CN113193901A - 一种大型星座干扰规避方法 - Google Patents

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CN113193901A CN202110400746.1A CN202110400746A CN113193901A CN 113193901 A CN113193901 A CN 113193901A CN 202110400746 A CN202110400746 A CN 202110400746A CN 113193901 A CN113193901 A CN 113193901A
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Abstract

本发明涉及一种大型星座干扰规避方法,包括:针对选定的地面站获取当前预报周期内所有卫星的可见性预报;确定第一个遍历周期;获取起始遍历时间+间隔时间段内所有卫星的可见性预报,得到该时间段内选定的地面站所能够接收到其信号的卫星个数,在卫星个数超过该选定地面站技术指标允许的个数时,选择关闭若干卫星;重复获取下一个间隔时间段的需要关机的卫星,给出第一个遍历周期的规避方案;重复上述步骤,获取剩下的预报周期内所有卫星的可见性预报及规避方案;汇总最终的遍历方案,对于关机时长小于预定时长的卫星,将其规避策略修改为偏置。本发明能够根据卫星过境预报高效快速地求解出干扰时段集,自主控制卫星载荷开关机或者调整侧摆角,避开了人工干预解决干扰的复杂流程。

Description

一种大型星座干扰规避方法
技术领域
本发明涉及航天测控技术领域,具体涉及一种大型星座干扰规避方法。
背景技术
大型低轨星座,无论是通信还是无线电探测,往往都面临相互干扰问题, 也就是两颗以上卫星在地面站同一波束内,具有重叠覆盖区,在此区域内, 地面站在接收某个卫星的正常信号的同时,也能接收到别的卫星信号。尤其 当星座卫星数量很多,而且经过极地附近时,由于极地附近卫星覆盖区域相 对较大,各个卫星的重叠覆盖区就会越多,卫星之间的干扰就会比较严重。 这就要求仿真系统精准计算将会出现干扰的区域或地面站,并进行分析推演, 给出最优解决方案,进而配合任务系统进行演练。这一仿真过程的核心技术 是干扰时段集的计算方法。
针对卫星干扰的一般解决办法是在调整天线指向,尽量避开干扰区域, 尽可能地减弱干扰信号的影响;在地面站加装防干扰装置,判断出干扰电磁 波的来源方位,在天线的一侧或多个方位加装金属遮挡物,将干扰电磁波反 射回去。金属网架需要调整高度,不能挡到跟踪卫星的行进路线。金属带宽 度越宽,抗干扰性能就越强。
无论是地面站调整天线指向还是加装防干扰装置,都是从地面站的角度 被动解决问题,如果能从卫星的角度,让卫星能够根据预报和干扰时段自主 开关机,将会大大提高卫星测控的自动化程度。
发明内容
为了能够最优化地求出卫星星座干扰时段集,进而通过载荷开关机或者 调整侧摆角,规避卫星过境地面站时的干扰,本发明提供了一种大型星座干 扰规避方法,包括如下步骤:
步骤S1:针对选定的地面站,获取当前预报周期内所有卫星的可见性预 报;
步骤S2:针对所有卫星的可见性预报,以当前预报周期内的最早进站时 间为起始遍历时间,以当前预报周期内的最早出站时间为终止遍历时间,确 定第一个遍历周期,其中,最早出站时间为当前预报周期内的所有卫星的完 整的可见性预报的最后一个出站时间中的最早的出站时间;
步骤S3:获取起始遍历时间+间隔时间段内所有卫星的可见性预报,得 到该时间段内选定的地面站所能够接收到其信号的卫星个数,在卫星个数超 过该选定地面站技术指标允许的个数时,选择关闭若干卫星,使开机的卫星 个数等于选定的地面站技术指标允许的个数;
步骤S4:重复步骤S3,获取下一个间隔时间段的需要关机的卫星,直 至第一个遍历周期结束,给出第一个遍历周期的规避方案;
步骤S5:重复步骤S1,获取下一个预报周期内所有卫星的可见性预报;
步骤S6:以上一个遍历周期的终止遍历时间为下一个遍历周期的起始遍 历时间,以下一个预报周期内的最早出站时间为下一个遍历周期的终止遍历 时间,确定第二个遍历周期;
步骤S7:重复步骤S3-S4,给出第二个遍历周期的规避方案;
