CN113825147B - 一种卫星波束调整方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种卫星波束调整方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：确定卫星运动至第一纬度时，调整所述卫星的天线辐射形成最大的覆盖区域，所述覆盖区域包括多个子区域或一个整体区域；确定卫星运动至第二纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域。本申请减少了卫星资源的浪费，解决了重合区域邻星间相互干扰的问题，且具有较强的普适性。

Description

一种卫星波束调整方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种卫星波束调整方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

非静止轨道卫星通信系统是利用非静止轨道地球卫星，实现地面终端与信关站间通信的系统。非静止轨道卫星通信天线覆盖区域在地球表面的投影相对地面是运动的，这一运动包含东西向运动和南北向运动，为实现全球通信覆盖，需要在同一轨道面内部署多颗卫星，同时要部署多个轨道面。

目前卫星通信系统为实现包括极地在内的全球覆盖，星座的轨道倾角的选择使轨道为近极地轨道，确保南北极地上空有可用卫星。为保证赤道地区的连续覆盖，轨道面数应当足够多，确保每轨道面卫星投影在赤道上扫出的区域可以相互连接。在确保以上两个设计条件的情况下，星座中卫星由赤道运行向南北极地区时，由于东西向轨道面间距逐渐缩小，将会出现覆盖区域重合，至南北极地区附近时，这一重合将十分严重。这一方面严重浪费了卫星资源同时也会导致南北极地区重合区域邻星间相互干扰。

目前解决上述问题，可以采用临界关闭卫星的方法和复合星座衔接覆盖的方法。临界关闭卫星的方法，通过在相邻极地出现覆盖区域重合时关闭卫星的方式，降低了邻星间夹角，降低了邻星干扰，但此方法依然会造成较大的卫星资源浪费，且在南北极地区将出现大量关闭的卫星；复合星座衔接覆盖的方法采用两个或多个星座进行联合覆盖，其中部分为近极轨道、部分为大倾角轨道，实现极地地区完整覆盖和中低纬地区高效覆盖，该方法需要较多卫星实现，适用于星座整体容量较大的系统，对于卫星数量较少的星座系统难以适用。

发明内容

本申请目的是提供了一种卫星波束调整方法、装置、设备及存储介质，用于解决目前降低卫星间干扰所存在的卫星资源浪费严重及复合星座部署复杂且要求高的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种卫星波束调整方法，所述方法包括：

确定卫星运动至第一纬度时，调整所述卫星的天线辐射形成最大的覆盖区域，所述覆盖区域包括多个子区域或一个整体区域；

确定卫星运动至第二纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

其中，所述第二纬度为周长小于所述第一纬度周长的任一纬度。

在一种可能的实施方式中，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域，包括：

根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，放大/缩小所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域；和/或

确定满足卫星关闭/打开条件时，关闭/打开所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域。

在一种可能的实施方式中，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，放大/缩小所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域，包括如下至少一个步骤：

确定卫星向赤道方向运动至第二纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，放大所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域；

确定卫星向极地方向运动至第二纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，缩小所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域；

确定卫星运动至第二纬度且所述第二纬度为设定的纬度A时，缩小所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域得到最小的覆盖区域。

在一种可能的实施方式中，确定满足卫星关闭/打开条件时，关闭/打开所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域，包括如下至少一个步骤：

确定所述卫星当前的至少一个子区域与相邻卫星的覆盖区域重叠时，关闭所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域；

确定所述卫星当前的整体区域与相邻卫星的覆盖区域重叠时，关闭所述卫星的天线辐射形成所述整体区域；

确定所述卫星向赤道方向运动、所述卫星当前的至少一个子区域未与相邻卫星的覆盖区域重叠且存在至少一个子区域为关闭状态时，打开所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域；

确定所述卫星向赤道方向运动、所述卫星的相邻卫星无重叠覆盖且所述卫星为关闭状态时，打开所述卫星的天线辐射形成所述整体区域。

在一种可能的实施方式中，关闭所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域/关闭所述卫星的天线辐射形成所述整体区域，包括如下至少一个步骤：

确定重叠区域位于所述卫星覆盖区域的东侧时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域/所述整体区域；

确定重叠区域位于所述卫星覆盖区域的西侧时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域/所述整体区域；

确定所述卫星位于奇数轨道面时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域/所述整体区域；

确定所述卫星位于偶数轨道面时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域/所述整体区域。

在一种可能的实施方式中，所述设定的纬度A为卫星通信系统业务集中度大于设定集中度阈值对应的纬度。

在一种可能的实施方式中，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域，包括：

通过调整各子区域的东西两侧的覆盖范围，调整所述卫星的覆盖区域；或者

通过调整所述整体区域的东西两侧的覆盖范围，调整所述卫星的覆盖区域。

在一种可能的实施方式中，所述调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域，包括：

通过调整相控阵天线各子辐射单元的发射相位，放大/缩小/关闭/打开所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

