[發明專利]一種低軌通信衛星星座與用戶站連通規劃方法

有效

• 申請號: 201811471870.1
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109413662B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 趙書閣;向開恒;饒建兵;高銘陽;王文福;貝超;高利春
• 申請（專利權）人: 航天科工空間工程發展有限公司
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04B7/185
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

1.一種低軌通信衛星星座與用戶站的連通規劃方法，其特征在于，所述方法步驟包括

S1、根據衛星相對于用戶站的最小通信仰角，計算衛星-地心-用戶站的最小通信張角余弦；

S2、計算所有用戶站在WGS84坐標系的位置；

S3、通過軌道預報獲得一個規劃周期內所有衛星在WGS84坐標系的位置；

S4、根據S2-S3計算衛星相對于用戶站的地心張角余弦，確定衛星星座與信關站連通規劃，在相應的所述衛星星座與信關站連通規劃內將所述地心張角余弦與所述最小通信張角余弦進行比較，獲得一個規劃周期內衛星的用戶鏈路波束的可用時間段；

S5、根據S4得到的可用時間段，分別計算衛星到用戶站指向的方向信息和用戶站天線的方向信息；

S6、在一個規劃周期內，根據所述可用時間段、所述衛星天線到用戶站指向的方向信息和所述用戶站天線的方向信息計算用戶站與衛星星座的連通序列；

S7、重復步驟S3-S6直至完成所有規劃周期，得到最終中的連通規劃。

2.根據權利要求1所述的低軌通信衛星星座與用戶站的連通規劃方法，其特征在于，所述步驟S1包括

S11、根據正弦定理，獲得衛星相對于用戶站的地心張角θ與衛星相對于用戶站的仰角γ之間的關系：

其中，R是地球赤道半徑，r是衛星的地心距；

S12、設定衛星相對于用戶站的最小通信仰角γ₀，計算衛星-地心-用戶站的最小通信張角余弦：

3.根據權利要求1所述的低軌通信衛星星座與用戶站的連通規劃方法，其特征在于，所述步驟S3包括

S31、根據測控站的觀測數據確定所有衛星的初始位置；

S32、利用軌道預報獲得一個規劃周期內所有衛星在J2000坐標系中的位置；

S33、計算所述規劃周期內J2000坐標系到WGS-84坐標系的坐標轉換矩陣，并將所有衛星在J2000坐標系中的位置矢量轉換到WGS84坐標系。

4.根據權利要求1所述的低軌通信衛星星座與用戶站的連通規劃方法，其特征在于，所述步驟S4包括

S41、根據用戶站在WGS84坐標系中的位置與衛星在WGS84坐標系中的位置，計算衛星相對于用戶站的地心張角θ的余弦為：

其中，P_yh^w表示用戶站在WGS84坐標系中的位置矢量，P_s^w表示衛星在WGS84坐標系中的位置矢量，上角標w代表WGS84坐標系；

S42、確定衛星星座與信關站連通規劃；

S43、根據相應的所述衛星星座與信關站連通規劃，將S41中得到的地心張角θ的余弦與衛星-地心-用戶站的最小通信張角的余弦進行比較判斷，獲得衛星與用戶站的可用時間段。

5.根據權利要求4所述的低軌通信衛星星座與用戶站的連通規劃方法，其特征在于，確定衛星星座與信關站連通規劃包括

S421、根據衛星相對于信關站的最小通信仰角，計算衛星-地心-信關站的最小通信張角余弦；

S422、計算所有信關站在WGS84坐標系的位置；

S423、通過軌道預報獲得一個規劃周期內所有衛星在WGS84坐標系中的位置；

S424、根據S422-S423計算所有衛星相對于信關站的地心張角余弦，并分別與S1中的所述最小通信張角余弦比較，獲得衛星與信關站的可連通時間；

S425、根據S424得到的可連通時間，分別計算衛星饋線鏈路天線的方向信息和信關站天線的方向信息；

S426、根據所述可連通時間、衛星饋線鏈路天線的方向信息和信關站天線的方向信息，計算在一個連通規劃周期內信關站與衛星星座的連通序列；

S427、重復步驟S423-S426直至完成所有連通規劃周期，得到衛星星座與信關站連通規劃。

6.根據權利要求1所述的低軌通信衛星星座與用戶站的連通規劃方法，其特征在于，所述衛星到用戶站指向的方向信息包括衛星到用戶站指向的方位角和衛星到用戶站指向的離軸角；

所述用戶站天線的方向信息包括用戶站天線的方位角和用戶站天線的仰角。