步骤S8:重复步骤S5-S7,给出剩下的所有遍历周期的规避方案;
步骤S9:汇总最终的遍历方案,对于关机时长小于预定时长的卫星,将 其规避策略修改为偏置。
其中,所述步骤S1及步骤S4中,所有卫星的可见性预报包括其信号能 够给选定地面站接收到的开始时间,无法被选定地面站接收到的结束时间, 在相应的开始时间及就结束时间之间所对应的持续时间、进站方位角、出站 方位角及最大俯仰角。
其中,当卫星相应时间点的星下点在地球上的覆盖区为圆形时,卫星信 号是否能够被地面站接收到的判断方法包括:
步骤Sa:获取卫星的观测角d;
步骤Sb:通过观测角d获取卫星在地球上的覆盖区面积;
步骤Sc:获取卫星在相应时间点的星下点位置,结合星下点位置及覆盖 区面积得到卫星信号在地面的覆盖区;若选定地面站不在卫星的覆盖区内, 则判断选定地面站不能够接收到卫星在相应时间点的信号,反之则能够接收 到卫星在相应时间点的信号。
其中,所述步骤Sa中,观测角d的获取方法包括:
若卫星与地面目标之间的视线与目标处地平线之间的夹角大于或等于 最小观测仰角,则
Figure BDA0003020201410000031
若卫星与地面目标之间的视线与目标处地平线之间的夹角小于最小观 测仰角且卫星没有侧摆时,则
Figure BDA0003020201410000032
若卫星与地面目标之间的视线与目标处地平线之间的夹角小于最小观 测仰角且卫星有侧摆时,则
Figure BDA0003020201410000033
其中,RE为地球半径,h为卫星的轨道高度,α为卫星与地面目标之间 的视线与目标处地平线之间的夹角为最小观测仰角时的半张角,Φ为卫星摆 动的侧视角。
其中,所述步骤Sb中,覆盖区占全球面积的百分比通过下述公式确定:
Figure BDA0003020201410000034
其中,P为卫星覆盖区占全球面积的百分比。
其中,所述步骤Sc中,选定地面站是否在卫星的覆盖区的判断方法包 括:
步骤Sc1:获取星下点对应的地心经纬度为λ,φ;
步骤Sc2:获取选定地面站的区域圆心经纬度为λ0,
Figure BDA0003020201410000041
步骤Sc3:判断D与给定半径R之间的大小关系,若D小于或等于半径 R,则选定地面站在卫星的覆盖区内;若D大于半径R,则选定地面站不在卫 星的覆盖区内;其中,
Figure BDA0003020201410000042
R为卫星覆盖区的半径大小,RE为地球半径。
其中,所述步骤Sc1中,星下点对应的地心经纬度为λ,φ的获取方法 包括:
步骤Sc11:通过下述公式确定卫星在对应时刻t的偏近点角E:
E–e sinE=n(t-τ),其中,
Figure BDA0003020201410000043
其中,e、τ、a分别为卫星在上一时刻t0的偏心率、平近点角及轨道 半长轴,T为卫星运行周期,通过开普勒第三定律由轨道半长轴a得到,μ 为固定参数;
步骤Sc12:确定卫星的真近点角f与纬度幅度u:
Figure BDA0003020201410000044
其中,ω为卫星在上一时刻的近地点辐角;
步骤Sc13:获取卫星在对应时刻的星下点位置:
Figure BDA0003020201410000045
其中,
Figure BDA0003020201410000046
其中,RE为地球半径,ωE是地球自转角速度,Ω、i、αG分别为卫星在 上一时刻t0的升交点赤经、轨道倾角及格林尼治恒星时。
其中,当卫星相应时间点在地球上的覆盖区为多边形时,选定地面站是 否能够接收到卫星在相应时间点信号的判断方法包括:
步骤Sa:获取多边形区域的经纬度范围,若选定地面站的经纬度均不在 该范围,则选定地面站无法接收到卫星在相应时间点的信号,若选定地面站 的经纬度在该范围,则进行下一步骤的判断;
步骤Sb:以选定地面站为起点取一条射线,该射线与选定地面站所处纬 度平行,方向沿经度增加方向;
步骤Sc:判断该射线与多边形区域的交叉点数,奇数说明选定地面站能 够接收到卫星在相应时间点的信号,偶数说明选定地面站不能够接收到卫星 在相应时间点的信号。
其中,所述步骤Sc中,通过下述步骤判断该射线与多边形区域的交叉 点数:
步骤Sc1:取多边形上任一两个相邻顶点的经纬度
