CN111417205B - 利用动态点波束播发下行信令的方法和卫星系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用动态点波束播发下行信令的方法和卫星系统，包括：基于卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、卫星天线载荷配置信息和多个地面目标区域的位置信息，建立星地链路的几何关系模型；基于几何关系模型，确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合；获取卫星系统中的每颗卫星在利用点波束播发下行信令时的目标约束条件和用户的播发需求；在多个初始点波束集合中，确定满足目标约束条件和满足播发需求的点波束集合得到目标点波束集合；基于目标点波束集合，对多个地面目标区域播发下行信令。本发明缓解了现有技术中存在的无法从全球整体需求出发，实时、动态调配点波束的时间片资源的技术问题。

Description

利用动态点波束播发下行信令的方法和卫星系统

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其是涉及一种利用动态点波束播发下行信令的方法和卫星系统。

背景技术

在通信技术快速发展的今天，卫星通信逐渐成为一种重要的通信方式。在卫星通信中，卫星系统播发下行信令用于建立、维持和解除与各终端设备之间的通信关系。与全球波束和区域波束相比，点波束的辐射能量更加集中，具有通信容量大、保密性强、抗干扰能力强等优点，因此，点波束在现代移动通信及军事通信卫星中已得到广泛应用。

当前的卫星系统利用点波束播发下行信令时，普遍的具体操作方法为：针对每个局部区域，先构造一个矩形，该矩形完全覆盖目标区域，然后将有重叠覆盖的圆形波束等效为无重叠覆盖的六边形目标区域，最后求解该矩形的正六角形覆盖问题，剔除不在目标区域的卫星波束，选出要播发的点波束，从而达到播发信令的效果。但是该方法存在无法从全球整体需求出发，实时、动态调配点波束的时间片资源的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用动态点波束播发下行信令的方法和卫星系统，以缓解了现有技术中存在的无法从全球整体需求出发，实时、动态调配点波束的时间片资源的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种利用动态点波束播发下行信令的方法，应用于卫星系统，包括：基于所述卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、所述卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息和多个地面目标区域的位置信息，建立星地链路的几何关系模型；所述地面目标区域为接收卫星的下行信令的区域；基于所述几何关系模型，确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合；获取所述卫星系统中的每颗卫星在利用点波束播发下行信令时的目标约束条件，和获取用户的播发需求；所述目标约束条件为所述卫星系统的内部资源限制，和/或波束空间指向限制；所述内部资源包括以下至少之一：频率资源、时间资源、空间资源；在所述多个初始点波束集合中，确定满足所述目标约束条件和满足所述播发需求的点波束的集合，得到目标点波束集合；基于所述目标点波束集合，对所述多个地面目标区域播发下行信令。

进一步地，在建立星地链路的几何关系模型之前，所述方法还包括：获取所述卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、所述卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息，和获取多个地面目标区域的位置信息。

进一步地，所述几何关系模型为在卫星体坐标系下的模型；基于所述几何关系模型，确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合，包括：将所述卫星系统中的每颗卫星在体坐标系下的坐标转换为地球固连坐标系下的坐标；基于所述每颗卫星在地球固连坐标系下的坐标，和所述每颗卫星的卫星天线在体坐标系下的仰角和方位角，确定所述每颗卫星的卫星天线在地球固连坐标系下相对于每个地面目标区域的方向矢量；基于所述方向矢量确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合。

进一步地，基于所述目标点波束集合，对所述多个地面目标区域播发下行信令，包括：基于所述卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息，确定所述卫星系统对所述多个地面目标区域播发下行信令的目标轮次；基于所述目标点波束集合和所述目标轮次，确定所述卫星系统每轮播发下行信令的点波束子集；基于所述点波束子集，对所述多个地面目标区域分多次播发下行信令。

