[發(fā)明專利]一種低軌通信衛(wèi)星星座與用戶站連通規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811471870.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109413662B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙書閣;向開(kāi)恒;饒建兵;高銘陽(yáng);王文福;貝超;高利春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天科工空間工程發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): H04W16/18
• 分類號(hào): 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

本發(fā)明公開(kāi)一種低軌通信衛(wèi)星星座與用戶站連通規(guī)劃方法。根據(jù)用戶站的最小通信仰角獲得了衛(wèi)星?地心?用戶站的最小通信張角余弦；根據(jù)可連通時(shí)間，建立用戶站與衛(wèi)星星座的連通序列；并建立根據(jù)用戶鏈路波束的天線構(gòu)型計(jì)算用戶鏈路波束序號(hào)的方法，解決了低軌通信衛(wèi)星星座與用戶站的連通規(guī)劃問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別是涉及一種低軌通信衛(wèi)星星座與用戶站連通規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

天基寬帶通信系統(tǒng)按軌道高度的不同可分為地球同步軌道(GSO)和非地球同步軌道(NGSO)衛(wèi)星系統(tǒng)。由于地球同步軌道相對(duì)于地面的方位接近固定，所以GSO衛(wèi)星通信系統(tǒng)對(duì)GSO地球站/用戶端的跟星要求低，目前提供全球通信的主要通信系統(tǒng)是GSO衛(wèi)星通信系統(tǒng)，理論上利用三顆GSO衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)南北緯70°以內(nèi)區(qū)域的信號(hào)覆蓋。但是GSO衛(wèi)星通信系統(tǒng)也有明顯缺點(diǎn)，包括通信距離遠(yuǎn)、無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)兩極和高緯度地區(qū)的信號(hào)覆蓋、存在南(北)山效應(yīng)、軌位資源有限、衛(wèi)星發(fā)射入軌成本高風(fēng)險(xiǎn)大等，特別是遠(yuǎn)距離帶來(lái)的時(shí)延問(wèn)題，越來(lái)越不能滿足通信業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。

相對(duì)于GSO衛(wèi)星通信系統(tǒng)，NGSO衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)崿F(xiàn)全球覆蓋、受地形影響小、信號(hào)時(shí)延小、系統(tǒng)頑存性強(qiáng)、傳輸損耗小便于用戶終端小型化以及衛(wèi)星發(fā)射入軌成本低、頻率資源利用率高等，所以，國(guó)內(nèi)外提出了多個(gè)NGSO衛(wèi)星寬帶通信項(xiàng)目。由于一顆NGSO衛(wèi)星的信號(hào)覆蓋地面的面積小，為了實(shí)現(xiàn)全球服務(wù)，需要由幾十顆或上百顆衛(wèi)星構(gòu)成星座，解決地面通信系統(tǒng)覆蓋不到區(qū)域的互聯(lián)網(wǎng)接入和信息傳輸問(wèn)題，為用戶提供更大范圍和更高質(zhì)量的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。目前，低軌衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)全球移動(dòng)通信無(wú)縫覆蓋的惟一手段(汪宏武,張更新,余金培.低軌衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)的分析與發(fā)展建議[J].衛(wèi)星應(yīng)用,2015,7:38-44.)。所以，國(guó)內(nèi)外提出了多個(gè)低軌衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)。

由于靜止軌道相對(duì)于地面的方位接近固定，所以靜止軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)的地面用戶端的天線指向固定，而且不需要切換衛(wèi)星；而低軌衛(wèi)星相對(duì)于地面快速運(yùn)動(dòng)，所以用戶站必須頻繁切換衛(wèi)星才能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期通信。據(jù)我們所知，低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)通常由空間段、地面段和用戶段組成，空間段包括低軌通信衛(wèi)星星座；地面段包括綜合運(yùn)控中心、信關(guān)站、測(cè)控站；用戶段包括多種類型的用戶站，并且當(dāng)前尚沒(méi)有文獻(xiàn)公開(kāi)低軌通信衛(wèi)星星座與用戶站連通規(guī)劃方法，因此，本發(fā)明提出了一種低軌通信衛(wèi)星星座與用戶站連通規(guī)劃方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低軌通信衛(wèi)星星座與用戶站的連通規(guī)劃方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中衛(wèi)星與用戶站的通信質(zhì)量差、延時(shí)高等問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

本發(fā)明公開(kāi)了一種低軌通信衛(wèi)星星座與用戶站的連通規(guī)劃方法，所述方法步驟包括：

S1、根據(jù)衛(wèi)星相對(duì)于用戶站的最小通信仰角，計(jì)算衛(wèi)星-地心-用戶站的最小通信張角余弦；

S2、計(jì)算所有用戶站在WGS84坐標(biāo)系的位置；

S3、通過(guò)軌道預(yù)報(bào)獲得一個(gè)規(guī)劃周期內(nèi)所有衛(wèi)星在WGS84坐標(biāo)系的位置；

S4、根據(jù)S2-S3計(jì)算衛(wèi)星相對(duì)于用戶站的地心張角余弦，確定衛(wèi)星星座與信關(guān)站連通規(guī)劃，在相應(yīng)的所述衛(wèi)星星座與信關(guān)站連通規(guī)劃內(nèi)將所述地心張角余弦與所述最小通信張角余弦進(jìn)行比較，獲得一個(gè)規(guī)劃周期內(nèi)衛(wèi)星的用戶鏈路波束的可用時(shí)間段；

S5、根據(jù)S4得到的可用時(shí)間段，分別計(jì)算衛(wèi)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(gè)規(guī)劃周期內(nèi)，根據(jù)所述可用時(shí)間段、所述衛(wèi)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(jì)算用戶站與衛(wèi)星星座的連通序列；

S7、重復(fù)步驟S3-S6直至完成所有規(guī)劃周期，得到最終中的連通規(guī)劃。

優(yōu)選地，所述步驟S1包括