Figure BDA0003020201410000051
步骤Sc2:若
Figure BDA0003020201410000052
且选定地面站纬度与这两者一致,且选定地面站 经度处于λi及λi+1的范围之内,则直接认定交叉点数为奇数并给出地面站在 多边形区域内的结论,同时结束步骤Sc;若
Figure BDA0003020201410000053
且选定地面站纬度与 这两者一致,但选定地面站的经度不在两个相邻顶点之间,则直接认定交叉 点数为偶数并给出地面站不在多边形区域内的结论,同时结束步骤Sc;若
Figure BDA0003020201410000054
且选定地面站纬度与这两者不一致,则射线与该两个顶点之间的 线段无交叉点;同时跳至步骤S6;
步骤Sc3:若两个顶点的纬度数据不一致,则构建穿过这两个顶点的线 段:
Figure BDA0003020201410000055
步骤Sc4:若选定地面站的纬度处于两个顶点界定的纬度区间之外,则 射线与相邻顶点之间的边无交叉点;
步骤Sc5:若选定地面站的纬度处于两个顶点界定的纬度区间之间,则 判断选定地面站的经度是否小于或等于两个顶点中经度较大者,若小于或等 于两个顶点中经度较大者,则射线与相邻顶点之间的边有交叉点,否则无交 叉点;
步骤Sc6:重复步骤Sc1-步骤Sc5,遍历多边形所有相邻的边,汇总所 有交叉点的数量。
其中,所述步骤S9中,通过卫星的偏置波束与选定地面站的扫描波束 确定偏置度数。
采用本发明能够根据卫星过境预报高效快速地求解出干扰时段集,自主 控制卫星载荷开关机或者调整侧摆角,避开了人工干预解决干扰的复杂流程。
附图说明
图1:卫星轨道上任一点的覆盖区示意图。
图2:卫星处于最小观测角下的覆盖区示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术方案及有益效果有更进一步的了解,下面结合附图 详细说明本发明的技术方案及其产生的有益效果。
为了能够最优化地求出卫星星座干扰时段集,进而通过载荷开关机或者 调整侧摆角,规避卫星过境地面站时的干扰,本发明提供了一种大型星座干 扰规避方法,其一个较佳实施例的完整技术构思如下:
一、基础规避方案
1、按照下面表格的格式列出星座中所有卫星对某个地面站的预报。
星座卫星对某个地面站预报格式表
Figure BDA0003020201410000061
Figure BDA0003020201410000071
2、针对选定的地面站,在预报时间范围内对星座中所有的卫星的可见 性按照时间顺序排列,下表列出了2021年2月1日到2021年2月6日某个卫星对 北京站的可见性预报:
某卫星对北京站的可见性预报列表
Figure RE-GDA0003055810030000072
Figure RE-GDA0003055810030000081
Figure RE-GDA0003055810030000091
Figure BDA0003020201410000101
在本实施例中,以7天为一个预报周期,在第一个预报周期内,预报出 所有卫星的信号能够被北京站所接收的时间段,同时预报出相应时间段内卫 星进入到北京站能够接收信号区域的进站方位角、出站方位角及最大俯仰角。
卫星的信号是否能够被北京站所接收到的,基于卫星的位置、信号在地 球的覆盖区以及北京站的位置等,具体的判断方法后文详述。
3、针对所有卫星的可见性预报,确定出第一个预报周期内的起始遍历 时间和终止遍历时间,从而确定第一个遍历周期,本发明中,起始遍历时间 选自所有卫星过境北京站的最早开始时间,终止遍历时间选自所有卫星出境 北京站的最早时间,以上表为例,假设在2021-02-01零时至2021-02-06二十 四时这个周期内,除了上表中所列卫星,其它所有卫星的首次进站时间均晚 于2月1日的00:12:02,则以00:12:02为起始遍历时间,而上表中所列卫 星过境北京站的最后一个出站时间是2月6日的23:29:32,假设其它的卫星 中有的卫星最后一次过境北京站的出境时间早于此(比如所有卫星中最后一 次过境的出境时间最早在2月6日的22:00:02),则以22:00:02为终止遍 历时间,在此基础上,在起始遍历时间及终止遍历时间之间,每隔预定时间, 遍历所有卫星对北京站的可见性。本实施例选择1分钟作为遍历的预定间隔 时间。