进一步地，在对所述多个地面目标区域播发下行信令之后，所述方法还包括：获取未应答的地面目标区域的位置坐标并作出标记。

第二方面，本发明实施例还提供了一种利用动态点波束播发下行信令的卫星系统，包括：模型建立模块，第一确定模块，第一获取模块，第二确定模块，播发模块，其中，所述模型建立模块，用于基于所述卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、所述卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息和多个地面目标区域的位置信息，建立星地链路的几何关系模型；所述地面目标区域为接收卫星的下行信令的区域；所述第一确定模块，用于基于所述几何关系模型，确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合；所述第一获取模块，用于获取所述卫星系统中的每颗卫星在利用点波束播发下行信令时的目标约束条件，和获取用户的播发需求；所述目标约束条件为所述卫星系统的内部资源限制，和/或波束空间指向限制；所述内部资源包括以下至少之一：频率资源、时间资源、空间资源；所述第二确定模块，用于在所述多个初始点波束集合中，确定满足所述目标约束条件和满足所述播发需求的点波束的集合，得到目标点波束集合；所述播发模块，用于基于所述目标点波束集合，对所述多个地面目标区域播发下行信令。

进一步地，所述卫星系统还包括：第二获取模块，用于获取所述卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、所述卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息，和获取多个地面目标区域的位置信息。

进一步地，所述几何关系模型为在卫星体坐标系下的模型；所述第一确定模块还用于：将所述卫星系统中的每颗卫星在体坐标系下的坐标转换为地球固连坐标系下的坐标；基于所述每颗卫星在地球固连坐标系下的坐标，和所述每颗卫星的卫星天线在体坐标系下的仰角和方位角，确定所述每颗卫星的卫星天线在地球固连坐标系下相对于每个地面目标区域的方向矢量；基于所述方向矢量确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合。

进一步地，所述卫星系统还包括：反馈模块，用于获取未应答的地面目标区域的位置坐标并作出标记。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。

本发明提供了一种利用动态点波束播发下行信令的方法和卫星系统，考虑通信卫星系统面临的约束条件和播发需求，利用动态点波束的时间片资源配置方案，以预先设定或在线计算的方式得到目标点波束集合，然后对多个地面目标区域播发下行信令，使得地面目标区域在卫星发送信令的时间段内能够收到信令信号。本发明在卫星系统播发下行信令时能实现根据播发需求实时、动态协调点波束的时间片资源，使点波束的时间片资源能得到充分的利用，进而缓解了现有技术中存在的无法从全球整体需求出发，实时、动态调配点波束的时间片资源的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种利用动态点波束播发下行信令的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种坐标系转换示意图；

图3为本发明实施例提供的第一种利用动态点波束播发下行信令的卫星系统的示意图；

图4为本发明实施例提供的第二种利用动态点波束播发下行信令的卫星系统的示意图；

图5为本发明实施例提供的第三种利用动态点波束播发下行信令的卫星系统的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种卫星系统星座构型的主视图；

图7为本发明实施例提供的一种卫星系统星座构型的俯视图；

图8为本发明实施例提供的一种卫星天线的下行波位示意图；

图9为本发明实施例提供的一种非静止轨道卫星和静止轨道卫星隔离角示意图；

图10为本发明实施例提供的一种仿真起始时刻下行波束覆盖示意图；

图11为本发明实施例提供的一种仿真一个小时时刻下行波束覆盖示意图；

图12为本发明实施例提供的一种仿真两个小时时刻下行波束覆盖示意图；

图13为本发明实施例提供的一种仿真三个小时时刻下行波束覆盖示意图；

图14为本发明实施例提供的一种未经过点播资源配置前重复区域数目示意图；

图15为本发明实施例提供的一种经过点播资源配置后重复区域数目示意图；

图16为本发明实施例提供的一种遗漏区域的仿真结果示意图；

图17为本发明实施例提供的一种点播资源配置前各卫星播发的点波束总数示意图；

图18为本发明实施例提供的一种点播资源配置后各卫星播发的波束总数示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

