CN107637113B - 回归轨道卫星星座及地面站系统规避同步卫星干扰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种回归轨道卫星星座及地面站系统规避同步卫星干扰的方法，其步骤：设定回归轨道卫星星座及地面站系统判定条件；满足判定条件则进入下一步；根据同步卫星对干扰功率的限制以及回归轨道参数，在同步卫星周围划分出预先设定的区域为保护带；地面站实时计算所指向通信卫星的空间位置，判断卫星与地面站的连线是否进入保护带；当进入保护带时，筛选出能够与地面站进行通信且与地面站的连线不穿过保护带的卫星，构成一个卫星集合；在卫星集合中通过可视时间最长或仰角最大原则选取卫星集合中的一颗卫星，调整地面站天线，将天线波束指向该卫星，切换至该卫星进行通信，实现对同步卫星的干扰规避。本发明能广泛在卫星通信技术领域中应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种卫星通信技术领域，特别是关于一种回归轨道卫星星座及地面站系统规避同步卫星干扰的方法。
背景技术
卫星移动通信相比于地面移动通信，其优势是能够克服地型环境，提供更大范围的覆盖，可用于航空、航海业务或其他业务量稀少的区域。根据ITU的规定，中低轨道卫星在进行通信时必须采取措施防止对同步卫星产生干扰。在中低轨道卫星与同步卫星使用同一频段的信号的场景下，当中低轨道卫星与其地面站的连线和同步卫星与其地面站的连线夹角小于一定值时，同步卫星可能会受到中低轨道卫星地面站信号的影响。如果中低轨道卫星运行到可能对同步卫星产生干扰的地区时，通常采用降低发射机功率或停止发射信号的方法，使干扰信号的功率低于规定的功率标准，来规避可能产生的干扰。
回归轨道卫星是指具有回归轨道特性的卫星，其特点是其星下点轨迹出现周期性重叠，每经过一个周期星下点轨迹将回归到原来的位置，开始重复上一个周期的运动。该轨道被称为回归轨道，该周期被称为回归周期。由于回归轨道要求长期保持特定的回归周期，因此必须采用合适的保持方法来抵抗卫星轨道的摄动，防止轨道发生漂移。由于回归轨道卫星的星下点轨迹呈现周期性运动，每经过一个回归周期，卫星将重新经过相同的区域，因此回归轨道卫星能够提供稳定的区域覆盖。通过调整轨道参数，回归轨道卫星能够在合适的时间经过需要服务的区域，适用于区域通信服务。
对于回归轨道卫星通信系统，由于回归周期和卫星经过的区域是周期性的，因此能够更简单地确定对同步卫星可能产生干扰的时间和地区范围，在确定的时间段和地区内采取相应的手段规避对同步的干扰。对于一个由回归轨道卫星构成的星座，该星座的每颗卫星的回归周期和星下点轨迹是相同的，则当卫星数量和各个卫星之间的距离满足一定条件时，能够提供对特定区域的多重覆盖，即在该区域的特定时间段，能够与多颗卫星进行通信。则当其中一颗卫星对同步卫星可能产生干扰时，使用另一颗覆盖到该区域的卫星进行通信，利用通信卫星的切换实现对同步卫星干扰的规避。因此，如何通过切换卫星来规避卫星地面站信号对同步卫星产生干扰成为目前亟需解决的技术问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种回归轨道卫星星座及地面站系统规避同步卫星干扰的方法，其可以实现通过切换卫星来规避卫星地面站信号对同步卫星产生干扰。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种回归轨道卫星星座及地面站系统规避同步卫星干扰的方法，其特征在于包括以下步骤：1)设定回归轨道卫星星座及地面站系统判定条件；满足判定条件则进入下一步；2)根据同步卫星对干扰功率的限制以及回归轨道参数，在同步卫星周围划分出预先设定的区域为保护带；3)地面站实时计算所指向通信卫星的空间位置，判断卫星与地面站的连线是否进入保护带；当进入保护带时，筛选出能够与地面站进行通信且与地面站的连线不穿过保护带的卫星，构成一个卫星集合；4)在卫星集合中通过可视时间最长或仰角最大原则选取卫星集合中的一颗卫星，调整地面站天线，将天线波束指向该卫星，切换至该卫星进行通信，实现对同步卫星的干扰规避。
优选地，所述步骤1)中，所述回归轨道卫星星座及地面站系统判定条件如下：1.1)该星座的所有卫星均为回归轨道卫星，并且具有相同的星下点轨迹以及回归周期；1.2)在需要提供通信服务并规避同步卫星干扰的时间和地区，能够被至少两颗卫星所覆盖，即能够进行通信的卫星至少有两颗；1.3)地面站能够控制天线波束指向特定卫星并与特定卫星进行通信，卫星能够控制天线波束指向地面站；1.4)地面站能够获取回归轨道星座中所有卫星的星历，实时计算出星座中各卫星的空间位置，并判断各卫星所处位置是否能够与地面站进行通信；1.5)该系统能够切换进行通信的卫星。
优选地，所述步骤2)中，保护带满足以下条件：当回归轨道卫星与地面站的连线穿过保护带时，回归轨道卫星地面站的信号将会超过同步卫星对干扰功率的限制，此时需要切换至其他不会造成干扰的卫星进行通信。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明利用回归轨道卫星的特性，设定可能造成干扰的保护带范围，地面站通过卫星的空间位置是否进入保护带即可判断与卫星进行通信是否可能对同步卫星造成干扰。如果可能造成干扰，则用同样的方法判断其他能够进行通信的卫星是否会造成干扰，从而通过切换卫星来规避干扰。2、本发明针对由同样星下点轨迹和回归周期的回归轨道卫星构成的星座及地面站系统，充分利用了回归轨道的特性，通过切换卫星来规避卫星地面站信号对同步卫星产生干扰。综上所述，本发明能广泛在卫星通信技术领域中应用。
