背景与需求
航天器再入大气层,与空气摩擦产生一层等离子体鞘,通信和控制等信号往往被衰减甚至屏蔽,形成“黑障”。为了消除“黑障”,在设计的时候,分析航天器上的天线在等离子体存在时的方向图,以及航天器与地面站或中继卫星之间的信号传输质量很有必要。
难点与挑战
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等离子体是一种复杂的不均匀分布介质,且是频率相关的材料,建模比较困难;
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航天器再入大气层是一个动态的过程,在整个再入轨迹中,都需要进行分析;
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有等离子体存在时的天线布局分析,是一个需要考虑复杂材料的电大问题;
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除了分析天线布局后在等离子存在时的方向图,还要分析电波经过大气传播到底地面或中继卫星的信道传输函数,以及相应的误码率、星座图等等;
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大量的输入和输出数据的管理。
我们的方案
方案的构成
ADF Re-Entry模块是为欧洲太空署(ESA)开发的专门用于再入飞行器“黑障”分析的专业工具。提供一套具有分析和优化处于太空飞行器和地面或卫星中继站之间的RF链路能力的工具。在其中可以定义飞行器轨迹、地面站或卫星中继站、等离子体云、飞行器电磁模型、天线的布局等;计算获得:天线安装后方向图、地面或卫星中继站上接收天线的来波方向(DOA)、信道传输函数(CTF)等。
方案的特点和优势
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专用环境定义飞行器CAD模型、飞行器轨迹、地面站或卫星中继站和等离子体分布及材料属性;
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算法全面、精确、快速,包括全波快速算法:MLFMM、MLSFX3D、MR-S和高频算法:PO/PTD/ITD、UTD等;
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分析结果直观有效,包括电磁结果(方向图、近场、耦合)和系统级参数(信道传输函数、星座图、误码率);
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数据库功能完善,包括等离子体材料库、地面站/卫星中继站库、天线库等等;
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项目数据导航树和版本控制功能。
典型案例