4、具体实施时,首先遍历2月1日00:12:02至00:13:02之间所 有卫星的可见性预报,如果某个卫星在此时间段内有过境北京站的记录且过 境持续时间大于预定时间(比如开始时间或者结束时间位于00:12:02至00:13:02之间,并且包含时间大于30秒),则认为该卫星在该时间段内, 其信号能够被北京站接收到,标记该卫星可能存在干扰,放入待处理干扰的 卫星列表。然后,查找北京站技术指标允许的卫星个数,并根据用户的去干 扰条件或准则决定该卫星是否作为干扰卫星处理。如果该卫星是需要处理干 扰的卫星,则把该卫星加入干扰规避表。具体的干扰规避方案是关机,例如 北京站技术指标允许过境8个卫星,但是在上述时间段内检测到的10个干 扰卫星,则确定两个卫星使其关机。
5、继续遍历2月1日00:13:02至00:14:02之间所有卫星的可见 性预报,标记干扰卫星,方法同上。重复此步骤,直至终止遍历时间,之后 给出第一个遍历周期的规避方案。
6、第二次遍历周期的起始遍历时间为上一个遍历周期的终止遍历时间, 而第二个遍历周期的终止遍历时间的确定方法与上文相同,重复步骤1-5, 给出第二个遍历周期的规避方案;依次类推,直至给出一个完整的预报周期 的规避方案。
7、遍历结束,审核规避表(如下表显示为某星座干扰规避方案的输出 表)。如果某个卫星在整个遍历周期中,规避时间小于预定值,则将其规避 策略由关机改为偏置。
本发明中,某个卫星的规避时间指的是其在某个连续关机时间段的总时 长,而不是整个规避周期中所有关机时间的总时长。假设卫星1在整个规避 周期中,开机1分钟,关机1分钟,开机2分钟,关机2分钟;开机1分钟, 关机1分钟,则认为其规避时间分别为1分钟、2分钟、1分钟,而不是将 其加起来的4分钟。对于其中某一规避时间小于预定时间的,可不予关机, 而通过偏置规避。
某星座干扰规避方案输出表
Figure RE-GDA0003055810030000121
二、卫星过境的预报
以北京站为例,判断北京站在相应的时间点是否能够接收到某个卫星的 信号,主要通过如下步骤实现:
1、确定卫星不同时刻的星下点位置
给定卫星的轨道根数或者两行根数(由两行根数可转换得到轨道根数), 可推算出卫星的星下点轨迹,方法如下:
设t0时刻卫星的轨道半长轴a,偏心率e,轨道倾角i,升交点赤经Ω, 近地点幅角ω,平近点角τ,格林尼治恒星时αG
RE为地球半径,ωE是地球自转角速度,T为卫星运行周期。
(1)通过下述公式确定卫星在对应时刻t的偏近点角E:
E–e sinE=n(t-τ),其中,
Figure BDA0003020201410000122
其中,μ为固定参数;
(2)确定卫星的真近点角f与纬度幅度u:
Figure BDA0003020201410000123
u=ω+f;
(3)获取卫星在对应时刻的星下点位置:
Figure BDA0003020201410000131
其中,
Figure BDA0003020201410000132
2、确定轨道上任一点的地面覆盖区
假设地球为半径RE的圆球,某时刻卫星的轨道高度为h,星下点为T, 如图所示。由于电磁波沿直线传播,因此作卫星与地面的切线,切点为P1和 P2,则有∠SOEP2=∠SOEP1=d,地心角d称为覆盖角。以SOE为轴,以 SP2为母线作正锥体与地球相切,在此切线以上的地面区域称为覆盖区。在 直角三角形SOEP2中,覆盖角d可以表示为:
Figure BDA0003020201410000133
地面覆盖宽度l为l=2dRE
覆盖区面积AS
Figure BDA0003020201410000134
覆盖区占全球面积的百分比P为:
Figure BDA0003020201410000135
可见,覆盖区的面积百分比只与覆盖角有关。例如,若卫星的高度为 200km,则d=14.16,P=1.52%。若卫星位于地球静止轨道,即h=35787 km,则d=81.30,P=42.44%,因此只要在赤道上等间隔放置三颗静止 卫星,就可以覆盖除南北极附近外几乎地球表面的全部区域。为了使收集和 传输信息获得良好的效果,通常要求卫星与地面目标之间的视线SP2与目标 处地平线之间的夹角大于某个给定的角度σmin,称为最小观测仰角。加上 最小观测仰角限制后,卫星的覆盖区将减小。由图易知,考虑最小观测仰角 后的覆盖角d为:
