，还用于获取月球的当前轨道信息，并根据所述轨道信息判 定月球是否可见；
[0040] 所述运算处理模块，还用于若可见，则向天线下发引导文件，并接收所述天线基于 所述引导文件返回的第一功率w及第二功率，并根据所述第一功率和所述第二功率得到功 率差因子;若不可见，则结束测试。
[0041] 可选的，所述运算处理模块，具体用于获取月球半径W及地面站与月球之间第一 间距；将所述月球半径W及所述第一间距带入第一运算规则：
将 所述第一运算规则输出的结果作为所述角半径，其中，9s-月亮角半径，Θα-被测试天线半 功率波束宽度(度），k2为设定因子。
[0042] 可选的，所述运算处理模块，具体用于将所述角半径带入到第二运算规则：
将第二运算规则的输出结果作为月球的所述月球平均亮溫度，其中，Sm为 月球的通量密度;k为波尔兹曼常数;Tm为月球的平均量溫度;λ为工作波长；Ω。为月球的立 体角，有
餐Λ/为月球的角半径。
[0043] 可选的，所述运算处理模块，具体用于将得到的月球平均亮溫度带入到第Ξ运算 规则：
将第Ξ运算规则输出的结果作为所述通量密度，其中， TmO表征月球平均亮溫度恒定部分，Tml表征月球平均亮溫度变化部分，J为月相周期，t为月 相周期内观察的时间，Φ为相位滞后。
[0044] 可选的，所述系统还包括：
[0045] 显示模块，用于W列表的形式显示计算得到的品质因数。
[0046] 本发明提供了一种品质因数测试方法及系统，用W解决现有技术中品质因数的测 量受空间环境的变换，变动比较大，测试效果不稳定并且人机交互工作较多的问题，本发明 实施例中提供了一种品质因数测试方法，该方法包括:获取相关星历信息W及地面站的经 缔度信息；根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规则，获取月球的角半 径;根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度;根据所述月球平均亮溫度W 及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度;根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所 述品质因数。本发明优化测试流程，站监控管理分系统统一调度站内资源，自动完成GA值 测试，并W表格形式显示测试结果，大大提高测试效率。
【附图说明】
[0047] 图1为本发明实施例中一种品质因数测试方法流程图；
[004引图2为本发明实施例中计算K2因子的流程示意图；
[0049] 图3为本发明实施例中计算月球通量密度的流程示意图；
[0050] 图4为本发明实施例中一种品质因数测试系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0051] 本发明实施例提供了一种品质因数测试方法及系统，用W解决现有技术中品质因 数的测量受空间环境的变换，变动比较大，测试效果不稳定并且人机交互工作较多的问题， 本发明实施例中提供了一种品质因数测试方法，该方法包括:获取相关星历信息w及地面 站的经缔度信息;根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规则，获取月球的 角半径;根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度;根据所述月球平均亮溫 度W及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度;根据功率差因子、月球通量密度，计算得 到所述品质因数。本发明优化测试流程，站监控管理分系统统一调度站内资源，自动完成G/ T值测试，并W表格形式显示测试结果，大大提高测试效率。
[0052] 下面通过附图W及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解，本发 明实施例W及实施例中的具体技术特征只是对本发明技术方案的说明，而不是限定，在不 冲突的情况下，本发明实施例W及实施例中的具体技术特征可W相互组合。
[0053] 如图1所示为本发明实施例中一种品质因数测试的方法流程图，该方法包括：
[0054] S101，获取相关星历信息W及地面站的经缔度信息；
[0055] S102,根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规则，获取月球的角 半径；
[0056] S103,根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度；
[0057] S104,根据所述月球平均亮溫度W及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度； [005引S105,根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。