图1是根据本发明实施例提供的一种利用动态点波束播发下行信令的方法的流程图，该方法应用于卫星系统。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤S102，基于卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息和多个地面目标区域的位置信息，建立星地链路的几何关系模型；地面目标区域为接收卫星的下行信令的区域。

优选地，在本发明实施例中，几何关系模型为在地球固连坐标系下的模型。

例如，将卫星系统的卫星数记为N，每颗卫星的下行点波束总数记为K，则卫星的点波束集合为

其中，i为卫星编号，j为波束号。将地面目标区域的总数记为M，则地面目标区域的集合为A＝{A_m|m＝1,2,…,M}，其中，m为地面目标区域的编号。

步骤S104，基于几何关系模型，确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合。

步骤S106，获取卫星系统中的每颗卫星在利用点波束播发下行信令时的目标约束条件，和获取用户的播发需求；目标约束条件为卫星系统的内部资源限制，和/或波束空间指向限制；内部资源包括以下至少之一：频率资源、时间资源、空间资源。例如，目标约束条件可以是：关于规避对同步卫星的干扰的约束条件、关于规避对自身波束频点的干扰的约束条件。

通常，卫星业务规避对同步卫星干扰的干扰保护标准可按照国际电联建议书ITU-R S.1432的建议，选择为：

式中，I为卫星业务的受扰信号功率，N为噪声功率。对于规避对自身波束频点的干扰，可以根据系统自身的性能指标来制定。

可选地，用于的播发需求包括：减少重复播发的区域、避免出现遗漏播发的区域、多星间资源均衡以及增加对于地面重点用户业务的播发次数等。

步骤S108，在多个初始点波束集合中，确定满足目标约束条件和满足播发需求的点波束的集合，得到目标点波束集合。

步骤S110，基于目标点波束集合，对多个地面目标区域播发下行信令。

发明实施例提供了一种利用动态点波束播发下行信令的方法，考虑通信卫星系统面临的约束条件和播发需求，利用动态点波束的时间片资源配置方案，以预先设定或在线计算的方式得到目标点波束集合，然后对多个地面目标区域播发下行信令，使得地面目标区域在卫星发送信令的时间段内能够收到信令信号。本发明在卫星系统播发下行信令时能实现根据播发需求实时、动态协调点波束的时间片资源，使点波束的时间片资源能得到充分的利用，进而缓解了现有技术中存在的无法从全球整体需求出发，实时、动态调配点波束的时间片资源的技术问题。

可选地，在步骤S102之前，本发明实施例提供的方法还包括：获取卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息，和获取多个地面目标区域的位置信息。

可选地，步骤S104包括如下步骤：

步骤S1041，将卫星系统中的每颗卫星在体坐标系下的坐标转换为地球固连坐标系下的坐标。

步骤S1042，基于每颗卫星在地球固连坐标系下的坐标，和每颗卫星的卫星天线在体坐标系下的仰角和方位角，确定每颗卫星的卫星天线在地球固连坐标系下相对于每个地面目标区域的方向矢量。

步骤S1043，基于方向矢量确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合。

例如，图2是根据本发明实施例提供的一种坐标系转换示意图，如图2所示，首先将将卫星体坐标系转换为地球固连坐标系。该坐标系转换方法为本领域技术人员的公知常识。转换坐标系后，由卫星天线在体坐标系下的仰角和方位角，可以得到卫星天线在地球固连坐标系下的方向矢量

根据星地链路几何关系和方向矢量，得出每个地面目标区域A_m可视的卫星点波束的集合为初始点波束集合Bm。可以记为

其中p为可视卫星编号，q为可视卫星波束号，1≤H≤N，1≤L≤K。

可选地，步骤S110包括如下步骤：

步骤S1101，基于卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息，确定卫星系统对多个地面目标区域播发下行信令的目标轮次。