附图说明
图1是本发明实施例中回归轨道卫星星座及地面站系统规避同步卫星干扰示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供一种回归轨道卫星星座及地面站系统规避同步卫星干扰的方法，其包括以下步骤：
1)设定回归轨道卫星星座及地面站系统判定条件；满足判定条件则进入下一步；
2)根据同步卫星对干扰功率的限制以及回归轨道参数，在同步卫星周围划分出预先设定的区域，该区域即为保护带。
其中，保护带满足以下条件：当回归轨道卫星与地面站的连线穿过保护带时，回归轨道卫星地面站的信号将会超过同步卫星对干扰功率的限制，此时需要切换至其他不会造成干扰的卫星进行通信。
3)地面站实时计算所指向通信卫星的空间位置，判断卫星与地面站的连线是否进入保护带。当指向的通信卫星与地面站的连线进入保护带时，地面站通过对星座中其他卫星位置的计算，筛选出能够与地面站进行通信且与地面站的连线不穿过保护带的卫星，构成一个卫星集合。
4)在卫星集合中通过可视时间最长或仰角最大等原则选取卫星集合中的一颗卫星，调整地面站天线，将天线波束指向该卫星，切换至该卫星进行通信，实现了对同步卫星的干扰规避。
上述步骤1)中，回归轨道卫星星座及地面站系统判定条件如下：
1.1)该星座的所有卫星均为回归轨道卫星，并且具有相同的星下点轨迹以及回归周期；
1.2)在需要提供通信服务并规避同步卫星干扰的时间和地区，能够被至少两颗卫星所覆盖，即能够进行通信的卫星至少有两颗；
1.3)地面站能够控制天线波束指向特定卫星并与特定卫星进行通信，卫星能够控制天线波束指向地面站；
1.4)地面站能够获取回归轨道星座中所有卫星的星历，实时计算出星座中各卫星的空间位置，并判断各卫星所处位置是否能够与地面站进行通信；
1.5)该系统能够切换进行通信的卫星。
下面通过具体实施例对本发明利用回归轨道的特点，对于满足判定条件的述回归轨道卫星星座及地面站系统，对同步卫星可能产生干扰，需要切换到另一颗卫星作进一步介绍。
如图1所示，图中小球代表地球，大球面表示以地心O为球心的同步卫星轨道所在球面，球面上的曲线表示回归轨道卫星N1、N2与地面站M的连线穿过球面的轨迹，且卫星运动方向使得连线依次经过A、B、C、D和E五点，两个阴影区α和β表示保护带。
地面站实时计算所指向通信卫星的空间位置，判断卫星与地面站的连线是否进入保护带范围。当通信卫星与地面站M的连线穿过图中A点或D点，卫星开始进入保护带。当连线穿过B点或E点，卫星则离开保护带，地面站与卫星通信将不会对同步卫星造成干扰。
当通信卫星N1开始进入保护带时，地面站通过对星座中其他卫星位置的计算，筛选出其中能够与地面站进行通信且与地面站的连线不穿过保护带的卫星。符合条件的所有卫星构成一个集合，通过可视时间最长或仰角最大等原则选取集合中的一颗卫星N2，调整地面站天线，将天线波束指向该卫星，切换至该卫星进行通信，实现了对同步卫星的干扰规避。
上述各实施例仅用于说明本发明，各个步骤都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别步骤进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (1)
1.一种回归轨道卫星星座及地面站系统规避同步卫星干扰的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)设定回归轨道卫星星座及地面站系统判定条件；满足判定条件则进入下一步；
所述回归轨道卫星星座及地面站系统判定条件如下：
1.1)该星座的所有卫星均为回归轨道卫星，并且具有相同的星下点轨迹以及回归周期；
1.2)在需要提供通信服务并规避同步卫星干扰的时间和地区，能够被至少两颗卫星所覆盖，即能够进行通信的卫星至少有两颗；
1.3)地面站能够控制天线波束指向特定卫星并与特定卫星进行通信，卫星能够控制天线波束指向地面站；
1.4)地面站能够获取回归轨道星座中所有卫星的星历，实时计算出星座中各卫星的空间位置，并判断各卫星所处位置是否能够与地面站进行通信；
1.5)该系统能够切换进行通信的卫星；
2)以地心O为球心的同步卫星轨道所在球面，根据同步卫星对干扰功率的限制以及回归轨道参数，在同步卫星周围划分出预先设定的区域为保护带；
保护带满足以下条件：当回归轨道卫星与地面站的连线穿过保护带时，回归轨道卫星地面站的信号将会超过同步卫星对干扰功率的限制，此时需要切换至其他不会造成干扰的卫星进行通信；
3)地面站实时计算所指向通信卫星的空间位置，判断卫星与地面站的连线是否进入保护带；当进入保护带时，筛选出能够与地面站进行通信且与地面站的连线不穿过保护带的卫星，构成一个卫星集合；
4)在卫星集合中通过可视时间最长或仰角最大原则选取卫星集合中的一颗卫星，调整地面站天线，将天线波束指向该卫星，切换至该卫星进行通信，实现对同步卫星的干扰规避。
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