Figure BDA0003020201410000141
由上式,卫星离地面越高,覆盖区越大,但轨道高度越高,对有效载荷 的要求也越高。由于有效载荷发射功率的制约和地面分辨率的要求,有效载 荷发射电磁波的波束角通常是有限制的。假设电磁波为圆锥形,且正对地心, 波束半张角为α。在图中,若α>∠OESP2,则覆盖角仍按上述公式计算;否 则,由正弦定理可得:
Figure BDA0003020201410000142
故覆盖角d为:
Figure BDA0003020201410000143
当卫星载荷有侧摆时,设侧视角为Φ,把α/2+Φ代入,可得覆盖角为:
Figure BDA0003020201410000144
3、判断北京站是否在卫星覆盖区内
卫星站的覆盖区存在两种形状:圆形区域和多边形区域,对判断北京站 是否在指定区域内也分为两种情况。在多数情况下,覆盖区均为圆形,只有 在卫星上存在其它扫描等设备时,覆盖区呈现出多边形。
(1)针对圆形区域
对圆形区域,只要判断北京站与区域圆心的距离是否小于给出的半径。 考虑地球为圆球(平均半径为RE),距离为球面上两点间的大圆弧的长度, 设北京站区域圆心经纬度为λ0,
Figure BDA0003020201410000146
星下点经纬度为λ,φ,则两点间距离D 为:
Figure BDA0003020201410000145
判断如果距离D小于给定半径R,则该点在圆形区域内,否则在圆形区 域外。其中,给定半径R可基于上文步骤2中确定的卫星覆盖区确定。
(2)针对多边形区域
由多边形区域内一点作一条射线,与多边形的边的交点个数为奇数,而 若由多边形区域外一点作一条射线,则与多边形的边的交点个数为偶数,根 据该原理判断某星下点是否在给定的多边形区域内。考虑取一条射线为与纬 度平行,方向沿经度增加方向,则对应判断方法如下(设多边形由n个顶点 组成,为
Figure BDA0003020201410000151
其中i与i+1两点组成多边形的一条边,第n 点与第1点组成一条边。):
计算该多边形区域所在的经纬度范围,并判断北京站是否在该经纬度范 围内。若在该范围内,则继续下一步判断;若不在该范围内,则说明北京站 不在多边形区域内;
循环判断统计以该北京站按上述方法作的射线与多边形边的交点个数。 下面给出判断与某边是否相交的方法。设北京站为
Figure BDA0003020201410000152
多边形的某边 的两个顶点为
Figure BDA0003020201410000153
其中
Figure BDA0003020201410000154
(当
Figure BDA0003020201410000155
时作特殊考 虑,若北京站纬度与
Figure BDA0003020201410000156
一致,且经度在这条边的经度范围内,则认为该北京 站在此多边形区域内;若与
Figure BDA00030202014100001510
不一致,则射线与该边无交点)考虑以经纬度 组成的平面,则经过这两点的直线可表示为
Figure BDA0003020201410000157
首先判断该北京站纬度是否在两个顶点的纬度范围内,即判是否满足
Figure BDA0003020201410000158
若满足则计算
Figure BDA0003020201410000159
当λs≤顶点中经度较大者时,射线与此边有交点;若不满足φi≤φs≤ φi+1或λs>顶点中经度较大者时,射线与此边没有交点;
判断交点数是奇数还是偶数,若是奇数则说明该点在此区域内,否则在 该区域外。
三、偏置角度的确定
判断两个圆是否相交的方法是比较两个圆的半径大小之和(差)和圆心 距。设两圆的半径分别为R和r,其中R>r,圆心距为P,则当P=R+r时两 个圆为外切;当P=R-r时两个圆是内切;当R-r<P<R+r时两个圆是相交状态。
因此,可通过卫星的偏置波束的圆心和北京站扫描波束圆心的相交情况 确定偏置角度。