[0059] 具体来讲，在本发明实施例中，在执行S101之前，若是系统接收到下达的测试指 令，并接收输入的测试频点。运里的测试频点表征了具体使用频率。
[0060] 基于测试指令，获取月球的当前轨道信息，并根据轨道信息判定月球是否可见，若 月球不可见，则直接结束测试流程。
[0061] 若是月球可见，则向天线下发引导文件，并接收天线基于引导文件返回的第一功 率W及第二功率，并根据第一功率W及第二功率得到功率差因子。
[0062] 具体来讲，在向天线下发引导文件之后，天线指向月亮后，并进行自跟踪，功率计 将功率P1上报给系统;监控管理分系统控制天伺馈分系统俯仰不变，方位转动，偏开月亮， 功率计将功率P2上报给系统。通过上述两种方式就可W得到第一功率P1W及第二功率P2。
[0063] 在得到上述的第一功率W及第二功率之后，就可W得到第一功率W及第二功率的 功率差因子。
[0064] 在得到第一功率W及第二功率的过程中，系统将获取月球的相关星历信息W及地 面站的经缔度信息。根据上述的相关信息W及第一运算规则就可W获取到月球的角半径。 通过第一运算规则来获取到角半径的具体实现如下：
[0065] 如图2所示，在图2中，获取到得相关星历信息之后，进行地平视差参数查询，运里 就是获取到地面站的经缔度信息，然后进行地屯、到月球的距离计算，获取月球半径W及地 面站与月球之间第一间距，根据计算结果，进行地面站的观测点到月球的距离计算，根据前 面的计算结果，进行月球的角半径计算，然后根据计算结果，进行K2因子计算，最后输出K2 因子。
[0066] 进一步来讲，K2计算过程如下：
[0067]
:无量纲）
[006引0s-月亮角半径，
[0069] Θα-被测试天线半功率波束宽度(度），可W直接计算出。
[0070]
[0071] 式中，ΓΜ为月球半径，rM= 1738Km; Rom为地球站观测点到月球的距离。对于地球上 一个指定的观察者来说，月亮出现的角半径取决于距离，因为月亮是W28天为周期绕着地 球楠圆轨道运转的，故距离不断地变化，月亮轨道的平均距离是384395Km，最近点为 3564.2Km，最远点是406688Km。观测点到月亮的距离Rom可由下式给出：
[0072]
[0073] 式中Rd为地屯、到月亮的距离，且
n"d为月亮的地平视差（地 球赤道半径对月亮中屯、的张角），单位为秒；Φ为站址的地理缔度(度）；δ是观测时刻月亮的 视赤缔(度）；Rn为观测点到地屯、的距离，RN = 6370Km。其中地平视差3i"d的视赤缔δ均可用当 年天文年历月亮一章查得，其它均为已知，故Rom可求。
[0074] 由计算结果可知，月亮的角直径2狗，为29/ 24"~33/ 40"之间变化，即角半径 喊=14'42"~化·5()"之间变化。
[0075] 通过上述的过程可W得到Κ2因子W及月球的角半径，然后系统将根据角半径W及 第二运算规则，得到月球平均亮溫度，根据月球平均亮溫度W及第Ξ运算规则，就可W得到 月球对应的通量密度，具体过程如下：
[0076] 基于图3来讲，月球是用于中等口径天线测量的理想天体射电源。它既不像离散天 体源(恒星)那样通量密度随频率增加而减小，也不像太阳那样通量密度有时很不稳定、变 化范围不可预知。月球的通量密度是随频率增加而增加，尽管由于地球和月球之间的距离 是随时间变化的W及有月相的影响。所谓月相是取决于太阳、地球、月球Ξ者之间的相对位 置，即月圆、月缺的变化会使通量密度有所变化，但变化量小而缓慢，且是有规律变化的，可 W预知。在射频段，月球接近理想黑体的特性，其圆面中屯、的福射能力达98%，亮溫度分布 具有清晰的边界，因此月球的通量密度可W应用平均亮溫度的概念来计算。由瑞利-琼斯公 式可W得到：
[0077]
[007引式中：Sm为月球的通量密度；
[0079] k为波尔兹曼常数；
[0080] Tm为月球的平均量溫度；
[0081] λ为工作波长；
[00剧 Ωη为月球的立体角，有Ω。,=兀括，巧Μ为月球的角半径。
[0083] 运样上式可写为
[0084]
[0085] 式中，Kw为地球站观测者看到月亮时的月亮角半径，单位W弧度表示。计算方法 参考K2因子中月亮角半径的计算方法。
[0086] 至此，只要求出不同频率的平均亮溫度就可计算出相应频率的通量密度。
[0087] 平均亮溫度是指在给定频率和方向上，具有天体源相同亮度的理想黑体的溫度。 对于有清晰边界的天体源月亮，可W在立体角Ω。内对亮溫度求平均值，W平均亮溫度来 表示，当然对不具备有清晰边界推进的天体源是不能用平均亮溫度概念的。
[008引月球的平均亮溫度可用恒定部分TmO和变化部分Tml来表示，经验公式为：
[0089]