步骤S1102，基于目标点波束集合和目标轮次，确定卫星系统每轮播发下行信令的点波束子集。

步骤S1103，基于点波束子集，对多个地面目标区域分多次播发下行信令。

在本发明实施例中，考虑通信卫星规划波束指向时面临的目标约束条件，包括但不限于：规避对同步卫星的干扰，规避对自身波束频点的干扰，选取集合A中的元素之一A_m，首先，根据目标约束条件，去除B_m中不满足目标约束条件的元素，再根据卫星系统的播发需求，若B_m中有符合播发需求的元素，选择对应的元素到集合C，同时标记A_m已被选取。若B_m中没有符合播发需求的元素，则标记A_m已被选取。直到集合A中元素遍历完毕，则最终得到的集合C即为需播发的所有卫星波束集合(即目标点波束集合)。然后再根据卫星的天线载荷配置信息，确定每轮卫星播发的点波束子集，基于点波束子集，对多个地面目标区域分多次播发下行信令。

可选地，在步骤S110之后，本发明实施例提供的方法还包括：获取未应答的地面目标区域的位置坐标并作出标记。

具体地，地面目标区域用于接收卫星信令的设备与卫星时间同步，若在卫星播发信令信号期间接收到信令，则发送上行应答信令到卫星。卫星系统在基于目标点波束集合播发下行信令后，标记未应答的地面目标区域的位置。考虑播发需求的变化，每隔一段时间，卫星系统更新目标点波束集合，并针对未应答的地面目标区域再次配置点波束的时间片资源。

本发明实施例提供了一种利用动态点波束播发下行信令的方法，可以达到如下技术效果：该方法较已有的局部覆盖方案，适用于各种轨道构型的卫星系统，可使卫星系统在播发下行信令时，考虑通信星座面临的约束，根据播发需求，实时、动态协调点播资源，达到充分利用点播资源，满足播发需求的效果。

实施例二：

图3是根据本发明实施例提供的第一种利用动态点波束播发下行信令的卫星系统的示意图。如图3所示，该卫星系统包括：模型建立模块10，第一确定模块20，第一获取模块30，第二确定模块40，播发模块50。

具体地，模型建立模块10，用于基于卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息和多个地面目标区域的位置信息，建立星地链路的几何关系模型；地面目标区域为接收卫星的下行信令的区域。

第一确定模块20，用于基于几何关系模型，确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合。

第一获取模块30，用于获取卫星系统中的每颗卫星在利用点波束播发下行信令时的目标约束条件，和获取用户的播发需求；目标约束条件为卫星系统的内部资源限制，和/或波束空间指向限制；内部资源包括以下至少之一：频率资源、时间资源、空间资源。例如，目标约束条件可以是：基于规避对同步卫星的干扰的约束条件、基于规避对自身波束频点的干扰的约束条件。

第二确定模块40，用于在多个初始点波束集合中，确定满足目标约束条件和满足播发需求的点波束的集合，得到目标点波束集合。

播发模块50，用于基于目标点波束集合，对多个地面目标区域播发下行信令。

本发明实施例提供了一种利用动态点波束播发下行信令的卫星系统，考虑通信卫星系统面临的约束条件和播发需求，利用动态点波束的时间片资源配置方案，以预先设定或在线计算的方式得到目标点波束集合，然后对多个地面目标区域播发下行信令，使得地面目标区域在卫星发送信令的时间段内能够收到信令信号。本发明在卫星系统播发下行信令时能实现根据播发需求实时、动态协调点波束的时间片资源，使点波束的时间片资源能得到充分的利用，进而缓解了现有技术中存在的无法从全球整体需求出发，实时、动态调配点波束的时间片资源的技术问题。

可选地，图4是根据本发明实施例提供的第二种利用动态点波束播发下行信令的卫星系统的示意图。如图4所示，该卫星系统还包括：第二获取模块60，用于获取卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息，和获取多个地面目标区域的位置信息。

