[發(fā)明專利]一種以衛(wèi)星為中心的波位劃分方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110016815.9
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112738816B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高銘陽;饒建兵;夏雨軒;賀泉;高利春;周洪剛
• 申請（專利權(quán)）人: 航天科工空間工程發(fā)展有限公司
• 主分類號: H04W16/28
• 分類號: H04W16/28;H04W84/06;H04B7/185
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 李遠(yuǎn)思

本發(fā)明實(shí)施例公開一種以衛(wèi)星為中心的波位劃分方法，包括：以衛(wèi)星為中心，衛(wèi)星發(fā)射前將衛(wèi)星業(yè)務(wù)波束覆蓋角度劃分為多個(gè)波位；對所有波位進(jìn)行編號，根據(jù)每個(gè)波位與衛(wèi)星的固定指向關(guān)系計(jì)算每個(gè)波位對應(yīng)的二進(jìn)制波控碼；將波位號和對應(yīng)的二進(jìn)制波控碼存儲在波控模塊中，即波控模塊中內(nèi)置波位列表；衛(wèi)星通過發(fā)送波位號控制相控陣的波束指向地面用戶。該方法大幅度降低波位編號數(shù)量，降低衛(wèi)星存儲及計(jì)算資源的消耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信相控陣技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種以衛(wèi)星為中心的波位劃分方法、存儲介質(zhì)和計(jì)算機(jī)設(shè)備。

背景技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)全球通信，自1990年開始，相繼有多個(gè)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)提出、建設(shè)并投入運(yùn)營。在低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，相控陣天線由于具有波束指向靈活、快速調(diào)轉(zhuǎn)等特點(diǎn)而在低軌通信衛(wèi)星中被廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)衛(wèi)星通信通常選擇以地球?yàn)橹行牡牟ㄎ粍澐址椒ā４朔椒ㄒ缘厍驗(yàn)榛鶞?zhǔn)將地球球面劃分為許多個(gè)服務(wù)區(qū)，每個(gè)服務(wù)區(qū)對應(yīng)一個(gè)波位，波位與地球固連在一起。當(dāng)服務(wù)區(qū)需要衛(wèi)星提供通信服務(wù)時(shí)，衛(wèi)星相控陣天線通過不斷調(diào)整波束指向?qū)崿F(xiàn)凝視覆蓋該服務(wù)區(qū)，直到該服務(wù)區(qū)不再需要服務(wù)為止。當(dāng)一個(gè)波束需要同時(shí)服務(wù)多個(gè)服務(wù)區(qū)時(shí)，衛(wèi)星可以跳波束的形式分時(shí)凝視覆蓋多個(gè)服務(wù)區(qū)。

當(dāng)衛(wèi)星與地面被服務(wù)區(qū)域目標(biāo)相對位置關(guān)系發(fā)生變化時(shí)(相控陣波束指向發(fā)生變化)，波控模塊就需要重新計(jì)算一次移相碼并控制相控陣移相器改變相控陣的波束指向。地球同步軌道通信衛(wèi)星由于衛(wèi)星與地面目標(biāo)相對位置關(guān)系較為固定，因此每顆地球同步軌道通信衛(wèi)星的服務(wù)區(qū)也較為固定，且波束指向變化頻次較低，通常采用以地球?yàn)橹行牡牟ㄎ粍澐址椒ā?/p>

而低軌通信衛(wèi)星與地面固定目標(biāo)相對位置關(guān)系時(shí)刻發(fā)生變化，每顆低軌通信衛(wèi)星都要服務(wù)地球表面所有的服務(wù)區(qū)。以低軌通信衛(wèi)星每個(gè)點(diǎn)波束波束角2.3°為例，相控陣最小波位間隔為0.023°，此時(shí)波束可以連續(xù)覆蓋服務(wù)區(qū)的波束角大小為2.277°，對應(yīng)服務(wù)區(qū)直徑為20.17km，服務(wù)區(qū)面積為319.6km2，如圖1所示。地球上陸地和海洋總面積約5.1億平方千米，其中海洋面積約3.61億平方千米，陸地面積約1.49億平方千米，假設(shè)低軌通信系統(tǒng)將為陸地50％的區(qū)域提供服務(wù)，則服務(wù)區(qū)面積約為0.745億平方千米，則服務(wù)區(qū)個(gè)數(shù)大約為23.3萬，至少需要18位二進(jìn)制數(shù)字表示，每顆衛(wèi)星均需要存儲所有的服務(wù)區(qū)(23.3萬個(gè))的數(shù)據(jù)，衛(wèi)星存儲資源需求較大。通信衛(wèi)星通常還需要疊加毫秒級跳波束的通信應(yīng)用需求，因此波控模塊計(jì)算頻次也會大大增加，計(jì)算資源需求較大，同樣以低軌通信衛(wèi)星每個(gè)點(diǎn)波束波束角2.3°為例，為保證衛(wèi)星業(yè)務(wù)波束持續(xù)提供對地面固定服務(wù)區(qū)的凝視跳波束服務(wù)，衛(wèi)星需每28ms計(jì)算一次相控陣波束指向的方位角和俯仰角及對應(yīng)的二進(jìn)制波控碼，每1ms發(fā)送一次二進(jìn)制波控碼。因此上述技術(shù)存在通信衛(wèi)星波束角小、服務(wù)區(qū)域大、傳統(tǒng)基于地球編排波位的方法數(shù)量過多的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種以衛(wèi)星為中心的波位劃分方法，包括：

以衛(wèi)星為中心，衛(wèi)星發(fā)射前將衛(wèi)星業(yè)務(wù)波束覆蓋角度劃分為多個(gè)波位；

對所有波位進(jìn)行編號，根據(jù)每個(gè)波位與衛(wèi)星的固定指向關(guān)系計(jì)算每個(gè)波位對應(yīng)的二進(jìn)制波控碼；

將波位號和對應(yīng)的二進(jìn)制波控碼存儲在波控模塊中，即波控模塊中內(nèi)置波位列表；

衛(wèi)星通過發(fā)送波位號控制相控陣的波束指向地面用戶。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，當(dāng)一個(gè)波束需要同時(shí)服務(wù)多個(gè)不同位置的用戶時(shí)，衛(wèi)星以跳波束的形式分時(shí)指向不同的波位號服務(wù)多個(gè)不同位置的用戶。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，調(diào)整相控陣波束指向時(shí)，衛(wèi)星讀取波位號獲得對應(yīng)的二進(jìn)制波控碼，通過所述波控模塊和TR組件的通訊傳輸線將波控碼中的移相碼傳輸給整個(gè)陣面TR中的各個(gè)移相器，實(shí)現(xiàn)移相器的相位預(yù)置，從而實(shí)現(xiàn)陣面等相位面的偏轉(zhuǎn)，即實(shí)現(xiàn)波束在目標(biāo)方向的指向。