[0090] J为月相周期，J = 29.53天;t为月相周期内观察的时间，W天数来表示，满月那天 的t = 0作为起始点；Φ为相位滞后。对于常用频率4000MHz (λ = 7.5cm)、8000ΜΗζ(λ = 3.75cm)、12000MHz(λ = 2.5cm)时的月球平均亮溫度表达式如下：
[0091]
[0092] 对于其他频率，可W用线性插值的方法计算。
[0093] 至此，把上式中对应频率的月球平均亮溫度代入公式即可得到月亮的通量密度。
[0094] 在得到月球的通量密度之后，系统将根据功率差因子、K2因子、通量密度计算得到 地面站对应的G/T值。
[00M]在得到GA值之后，系统将通过显示模块W列表的形式显示计算得到的品质因数， 运样可W使得操作人员直接的查看到品质因数。
[0096] 通过上述的实施例，相比于现有技术进行地面站GA值的测试，优化了测试流程， 减少了大量的人机交互工作，大大提高了测试效率，操作更方便快捷。
[0097] 并且采用月亮作为射电源进行测试，测试结果更稳定、可靠，因此具有广泛的 适用 性。
[0098] 对应本发明实施例中一种品质因数测试方法，本发明实施例中还提供了一种品质 因数测试系统，如图4所示为本发明实施例中一种品质因数测试系统的结构示意图，该系统 包括：
[0099] 获取模块401，用于获取相关星历信息W及地面站的经缔度信息；
[0100] 运算处理模块402,用于根据所述相关星历信息、所述经缔度信息W及第一运算规 贝1J，获取月球的角半径;根据所述角半径W及第二运算规则，得到月球平均亮溫度;根据所 述月球平均亮溫度W及第Ξ运算规则，得到月球对应的通量密度；
[0101] 处理模块403,用于根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。
[0102] 进一步，在本发明实施例中，所述获取模块401，还用于获取月球的当前轨道信息， 并根据所述轨道信息判定月球是否可见；
[0103] 所述算处理模块402,还用于若可见，则向天线下发引导文件，并接收所述天线基 于所述引导文件返回的第一功率W及第二功率，并根据所述第一功率和所述第二功率得到 功率差因子;若不可见，则结束测试。
[0104] 进一步，在本发明实施例中，所述运算处理模块402,具体用于获取月球半径W及 地面站与月球之间第一间距；将所述月球半径W及所述第一间距带入第一运算规则：
;将所述第一运算规则输出的结果作为所述角半径，其中，es-月亮 角半径，Θα-被测试天线半功率波束宽度(度），k2为设定因子。
[0105] 进一步，在本发明实施例中，所述运算处理模块402,具体用于将所述角半径带入 到第二运算规则
将第二运算规则的输出结果作为月球的所述月球平均亮 溫度，其中，Sm为月球的通量密度;k为波尔兹曼常数;Tm为月球的平均量溫度;λ为工作波长； Qm为月球的立体角，菊
稱?为月球的角半径。
[0106] 进一步，在本发明实施例中，所述运算处理模块402,具体用于将得到的月球平均
亮溫度带入到第Ξ运算规则： 将第Ξ运算规则输出的结果作 为所述通量密度，其中，Tmo表征月球平均亮溫度恒定部分，Tml表征月球平均亮溫度变化部 分，J为月相周期，t为月相周期内观察的时间，Φ为相位滞后。
[0107] 进一步，在本发明实施例中，所述系统还包括：
[0108] 显示模块，用于W列表的形式显示计算得到的品质因数。
[0109] 尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本 创造性概念，则可对运些实施例作出另外的变更和修改。所W，所附权利要求意欲解释为包 括优选实施例W及落入本申请范围的所有变更和修改。
[0110] 显然，本领域的技术人员可W对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精 神和范围。运样，倘若本申请的运些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围 之内，则本申请也意图包含运些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种品质因数测试方法，其特征在于，所述方法包括： 获取相关星历信息以及地面站的经炜度信息； 根据所述相关星历信息、所述经炜度信息以及第一运算规则，获取月球的角半径； 根据所述角半径以及第二运算规则，得到月球平均亮温度； 根据所述月球平均亮温度以及第三运算规则，得到月球对应的通量密度； 根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取相关星历信息以及地面站的经炜度信 息之前，所述方法还包括： 获取月球的当前轨道信息，并根据所述轨道信息判定月球是否可见； 若可见，则向天线下发引导文件，并接收所述天线基于所述引导文件返回的第一功率 以及第二功率，并根据所述第一功率和所述第二功率得到功率差因子。