在本发明实施例中，几何关系模型为在地球固连坐标系下的模型；第一确定模块20还用于：将卫星系统中的每颗卫星在体坐标系下的坐标转换为地球固连坐标系下的坐标；基于每颗卫星在地球固连坐标系下的坐标，和每颗卫星的卫星天线在体坐标系下的仰角和方位角，确定每颗卫星的卫星天线在地球固连坐标系下相对于每个地面目标区域的方向矢量；基于方向矢量确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合。

可选地，如图4所示，该卫星系统还包括：反馈模块70，用于获取未应答的地面目标区域的位置坐标并作出标记。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例一中的方法的步骤。

实施例三：

图5是根据本发明实施例提供的第三种利用动态点波束播发下行信令的卫星系统的示意图。如图5所示，该卫星系统包括：系统模型建立模块51，点播资源配置模块52和资源配置反馈模块53。

具体地，系统模型建立模块51，用于根据卫星系统的轨道参数和数学约束，对星地链路的几何关系建模；根据星地链路几何关系，确定有点播需求的地面目标位置(即上述实施例一中的地面目标区域)可视的卫星点波束集合。

点播资源配置模块52，用于根据点播需求(即上述实施例一中的播发需求)和卫星系统面临的约束(即上述实施例一中的目标约束条件)，配置点播资源；其中，点播资源为卫星系统点波束的时间片资源；根据卫星的天线载荷配置，确定每轮卫星播发的点波束子集。

资源配置反馈模块53，用于在卫星播发下行信令后，接收地面设备反馈的卫星信令的接收情况，标记未收到信令的地面目标位置；根据点播需求变化，更新卫星点波束集合，并针对标记的地面目标位置再次配置点播资源。

本发明实施例提供的利用动态点波束播发下行信令的卫星系统，可实现卫星系统在播发下行信令过程中达到实时、动态协调点播资源，充分利用点播资源，满足点播需求的技术效果。

例如，下面是根据本发明实施例提供的一种利用动态点波束播发下行信令的卫星系统的一种仿真模拟实施例。

卫星系统星座构型如下：8颗中轨道卫星位于8个轨道面上，轨道的高度和倾角相同，轨道高度约20000km，轨道倾角约50°。轨道面升交点在参考平面内均匀分布，在相邻轨道面的卫星之间的相位差相同。星座的主视图和俯视图如图6和图7所示。

卫星天线配置：下行方向采用一个可同时生成8个动态点波束的相控阵载荷，利用动态点波束轮讯121个三角形排布方式的波位，发送信令。下行波束宽度为3.13°，波束中心之间距离为2.63°，最小波束直径1104km，如图8所示。

在卫星按照点播图样播发信令期间，将有多个卫星波束覆盖的地面目标位置称为“重复区域”，将没有卫星波束覆盖的地面目标位置称为“遗漏区域”。仿真实施例中通信星座的约束条件为规避对静止轨道卫星的干扰，仿真实施例中点播需求为减少“重复区域”、避免“遗漏区域”以及多星间资源均衡。

根据本发明实施例的系统模型建立模块51，卫星的波束号为集合

其中i为卫星号，j为波束号。采用三角网格法划分地球表面，设置有点播需求的全球均匀分布的642个地面目标位置，相邻两点间距离为882km，则地面目标位置集合为A＝{A_m|m＝1,2,…,642}，其中m为地面目标位置序号。然后对于集合A中的每个元素A_m，设置可视卫星最小仰角为10°，根据星地链路几何关系，得到A_m可视的卫星波束号构成的集合

根据本发明实施例的点播资源配置模块52，基于规避对静止轨道卫星干扰的通信星座约束条件，设置一个保护带，在地球静止轨道上隔1度均布360颗静止轨道卫星。当“非静止轨道卫星-地面目标位置-静止轨道卫星”之间的隔离角小于15°时，非静止轨道卫星不能给地面目标位置发送信令。图9给出非静止轨道(NGEO)卫星和静止轨道(GEO)卫星隔离角示意图。