本发明的有益效果如下:
1、本发明的实施不需要安装硬件装置,不需要特殊控制地面载波的扫 描,可以便捷地应用于地面测控系统中。
2、由于极地附近的地面站观测区域相对较大,星座卫星在经过极地附 近时就容易造成波束覆盖的重叠,卫星之间的干扰不可避免;采用本发明能 够根据卫星过境预报高效快速地求解出干扰时段集,自主控制卫星载荷开关 机或者调整侧摆角,避开了人工干预解决干扰的复杂流程。
虽然本发明已利用上述较佳实施例进行说明,然其并非用以限定本发明 的保护范围,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内,相对 上述实施例进行各种变动与修改仍属本发明所保护的范围,因此本发明的保 护范围以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种大型星座干扰规避方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1:针对选定的地面站,获取当前预报周期内所有卫星的可见性预报;
步骤S2:针对所有卫星的可见性预报,以当前预报周期内的最早进站时间为起始遍历时间,以当前预报周期内的最早出站时间为终止遍历时间,确定第一个遍历周期,其中,最早出站时间为当前预报周期内的所有卫星的完整的可见性预报的最后一个出站时间中的最早的出站时间;
步骤S3:获取起始遍历时间+间隔时间段内所有卫星的可见性预报,得到该时间段内选定的地面站所能够接收到其信号的卫星个数,在卫星个数超过该选定地面站技术指标允许的个数时,选择关闭若干卫星,使开机的卫星个数等于选定的地面站技术指标允许的个数;
步骤S4:重复步骤S3,获取下一个间隔时间段的需要关机的卫星,直至第一个遍历周期结束,给出第一个遍历周期的规避方案;
步骤S5:重复步骤S1,获取下一个预报周期内所有卫星的可见性预报;
步骤S6:以上一个遍历周期的终止遍历时间为下一个遍历周期的起始遍历时间,以下一个预报周期内的最早出站时间为下一个遍历周期的终止遍历时间,确定第二个遍历周期;
步骤S7:重复步骤S3-S4,给出第二个遍历周期的规避方案;
步骤S8:重复步骤S5-S7,给出剩下的所有遍历周期的规避方案;
步骤S9:汇总最终的遍历方案,对于关机时长小于预定时长的卫星,将其规避策略修改为偏置。
2.如权利要求1所述的大型星座干扰规避方法,其特征在于:所述步骤S1及步骤S4中,所有卫星的可见性预报包括其信号能够给选定地面站接收到的开始时间,无法被选定地面站接收到的结束时间,在相应的开始时间及就结束时间之间所对应的持续时间、进站方位角、出站方位角及最大俯仰角。
3.如权利要求2所述的大型星座干扰规避方法,其特征在于:当卫星相应时间点的星下点在地球上的覆盖区为圆形时,卫星信号是否能够被地面站接收到的判断方法包括:
步骤Sa:获取卫星的观测角d;
步骤Sb:通过观测角d获取卫星在地球上的覆盖区面积;
步骤Sc:获取卫星在相应时间点的星下点位置,结合星下点位置及覆盖区面积得到卫星信号在地面的覆盖区;若选定地面站不在卫星的覆盖区内,则判断选定地面站不能够接收到卫星在相应时间点的信号,反之则能够接收到卫星在相应时间点的信号。
4.如权利要求3所述的大型星座干扰规避方法,其特征在于:所述步骤Sa中,观测角d的获取方法包括:
若卫星与地面目标之间的视线与目标处地平线之间的夹角大于或等于最小观测仰角,则
Figure FDA0003020201400000021
若卫星与地面目标之间的视线与目标处地平线之间的夹角小于最小观测仰角且卫星没有侧摆时,则
Figure FDA0003020201400000022
若卫星与地面目标之间的视线与目标处地平线之间的夹角小于最小观测仰角且卫星有侧摆时,则
Figure FDA0003020201400000023
其中,RE为地球半径,h为卫星的轨道高度,α为卫星与地面目标之间的视线与目标处地平线之间的夹角为最小观测仰角时的半张角,Φ为卫星摆动的侧视角。
5.如权利要求4所述的大型星座干扰规避方法,其特征在于:所述步骤Sb中,覆盖区占全球面积的百分比通过下述公式确定:
Figure FDA0003020201400000031
其中,P为卫星覆盖区占全球面积的百分比。