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述相关星历信息、所述经炜度信息以 及第一运算规则，获取月球的角半径，包括： 获取月球半径以及地面站与月球之间第一间距； 将所述月球半径以及所述第一间距带入第一运算规则：其中，θ5-月亮角半径，ΘΑ-被测试天线半功率波束宽度(度），k2为设定因子； 将所述第一运算规则输出的结果作为所述角半径。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述角半径以及第二运算规则，得到月 球平均亮温度，包括： 将所述角半径带入到第二运算规则：其中，Sm为月球的通量密度;k为波尔兹曼常数;1"为月球的平均量温度;λ为工作波长； 为月球的立体角，有为月球的角半径； 将第二运算规则的输出结果作为月球的所述月球平均亮温度。5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述月球平均亮温度以及第三运算规 贝IJ，得到月球对应的通量密度，包括： 将得到的月球平均亮温度带入到第三运算规则：其中，Tm〇表征月球平均亮温度恒定部分，Tml表征月球平均亮温度变化部分，J为月相周 期，t为月相周期内观察的时间，Φ为相位滞后； 将第三运算规则输出的结果作为所述通量密度。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据功率差因子、月球通量密度，计算得到 所述品质因数之后，所述方法还包括： 通过显示模块以列表的形式显示计算得到的品质因数。7. -种品质因数测试系统，其特征在于，包括： 获取模块，用于获取相关星历信息以及地面站的经炜度信息； 运算处理模块，用于根据所述相关星历信息、所述经炜度信息以及第一运算规则，获取 月球的角半径;根据所述角半径以及第二运算规则，得到月球平均亮温度;根据所述月球平 均亮温度以及第三运算规则，得到月球对应的通量密度； 处理模块，用于根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述获取模块，还用于获取月球的当前轨道 信息，并根据所述轨道信息判定月球是否可见； 所述运算处理模块，还用于若可见，则向天线下发引导文件，并接收所述天线基于所述 引导文件返回的第一功率以及第二功率，并根据所述第一功率和所述第二功率得到功率差 因子;若不可见，则结束测试。9. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述运算处理模块，具体用于获取月球半径 以及地面站与月球之间第一间距;将所述月球半径以及所述第一间距带入第一运算规则：将所述第一运算规则输出的结果作为所述角半径，其中，9s-月亮 角半径，ΘΑ-被测试天线半功率波束宽度(度），k2为设定因子。10. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述运算处理模块，具体用于将所述角半径 带入到第二运算规则：：将第二运算规则的输出结果作为月球的所述月球平 均亮温度，其中，Sm为月球的通量密度;k为波尔兹曼常数;1?为月球的平均量温度;λ为工作 波长；QmS月球的立体角，有9?为月球的角半径。11. 如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述运算处理模块，具体用于将得到的月 球平均亮温度带入到第三运算规则：将第三运算规则输出的 结果作为所述通量密度，其中，TmQ表征月球平均亮温度恒定部分，Tml表征月球平均亮温度 变化部分，J为月相周期，t为月相周期内观察的时间，Φ为相位滞后。
【专利摘要】本发明公开了一种品质因数测试方法及系统，该方法包括：获取相关星历信息以及地面站的经纬度信息；根据所述相关星历信息、所述经纬度信息以及第一运算规则，获取月球的角半径；根据所述角半径以及第二运算规则，得到月球平均亮温度；根据所述月球平均亮温度以及第三运算规则，得到月球对应的通量密度；根据功率差因子、月球通量密度，计算得到所述品质因数。本发明优化测试流程，站监控管理分系统统一调度站内资源，自动完成G/T值测试，并以表格形式显示测试结果，大大提高测试效率。
【IPC分类】G01R27/26, G01S19/23
【公开号】CN105487089
【申请号】CN201510920466
【发明人】王怀, 宋振宇, 王涛, 韩威, 刘焱, 彭兴会, 刘畅, 柳树林
【申请人】航天恒星科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月11日
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