[發明專利]一種低軌通信衛星設計方法、裝置、存儲介質和設備

有效

• 申請號: 202010901670.6
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112235030B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 賀泉;趙書閣;向開恒;王崇;楊彪
• 申請（專利權）人: 航天科工空間工程發展有限公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: 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

本方案公開了一種低軌通信衛星波位設計方法、裝置、存儲介質和設備，其中，該方法的步驟包括：構建蜂窩交替型波位；確定交替型波位中波束的數量和排數，以及每個波束在參考坐標系下的坐標及其對應的方位角和俯仰角。本方案通過構建蜂窩交疊波位編排樣式，在滿足100％覆蓋率的條件下，與傳統的交疊波位編排樣式相比降低了重疊率，從而實現對低軌通信衛星相控陣天線的波束數量優化。

技術領域

本方案涉及衛星通信技術領域。更具體地，涉及一種低軌(LEO，Low?Earth?Orbit，低地球軌道)通信衛星波位(波束位置)的設計方法，通過采用點波束實現對地面大范圍通信覆蓋的低軌通信衛星系統。

背景技術

衛星通信系統按照軌道高度來分，可以分為GSO(Geostationary-SatelliteOrbit，對地靜止衛星軌道)衛星通信系統和和低軌通信衛星系統。GSO通信衛星系統在國內外已經具備較強的技術積累并長期提供市場服務。但是，GSO通信衛星系統也有明顯缺點，特別是遠距離帶來的時延問題，越來越不能滿足通信業務對實時性越來越高的要求。相對于GSO通信衛星系統，低軌通信衛星系統的主要優勢是信號時延小，其由多顆衛星組成的星座系統能夠實現全球覆蓋、頻率資源利用率高等特點。

隨著衛星天線技術的發展，星載相控陣天線配合點波束精確指向的工作模式已經開始應用到衛星通信領域，并逐步取代傳統的寬波束天線大范圍掃描的工作模式，其具有波束按需覆蓋、投射能量大、載荷資源消耗小等優點。該工作模式隨之帶來的是點波束波位設計問題，即如何設計合適的點波束位置，以使得多個點波束對地面實現的覆蓋效果等同或優于單個寬波束天線對地覆蓋的效果。

發明內容

本方案目的在于提供一種低軌(LEO，Low?Earth?Orbit，低地球軌道)通信衛星波位(波束位置)的設計方法和低軌通信衛星系統，通過采用點波束實現對地面大范圍通信覆蓋。

為達到上述目的，本方案如下：

第一方面，本方案提供一種低軌通信衛星波位設計方法，其特征在于，該方法的步驟包括：

構建蜂窩交替型波位；

確定交替型波位中波束的數量和排數，以及每個波束在參考坐標系下的坐標及其對應的方位角和俯仰角。

在一種優選地實施例中，基于由三個點波束組成的等邊交替波束構建蜂窩交替型波位。

在一種優選地實施例中，計算在中心排位于中心波束右側的點波束數量m₀，

其中，floor()為向下取整函數，判斷若成立，則令m₀＝m₀+1。

在一種優選地實施例中，計算正排波束最大排數n_max，

判斷(1.5n_max+1)·r＜R，若成立，則令n_max＝n_max+1。

在一種優選地實施例中，確定正n排波束從X軸至寬波束邊緣的距離該排波束在Y軸正方向點波束的最大數量m_n，

對于正奇數排，判斷若成立，則令m_n＝m_n+1；

對于正偶數排，判斷若成立，則令m_n＝m_n+1。

在一種優選地實施例中，利用對稱性，計算每個點波束圓心的位置(x,y)，并根據如下方法計算每個點波束圓心在參考坐標系下的方位角和俯仰角；

計算每個圓心位置在參考坐標系下的單位矢量，