CN103888183A - 一种利用两颗igso通信卫星实现全天时通信的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用两颗倾斜地球同步轨道(IGSO)通信卫星实现全天时通信的方法，包括：将两颗IGSO通信卫星放置于一颗或两颗地球静止轨道(GEO)通信卫星的共位位置，且该两颗IGSO通信卫星之间的升交点赤经差满足使该两颗IGSO通信卫星不能同时处于赤道面上下3度之内；当IGSO通信卫星处于赤道面上下3度之外时，卫星通信地面站利用该IGSO通信卫星上的透明转发器或处理转发器开展通信应用；当IGSO通信卫星处于赤道面上下3度之内时，卫星通信地面站将通信业务切换到另一颗IGSO通信卫星的转发器上，利用该另一颗IGSO通信卫星上的透明转发器或处理转发器开展通信应用，进而卫星通信地面站利用该两颗IGSO通信卫星星座实现全天时的卫星通信。
Description
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种利用两颗倾斜地球同步轨道(IGSO)通信卫星实现全天时通信的方法。
背景技术
卫星频率轨道是指卫星电台使用的频率和卫星所处的空间轨道位置，是随着卫星技术的发明而开始被人类开发利用的自然资源，是所有卫星系统建立的前提和基础。随着空间技术的发展和卫星应用的大量增加，卫星频率资源日益紧张。由于受天线接收能力限制，同一频段、覆盖区域相同或部分重叠的地球静止轨道(GEO)通信卫星只有间隔一定的距离，即从地面看要间隔一定的角度，地球站才能区分开不同通信卫星的信号实现正常的工作。因此，两颗GEO通信卫星之间需要在经度上间隔不小于2度，GEO轨道数量已远不能满足世界各国的需求。据初步统计，目前人类发射到空中的各种卫星和航天器已达3万余颗，仅GEO卫星就有300多颗。它们被广泛应用于通信、遥感、侦察和定位等业务，世界各地成千上万的地球站和车、船载终端，利用卫星进行着各种业务，在经济、军事等领域发挥着重要作用，卫星频率轨道资源供需矛盾日显突出已成为不争的事实。
GEO通信卫星由于其与地球自转同步的特性，被广泛地应用于通信、气象、导航等领域。随着各国对GEO轨道的利用，GEO卫星日益增加，其轨位也变得日趋紧张，因此，通常采用“多星共位”来解决GEO轨位资源紧张的问题，多星共位是指在一个GEO轨位放置两颗或多颗卫星，通过对轨道的控制使它们在运行过程中不越出给定的轨道区间(定点位置±0.1度)，同时要求卫星之间不能相互碰撞和干扰，显见，该多星共位技术不适用于同频段通信工作情形。近些年，通过发射倾斜地球同步轨道(IGSO)通信卫星来解决GEO卫星同频通信问题，但是，当IGSO通信卫星穿过赤道面的时段内，为了避免对GEO通信卫星的干扰，关闭转发器。因此，发射一颗IGSO通信卫星不能实现全天时的卫星通信。
从以上分析可知，有必要提供寻求利用IGSO通信卫星实现全天时通信的新方法，进而支持卫星通信业务化运行。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的技术解决问题是：克服了只用一颗IGSO通信卫星不能全天时通信的不足，提供了一种利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法，该方法结合IGSO通信卫星的运行特点，利用两颗IGSO通信卫星可以实现全天时的卫星通信。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明提出了一种利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法，该方法包括：
步骤1：将两颗IGSO通信卫星放置于一颗或两颗GEO通信卫星的共位位置，且这两颗IGSO通信卫星之间的升交点赤经差满足使这两颗IGSO通信卫星不能同时处于赤道面上下3度之内；
步骤2：当IGSO通信卫星处于赤道面上下3度之外时，卫星通信地面站利用该IGSO通信卫星上的透明转发器或处理转发器开展通信应用；当IGSO通信卫星处于赤道面上下3度之内时，卫星通信地面站将通信业务切换到另一颗IGSO通信卫星的转发器上，利用该另一颗IGSO通信卫星上的透明转发器或处理转发器开展通信应用，进而卫星通信地面站利用该两颗IGSO通信卫星星座实现全天时的卫星通信。
上述方案中，步骤1中所述将两颗IGSO通信卫星放置于一颗或两颗GEO通信卫星的共位位置，是将这两颗IGSO通信卫星放置于一颗或两颗GEO通信卫星轨位在经度方向±0.1度的窗口上。
上述方案中，所述两颗IGSO通信卫星均为轨道倾角大于15度的倾斜地球同步轨道卫星，并均搭载有用于卫星通信的透明转发器或处理转发器，其运行轨道的地面投影呈“8”字形。