选择集合A中的其中一个元素A_m，先根据通信星座的约束，去除B_m中不满足约束条件的元素，再根据点播需求，减少“重复区域”，若对应的B_m中有已在点播波束集合C中的元素，则不再选择，若没有，则根据多星间资源均衡的点播需求，选择集合C中卫星波束总数最少的卫星的元素到集合C。若集合C中的卫星波束总数最少的卫星有多个，则选择地面仰角最大的卫星对应的元素到集合C。遍历集合A的所有元素后，即可满足避免“遗漏区域”的点播需求，得到的集合C即为需点播的所有卫星波束集合。按照每颗卫星的波束号从小到大的顺序，以8个为一组，将集合C中的元素分成多个子集，即每次卫星点播的波束子集。

根据本发明实施例提供的资源配置反馈模块53，由于仿真为理想情况，假定在波束覆盖区域的地面设备均能收到信令。考虑到非静止轨道卫星和地面之间的相对位置不断变化，以一段时间后增加的“遗漏区域”地面位置数目为指标，确定点播图样的更新时间。其中，点播图样为根据目标点波束集合对地面目标区域播发下行信令时的下行波束覆盖图。

在特定时刻，经过点播资源配置，选出播发的卫星点波束。点播图样如图10、图11、图12和图13所示，其中，图10为仿真起始时刻下行波束覆盖示意图，图11为仿真一个小时时刻下行波束覆盖示意图，图12为仿真两个小时时刻下行波束覆盖示意图，图13为仿真三个小时时刻下行波束覆盖示意图。

由图10、11、12、13可以看出：

(1)在一段时间内能够实现全球覆盖，达到了减少“重复区域”以及避免“遗漏区域”的点播需求。

(2)在部分仿真时刻，由于规避对静止轨道卫星的干扰，会导致部分卫星的波束数较少，在大部分仿真时刻，每颗卫星的波束数目基本相同，达到了多星间资源均衡的点播需求。

从仿真初始时刻开始，在3个小时内，仿真将可视并且不干扰静止轨道卫星的卫星波束均点播一遍时，和经过点播资源配置后的“重复区域”数目，分别如图14和图15所示。

由图14和图15可以看出，采用本发明实施例提供的卫星系统进行点波束播发下行信令，显著减少了“重复区域”的数量，能够充分利用点播资源，提高了点播的效率，达到了减少“重复区域”的点播需求。

图16是从仿真初始时刻开始，在3个小时内，仿真点播资源配置前后的“遗漏区域”的数目的示意图。如图16所示，经过点播资源配置后的“遗漏区域”的数目用直线表示，未经过点播资源配置前的“遗漏区域”的数目用菱形表示。由图16可以看出，采用本发明实施例提供的卫星系统进行点波束播发下行信令后，“遗漏区域”的数目和之前相同。存在的“遗漏区域”都是为了规避静止轨道卫星，不是点播资源配置额外造成的，达到了避免“遗漏区域”的点播需求。

多星间资源均衡效果对比：从仿真初始时刻开始，在3个小时内，如图17和图18所示，仿真每颗卫星在点播资源配置前后的波束总数，每颗卫星的波位数用不同线型表示。

由仿真结果可以看到，采用本发明实施例提供的卫星系统进行点波束播发下行信令后，达到了多星间资源均衡的点播需求。

综上所述，由仿真结果可得，本发明实施例提供的一种利用动态点波束播发下行信令的卫星系统，在播发下行信令时，能够考虑通信星座面临的约束，实时、动态协调点播资源，达到了点播需求，实现了充分利用点播资源的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种利用动态点波束播发下行信令的方法，其特征在于，应用于卫星系统，包括：

基于所述卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、所述卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息和多个地面目标区域的位置信息，建立星地链路的几何关系模型；所述地面目标区域为接收卫星的下行信令的区域；

