杜部致， 高飞， 陈丽婷

(北京理工大学 信息与电子学院， 北京 100081)



地火中继链路的空间特征参量分析

杜部致， 高飞， 陈丽婷

(北京理工大学 信息与电子学院， 北京 100081)

针对火星和地球上合时导致的直接通信链路中断问题，提出基于日地拉格朗日点L4/L5为中继的地火中继架构. 建立日心黄道惯性坐标系下L4/L5到火星的指向矢量在不同空间参考坐标系下变换的数学模型，推导了L4/L5指向火星的空间特征参量(空间距离、方位角和俯仰角)随星体瞬时平轨道根数变化的解析式. 仿真验证了一个地火回归年内的空间特征参量的变化规律，设计了一种L4/L5对火星表面的链路持续可见模型，并分析了返向链路性能. 为L4/L5指向火星的星间链路设计提供了参考.

地火中继；拉格朗日点；空间特征参量；坐标系变换

太阳系内深空信道环境受到行星聚合以及太阳闪烁的影响. 试验表明，太阳-地球-探测器之间构成的SEP夹角α<2.3°时，X频段的链路质量开始明显下降，当α<1.3°，严重下降. 采用Kα频段，可以提高抗干扰能力，但当α<0.6°，链路质量也明显下降[1]. 地火上合时，同样存在类似的链路性能恶化甚至中断问题. 解决这一问题，提出了很多方法，例如采用非相干FSK，频率分集，以及在地面建立多个天线阵列提高空间分集等，但这些方法只能尽量减少对链路性能的影响，不能根本解决链路中断的问题[1]. 此时，建立以日地拉格朗日点L4/L5为中继的地火中继链路，则可以避免因直接通信导致的链路中断问题.

徐瑞等[2]分析了拉格朗地日点的各点作中继的可行性，Li Hui[3]提出建立地月拉格朗日点L2，L4/L5为中继节点构建地月连续通信的模型，任志宏等[4]提出了基于日地拉格朗日点L4/L5为中继节点的地火通信架构设计. 以上文献多是讨论L4/L5作中继节点的架构模型，到目前为止对L4/L5作中继时指向火星的空间特征参量的研究还比较少见. 空间特征参量主要包括星间链路距离、方位角以及俯仰角，链路距离的变化要求星间通信系统具有自动功率控制能力；方位角和俯仰角……