上述方案中，所述每颗IGSO通信卫星的运行轨道包括赤道面上下3度之外和赤道面上下3度之内两个部分。如果是将这两颗IGSO通信卫星放置于一颗GEO通信卫星的共位位置，则该两颗IGSO通信卫星运行轨道为圆轨道，该两颗IGSO通信卫星由南向北穿过赤道和由北向南穿过赤道的地面投影点经度为一个点，与该一颗GEO通信卫星处于共位位置；如果是将这两颗IGSO通信卫星放置于两颗GEO通信卫星的共位位置，则该两颗IGSO通信卫星运行轨道为椭圆轨道，该两颗IGSO通信卫星由南向北穿过赤道和由北向南穿过赤道的地面投影点经度为两个点，分别与该两颗GEO通信卫星处于共位位置。
所述透明转发器在接收到地面站发来的信号后，除进行低噪声放大、变频、功率放大外不作任何处理，只是单纯地完成转发任务；所述处理转发器在接收到地面站发来的信号后，除能转发信号外，还具有信号处理功能。
上述方案中，步骤1中所述这两颗IGSO通信卫星之间的升交点赤经差满足使这两颗IGSO通信卫星不能同时处于赤道面上下3度之内，是所述这两颗IGSO通信卫星的升交点赤经差ΔΩ满足：
ΔΩ＞2·sin-1(sin3°/sin i)
其中，i为两颗IGSO通信卫星轨道倾角的最小值。
上述方案中，步骤2中所述卫星通信地面站为固定地球站、可搬移地球站或移动地球站。所述移动地球站为船载终端、航空器载终端、车载终端、固定终端、便携式终端或手持机。步骤2中所述当IGSO通信卫星处于赤道面上下3度之内期间，为了避免干扰所在GEO通信卫星的同频信号，卫星通信地面站将关闭IGSO通信卫星上的透明转发器或处理转发器。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、利用本发明，由于采用的两颗IGSO通信卫星的轨道倾角均大于15度，该两颗IGSO通信卫星经过赤道面上下3度之内期间，关闭IGSO通信卫星的通信转发器，所以，本发明可以有效避开拥挤的GEO通信卫星轨位。
2、利用本发明，由于采用的两颗IGSO通信卫星之间的升交点赤经差满足使该两颗IGSO通信卫星不能同时处于赤道面上下3度之内，当一颗IGSO通信卫星处于赤道面上下3度之内时，卫星通信地面站将通信业务切换到另一颗IGSO通信卫星的转发器上，利用该另一颗IGSO通信卫星上的透明转发器或处理转发器开展通信应用，所以，该发明可以实现全天时的卫星通信。
附图说明
图1是本发明提供的利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法流程图。
图2是图1所示方法中两颗IGSO通信卫星升交点赤经设置示意图：其中，横坐标为两颗IGSO通信卫星轨道倾角的最小值，纵坐标为两颗IGSO通信卫星的最小升交点赤经差。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明提出了一种利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：将两颗IGSO通信卫星放置于一颗或两颗GEO通信卫星的共位位置，且这两颗IGSO通信卫星之间的升交点赤经差满足使这两颗IGSO通信卫星不能同时处于赤道面上下3度之内。
其中，所述将两颗IGSO通信卫星放置于一颗或两颗GEO通信卫星的共位位置，是将这两颗IGSO通信卫星放置于一颗或两颗GEO通信卫星轨位在经度方向±0.1度的窗口上。两颗IGSO通信卫星均为轨道倾角大于15度的倾斜地球同步轨道卫星，并均搭载有用于卫星通信的透明转发器或处理转发器，其运行轨道的地面投影呈“8”字形。每颗IGSO通信卫星运行轨道包括赤道面上下3度之外和赤道面上下3度之内两个部分。
如果是将这两颗IGSO通信卫星放置于一颗GEO通信卫星的共位位置，则该这两颗IGSO通信卫星运行轨道为圆轨道，该两颗IGSO通信卫星由南向北穿过赤道和由北向南穿过赤道的地面投影点经度为一个点，与该一颗GEO通信卫星处于共位位置；如果是将这两颗IGSO通信卫星放置于两颗GEO通信卫星的共位位置，则该两颗IGSO通信卫星运行轨道为椭圆轨道，该两颗IGSO通信卫星由南向北穿过赤道和由北向南穿过赤道的地面投影点经度为两个点，分别与该两颗GEO通信卫星处于共位位置。
透明转发器在接收到地面站发来的信号后，除进行低噪声放大、变频、功率放大外不作任何处理，只是单纯地完成转发任务。而处理转发器在接收到地面站发来的信号后，除能转发信号外，还具有信号处理功能。
这两颗IGSO通信卫星之间的升交点赤经差满足使这两颗IGSO通信卫星不能同时处于赤道面上下3度之内，是所述这两颗IGSO通信卫星的升交点赤经差ΔΩ满足：
ΔΩ＞2·sin-1(sin3°/sin i)
其中，i为两颗IGSO通信卫星轨道倾角的最小值。
步骤2：当IGSO通信卫星处于赤道面上下3度之外时，卫星通信地面站利用该IGSO通信卫星上的透明转发器或处理转发器开展通信应用；当IGSO通信卫星处于赤道面上下3度之内时，卫星通信地面站将通信业务切换到另一颗IGSO通信卫星的转发器上，利用该另一颗IGSO通信卫星上的透明转发器或处理转发器开展通信应用，进而卫星通信地面站利用该两颗IGSO通信卫星星座实现全天时的卫星通信。