基于所述几何关系模型，确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合；

获取所述卫星系统中的每颗卫星在利用点波束播发下行信令时的目标约束条件，和获取用户的播发需求；所述目标约束条件为所述卫星系统的内部资源限制，和/或波束空间指向限制；所述内部资源包括以下至少之一：频率资源、时间资源、空间资源；

在所述多个初始点波束集合中，确定满足所述目标约束条件和满足所述播发需求的点波束的集合，得到目标点波束集合；

基于所述目标点波束集合，对所述多个地面目标区域播发下行信令。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在建立星地链路的几何关系模型之前，所述方法还包括：

获取所述卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、所述卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息，和获取多个地面目标区域的位置信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何关系模型为在卫星体坐标系下的模型；基于所述几何关系模型，确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合，包括：

将所述卫星系统中的每颗卫星在体坐标系下的坐标转换为地球固连坐标系下的坐标；

基于所述每颗卫星在地球固连坐标系下的坐标，和所述每颗卫星的卫星天线在体坐标系下的仰角和方位角，确定所述每颗卫星的卫星天线在地球固连坐标系下相对于每个地面目标区域的方向矢量；

基于所述方向矢量确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目标点波束集合，对所述多个地面目标区域播发下行信令，包括：

基于所述卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息，确定所述卫星系统对所述多个地面目标区域播发下行信令的目标轮次；

基于所述目标点波束集合和所述目标轮次，确定所述卫星系统每轮播发下行信令的点波束子集；

基于所述点波束子集，对所述多个地面目标区域分多次播发下行信令。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述多个地面目标区域播发下行信令之后，所述方法还包括：

获取未应答的地面目标区域的位置坐标并作出标记。

6.一种利用动态点波束播发下行信令的卫星系统，其特征在于，包括：模型建立模块，第一确定模块，第一获取模块，第二确定模块，播发模块，其中，

所述模型建立模块，用于基于所述卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、所述卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息和多个地面目标区域的位置信息，建立星地链路的几何关系模型；所述地面目标区域为接收卫星的下行信令的区域；

所述第一确定模块，用于基于所述几何关系模型，确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合；

所述第一获取模块，用于获取所述卫星系统中的每颗卫星在利用点波束播发下行信令时的目标约束条件，和获取用户的播发需求；所述目标约束条件为所述卫星系统的内部资源限制，和/或波束空间指向限制；所述内部资源包括以下至少之一：频率资源、时间资源、空间资源；

所述第二确定模块，用于在所述多个初始点波束集合中，确定满足所述目标约束条件和满足所述播发需求的点波束的集合，得到目标点波束集合；

所述播发模块，用于基于所述目标点波束集合，对所述多个地面目标区域播发下行信令。

7.根据权利要求6所述的卫星系统，其特征在于，所述卫星系统还包括：第二获取模块，用于获取所述卫星系统中每颗卫星的轨道参数信息、所述卫星系统中每颗卫星的卫星天线载荷配置信息，和获取多个地面目标区域的位置信息。

8.根据权利要求6所述的卫星系统，其特征在于，所述几何关系模型为在卫星体坐标系下的模型；所述第一确定模块还用于：

将所述卫星系统中的每颗卫星在体坐标系下的坐标转换为地球固连坐标系下的坐标；

基于所述每颗卫星在地球固连坐标系下的坐标，和所述每颗卫星的卫星天线在体坐标系下的仰角和方位角，确定所述每颗卫星的卫星天线在地球固连坐标系下相对于每个地面目标区域的方向矢量；

基于所述方向矢量确定每个地面目标区域的所有可视的卫星点波束的集合，得到多个初始点波束集合。

9.根据权利要求6所述的卫星系统，其特征在于，所述卫星系统还包括：反馈模块，用于获取未应答的地面目标区域的位置坐标并作出标记。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至5任一项所述的方法的步骤。

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