[發明專利]一種NGSO衛星偏置方案的設計方法

有效

• 申請號: 202010951218.0
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112054838B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 鄒誠;李國通;姜泉江;姜興龍;尚琳;夏師懿
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張東梅

本發明公開一種NGSO衛星偏置方案的設計方法，首先根據NGSO衛星與GSO衛星的參數，計算最差幾何情形下的EPFD，并與ITU無線電規則條款22中的下行EPFD限值進行比較，以確定是否需要進行偏置，若需要，則進一步計算最小干擾角以及最小X軸角的取值，并根據最小X軸角以及最小干擾角分別進行仿真，得到規避共線干擾場景下以及規避NGSO衛星覆蓋區干擾場景下，NGSO衛星的起偏緯度以及星下點緯度為3.75度時的偏置角，最后，分別選取兩種場景中的最大的起偏緯度和最大的偏置角，確定兩個場景的偏置方案。

技術領域

本發明涉及航空航天技術領域，特別涉及一種NGSO衛星偏置方案的設計方法。

背景技術

寬帶通信衛星系統包括GSO靜止軌道衛星寬帶通信衛星系統以及NGSO(Non-Geostationary Satellite Orbit，非對地靜止衛星軌道)衛星系統。其中NGSO衛星系統包括在距地球表面8000-20000公里的中軌道(MEO)和距離地球表面400-2000公里的低地球軌道(LEO)上運行的通信衛星星座系統，其提供全球性的互聯網服務以及全球性的物聯網的數據交互。相對于GSO通信衛星系統，NGSO寬帶通信衛星星座系統的主要優勢是能夠實現全球覆蓋、受地形影響小、信號時延小、傳輸損耗小、便于用戶終端小型化以及衛星發射入軌成本低、頻率資源利用率高等。近年來，國內外多交寬帶低軌系統企業紛紛提出各自的龐大的低軌衛星星座計劃，例如SpaceX的Starlink,OneWeb的星座計劃以及國內的鴻雁和虹云星座計劃。

現有NGSO衛星系統普遍采用了KU和KA頻段，因此，存在與GSO衛星系統頻譜共用的現象，頻率共線干擾是一個突出的問題。為了保障GSO衛星系統頻率使用的安全，國際電聯在無線電規則中條款22對NGSO系統在KU和KA頻段產生的等效功率通量密度EPFD進行了限制：

其中，N_a為NGSO系統的發射站的個數，P_i為第i個發射站的輸入天線的功率，G_t(θ_i)為第i個NGSO系統發射天線離軸角為θ_i的增益，d_i為NGSO系統的發射站到GSO系統的接收站之間的距離，為第i個GSO系統接收天線離軸角為的增益，以及G_r,max為GSO系統接受站的最大增益。則單顆NGSO衛星對GSO衛星系統的下行EPFD為考慮干擾最差幾何場景，對NGSO衛星下行EPFD進行適當放大，也就是將NGSO衛星到GSO系統地面站的距離統一為NGSO衛星的軌道高度，以確保系統EPFD和EPFD限值之間存在一定余量。則，同等NGSO衛星最大EIRP(等效全向輻射功率)的條件下，NGSO衛星下行的EPFD主要由NGSO衛星天線增益圖和GSO系統地面站天線方向圖共同決定。

目前ITU也提供采用空間隔離方式來減小NGSO系統對GSO系的干擾，從EPFD公式中可以看出，可以通過增大NGSO衛星發送天線的離軸角和GSO衛星系統地面站的離軸角來減小系統的NGSO系統的下行EPFD。干擾規避方式和NGSO衛星的天線的方向圖密切相關。因此，合理設計NGSO衛星的偏置方案，減少NGSO衛星的下行EPFD，能夠有效規避對GSO系統的干擾。

發明內容

針對NGSO衛星系統與GSO衛星系統頻譜共存問題，本發明提供一種NGSO衛星偏置方案的設計方法，包括：

根據NGSO衛星與GSO衛星的參數，計算最差幾何情形下的EPFD，并與ITU無線電規則條款22中的下行EPFD限值進行比較；

若最差幾何情形下的EPFD大于所述下行EPFD限值，則計算最小干擾角以及最小X軸角的取值；

根據所述最小X軸角以及最小干擾角，分別進行仿真，得到規避共線干擾場景下以及規避NGSO衛星覆蓋區干擾場景下，NGSO衛星的起偏緯度以及星下點緯度為3.75度時的偏置角；以及