6.如权利要求5所述的大型星座干扰规避方法,其特征在于:所述步骤Sc中,选定地面站是否在卫星的覆盖区的判断方法包括:
步骤Sc1:获取星下点对应的地心经纬度为λ,φ;
步骤Sc2:获取选定地面站的区域圆心经纬度为λ0,
Figure FDA0003020201400000032
步骤Sc3:判断D与给定半径R之间的大小关系,若D小于或等于半径R,则选定地面站在卫星的覆盖区内;若D大于半径R,则选定地面站不在卫星的覆盖区内;其中,
Figure FDA0003020201400000033
R为卫星覆盖区的半径大小,RE为地球半径。
7.如权利要求6所述的大型星座干扰规避方法,其特征在于:所述步骤Sc1中,星下点对应的地心经纬度为λ,φ的获取方法包括:
步骤Sc11:通过下述公式确定卫星在对应时刻t的偏近点角E:
E–e sinE=n(t-τ),其中,
Figure FDA0003020201400000034
其中,e、τ、a分别为卫星在上一时刻t0的偏心率、平近点角及轨道半长轴,T为卫星运行周期,通过开普勒第三定律由轨道半长轴a得到,μ为固定参数;
步骤Sc12:确定卫星的真近点角f与纬度幅度u:
Figure FDA0003020201400000035
u=ω+f;
其中,ω为卫星在上一时刻的近地点辐角;
步骤Sc13:获取卫星在对应时刻的星下点位置:
Figure FDA0003020201400000041
其中,
Figure FDA0003020201400000042
其中,RE为地球半径,ωE是地球自转角速度,Ω、i、αG分别为卫星在上一时刻t0的升交点赤经、轨道倾角及格林尼治恒星时。
8.如权利要求2所述的大型星座干扰规避方法,其特征在于:当卫星相应时间点在地球上的覆盖区为多边形时,选定地面站是否能够接收到卫星在相应时间点信号的判断方法包括:
步骤Sa:获取多边形区域的经纬度范围,若选定地面站的经纬度均不在该范围,则选定地面站无法接收到卫星在相应时间点的信号,若选定地面站的经纬度在该范围,则进行下一步骤的判断;
步骤Sb:以选定地面站为起点取一条射线,该射线与选定地面站所处纬度平行,方向沿经度增加方向;
步骤Sc:判断该射线与多边形区域的交叉点数,奇数说明选定地面站能够接收到卫星在相应时间点的信号,偶数说明选定地面站不能够接收到卫星在相应时间点的信号。
9.如权利要求8所述的大型星座干扰规避方法,其特征在于:所述步骤Sc中,通过下述步骤判断该射线与多边形区域的交叉点数:
步骤Sc1:取多边形上任一两个相邻顶点的经纬度
Figure FDA0003020201400000043
步骤Sc2:若
Figure FDA0003020201400000044
且选定地面站纬度与这两者一致,且选定地面站经度处于λi及λi+1的范围之内,则直接认定交叉点数为奇数并给出地面站在多边形区域内的结论,同时结束步骤Sc;若
Figure FDA0003020201400000045
且选定地面站纬度与这两者一致,但选定地面站的经度不在两个相邻顶点之间,则直接认定交叉点数为偶数并给出地面站不在多边形区域内的结论,同时结束步骤Sc;若
Figure FDA0003020201400000051
且选定地面站纬度与这两者不一致,则射线与该两个顶点之间的线段无交叉点;同时跳至步骤S6;
步骤Sc3:若两个顶点的纬度数据不一致,则构建穿过这两个顶点的线段:
Figure FDA0003020201400000052
步骤Sc4:若选定地面站的纬度处于两个顶点界定的纬度区间之外,则射线与相邻顶点之间的边无交叉点;
步骤Sc5:若选定地面站的纬度处于两个顶点界定的纬度区间之间,则判断选定地面站的经度是否小于或等于两个顶点中经度较大者,若小于或等于两个顶点中经度较大者,则射线与相邻顶点之间的边有交叉点,否则无交叉点;
步骤Sc6:重复步骤Sc1-步骤Sc5,遍历多边形所有相邻的边,汇总所有交叉点的数量。
10.如权利要求1所述的大型星座干扰规避方法,其特征在于:所述步骤S9中,通过卫星的偏置波束与选定地面站的扫描波束确定偏置度数。
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