其中，卫星通信地面站可以为固定地球站、可搬移地球站或移动地球站，移动地球站可以为船载终端、航空器载终端、车载终端、固定终端、便携式终端或手持机。当IGSO通信卫星处于赤道面上下3度之内期间，为了避免干扰所在GEO通信卫星的同频信号，卫星通信地面站将关闭IGSO通信卫星上的透明转发器或处理转发器。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用两颗倾斜地球同步轨道(IGSO)通信卫星实现全天时通信的方法，其特征在于，该方法包括：
步骤1：将两颗IGSO通信卫星放置于一颗或两颗地球静止轨道(GEO)通信卫星的共位位置，且这两颗IGSO通信卫星之间的升交点赤经差满足使这两颗IGSO通信卫星不能同时处于赤道面上下3度之内；
步骤2：当IGSO通信卫星处于赤道面上下3度之外时，卫星通信地面站利用该IGSO通信卫星上的透明转发器或处理转发器开展通信应用；当IGSO通信卫星处于赤道面上下3度之内时，卫星通信地面站将通信业务切换到另一颗IGSO通信卫星的转发器上，利用该另一颗IGSO通信卫星上的透明转发器或处理转发器开展通信应用，进而卫星通信地面站利用该两颗IGSO通信卫星星座实现全天时的卫星通信。
2.根据权利要求1所述的利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法，其特征在于，步骤1中所述将两颗IGSO通信卫星放置于一颗或两颗GEO通信卫星的共位位置，是将这两颗IGSO通信卫星放置于一颗或两颗GEO通信卫星轨位在经度方向±0.1度的窗口上。
3.根据权利要求1或2所述的利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法，其特征在于，所述两颗IGSO通信卫星均为轨道倾角大于15度的倾斜地球同步轨道卫星，并均搭载有用于卫星通信的透明转发器或处理转发器，其运行轨道的地面投影呈“8”字形。
4.根据权利要求3所述的利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法，其特征在于，所述每颗IGSO通信卫星的运行轨道包括赤道面上下3度之外和赤道面上下3度之内两个部分。
5.根据权利要求3所述的利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法，其特征在于，
如果是将这两颗IGSO通信卫星放置于一颗GEO通信卫星的共位位置，则该两颗IGSO通信卫星运行轨道为圆轨道，该两颗IGSO通信卫星由南向北穿过赤道和由北向南穿过赤道的地面投影点经度为一个点，与该一颗GEO通信卫星处于共位位置；
如果是将这两颗IGSO通信卫星放置于两颗GEO通信卫星的共位位置，则该两颗IGSO通信卫星运行轨道为椭圆轨道，该两颗IGSO通信卫星由南向北穿过赤道和由北向南穿过赤道的地面投影点经度为两个点，分别与该两颗GEO通信卫星处于共位位置。
6.根据权利要求3所述的利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法，其特征在于，
所述透明转发器在接收到地面站发来的信号后，除进行低噪声放大、变频、功率放大外不作任何处理，只是单纯地完成转发任务；
所述处理转发器在接收到地面站发来的信号后，除能转发信号外，还具有信号处理功能。
7.根据权利要求1所述的利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法，其特征在于，步骤1中所述这两颗IGSO通信卫星之间的升交点赤经差满足使这两颗IGSO通信卫星不能同时处于赤道面上下3度之内，是所述这两颗IGSO通信卫星的升交点赤经差ΔΩ满足：
ΔΩ＞2·sin-1(sin3°/sin i)
其中，i为两颗IGSO通信卫星轨道倾角的最小值。
8.根据权利要求1所述的利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法，其特征在于，步骤2中所述卫星通信地面站为固定地球站、可搬移地球站或移动地球站。
9.根据权利要求8所述的利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法，其特征在于，所述移动地球站为船载终端、航空器载终端、车载终端、固定终端、便携式终端或手持机。
10.根据权利要求8所述的利用两颗IGSO通信卫星实现全天时通信的方法，其特征在于，步骤2中所述当IGSO通信卫星处于赤道面上下3度之内期间，为了避免干扰所在GEO通信卫星的同频信号，卫星通信地面站将关闭IGSO通信卫星上的透明转发器或处理转发器。
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