[发明专利]基于地面天线阵列的星地链路层析垂直云场的系统及方法

权利要求书

1.基于地面天线阵列的星地链路层析垂直云场的系统，其特征在于，包括：

若干卫星接收天线、卫星接收机、同步控制模块、物联网信息传输模块、云处理计算平台和显示平台；

其中，所述卫星接收天线用于跟踪接收极轨卫星的下行信号并采集其信号强度和信号质量；所述卫星接收天线与所述卫星接收机共同构成独立的卫星接收装置；

所述同步控制模块用于将所述卫星接收天线的伺服机构进行同步，并控制所述卫星接收天线的方位角和仰角；

所述物联网信息传输模块用于将所述卫星接收天线采集的信号强度和信号质量传输至所述云处理计算平台；

所述云处理计算平台用于对采集的多路卫星信号进行时序匹配、预处理和反演计算，得到云场信息；

所述显示平台用于对云场垂直分布进行三维可视化展示。

2.根据权利要求1所述的基于地面天线阵列的星地链路层析垂直云场的系统，其特征在于，所述卫星接收天线包括抛物面天线或平板天线、机械伺服机构、高频头和馈源。

3.根据权利要求2所述的基于地面天线阵列的星地链路层析垂直云场的系统，其特征在于，所述卫星接收天线中的机械伺服机构能够用于根据极轨卫星的星历，实时调整卫星接收天线的方位角和仰角，使若干卫星接收天线同时接收同一颗极轨卫星的信号。

4.根据权利要求1-3所述的任意一项基于地面天线阵列的星地链路层析垂直云场的系统的使用方法，其特征在于，包括：

选择测量区域，并沿极轨卫星轨道方向架设若干地面卫星接收天线，组成天线阵列；

所述卫星接收天线接收所述极轨卫星穿过轨道时所产生的极轨卫星信号，形成多条星地链路层析云场；

卫星接收机以相同时间间隔采集所述卫星接收天线接收到的信号，并传输至云处理计算平台；当所述云处理计算平台接收到采集的信号后，对所述多条星地链路层析云场进行实时重构，得到云场垂直分布情况；

显示平台根据所述云场垂直分布情况进行三维可视化显示。

5.根据权利要求4所述的基于地面天线阵列的星地链路层析垂直云场的系统的使用方法，其特征在于，根据极轨卫星轨道及地面投影情况，选择所述测量区域，并沿所述极轨卫星轨道方向每隔相同距离架设一个地面卫星接收天线，组成天线阵列。

6.根据权利要求5所述的基于地面天线阵列的星地链路层析垂直云场的系统的使用方法，其特征在于，根据极轨卫星轨道和云场反演分辨率调整所述地面卫星接收天线的间距，相邻两个地面卫星接收天线间距范围为1km～30km。

7.根据权利要求4所述的基于地面天线阵列的星地链路层析垂直云场的系统的使用方法，其特征在于，在所述极轨卫星穿过轨道时，所述卫星接收天线在同步控制模块的控制下，同时接收该颗极轨卫星的信号，用于形成所述多条星地链路层析云场。

8.根据权利要求4所述的基于地面天线阵列的星地链路层析垂直云场的系统的使用方法，其特征在于，对所述多条星地链路层析云场进行实时重构的过程包括：

对所述卫星接收天线回传的卫星信号进行时序同步判读，若判断为偏差1秒以内的同时采样，则进行信号的去噪、滤波和定标处理，同时提取信号接收电平RSL和载噪比SNR特征量；否则，丢弃此次数据。

9.根据权利要求8所述的基于地面天线阵列的星地链路层析垂直云场的系统的使用方法，其特征在于，基于所述信号接收电平RSL和载噪比SNR特征量计算得到星地链路的总衰减值；根据所述地面卫星接收天线和极轨卫星的精确位置，计算干性大气的路径损耗；基于所述星地链路的总衰减值与所述干性大气路径损耗，计算得到每条星地链路的云层衰减，进而得到多条星地链路层析云场总衰减值；

基于所述多条星地链路层析云场建立二维网格，利用线性化方法求解得到垂直云场的含水量二维网格分布。