通过对机械天线阵的子辐射单元进行位置调整或变形，放大/缩小/关闭/打开所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

通过对采用子单元开关方式天线的子单元打开/关闭，打开/关闭所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域。

在一种可能的实施方式中，所述卫星运动至第一纬度时，与同一纬度上的相邻两个卫星的覆盖区域形成无缝衔接覆盖。

所述卫星运动至设定的纬度A时，与同一纬度上的相邻两个卫星的覆盖区域形成无缝衔接、无重叠的覆盖。

第二方面，本申请实施例提供了一种卫星波束调整装置，所述装置包括：

第一调整模块，用于确定卫星运动至第一纬度时，调整所述卫星的天线辐射形成最大的覆盖区域，所述覆盖区域包括多个子区域或一个整体区域；

第二确定模块，用于确定卫星运动至第二纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

其中，所述第二纬度为周长小于所述第一纬度周长的任一纬度。

第三方面，本申请实施例提供了一种卫星波束调整设备，包括至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本申请实施例提供的一种卫星波束调整方法中任何一项所述的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使计算机执行本申请实施例中任一卫星波束调整方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种卫星波束调整系统，所述系统包括：所述卫星波束调整系统包括位于多个轨道面上的卫星，所述卫星利用本申请实施例提供的任一所述的卫星波束调整方法调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域。

在一种可能的实施方式中，所述系统还包括：

地面控制站，用于向所述卫星发送控制指令；

所述卫星根据所述地面控制站的控制指令，利用本申请实施例提供的任一所述的卫星波束调整方法调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

本申请实施例提供的一种卫星波束调整方法、装置、设备及存储介质，根据卫星的运动位置，对所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域进行调整，其中包括运动到某一较大周长的纬度调整到最大覆盖区域，运动到其他较小周长的纬度时，根据卫星和邻星的覆盖区域进行调整，此方法有效避免了邻星间相互干扰，减少了卫星资源浪费的情况，也能为极地所在地区提供覆盖，而且该方法普适性较强。

附图说明

图1为相关技术中临界关闭卫星的方法示意图；

图2为本申请实施例提供的一种卫星波束调整方法应用环境示意图；

图3为本申请实施例提供的一种卫星波束调整方法流程示意图；

图4为本申请实施例提供的卫星向极地方向移动时覆盖区域调整示意图；

图5a为本申请实施例提供的一种整体区域调整示意图；

图5b为本申请实施例提供的一种子区域调整示意图；

图5c为本申请实施例提供的另一种子区域调整示意图；

图6为本申请实施例提供的一种卫星波束调整装置示意图；

图7为本申请实施例提供的一种卫星波束调整设备示意图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本申请的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本申请，而并非以任何方式限制本申请的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本领域技术人员知道，本申请的实施方式可以实现为一种系统、装置、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件（包括固件、驻留软件、微代码等），或者硬件和软件结合的形式。

在本文中，需要理解的是，附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

下面参考本申请的若干代表性实施方式，详细阐释本申请的原理和精神。

本申请人发现，为了解决卫星通信系统中近极地时，由于覆盖区域重合所存在的卫星资源浪费及邻星间干扰的问题，目前主要有以下两种解决方式：

1）临界关闭卫星的方法

该方法首先通过近极地轨道设计，确保赤道地区和极地地区均可连续覆盖。在卫星向南北极运动过程中，相邻轨道卫星之间会逐渐出现覆盖区域重合，当某颗卫星东侧和西侧两个轨道面上卫星覆盖区域恰好相接时，关闭该卫星。如图1所示，第一卫星1与第二卫星2、第三卫星3、第四卫星4和第五卫星5的覆盖区域重合，第一卫星1的覆盖区域完全与其他卫星的覆盖区域重合，则可以关闭第一卫星1。此时，可以保证关闭过程中卫星覆盖不会出现空洞，同时通过关闭卫星，降低了邻星干扰。但此方法依然会造成较大的卫星资源浪费，在南北极地区将出现大量关闭的卫星。

2）复合星座衔接覆盖的方法

该方法采用两个或多个星座进行联合覆盖，其中部分为近极轨道、部分为大倾角轨道，实现极地地区完整覆盖和中低纬地区高效覆盖。在设计近极地轨道部分时，通过选取某一特定纬度，减少轨道面数，确保该纬度圈上可以实现无缝覆盖，则此时高于该纬度圈地区一定可以实现覆盖。对于低于该纬度圈的地区，由于近极地轨道卫星覆盖稀疏，存在大量缝隙，这些区域通过大倾角轨道实现覆盖。但此方法需要较多卫星实现，相对适用于星座整体容量较大的系统，对于卫星数量较少的星座系统难以适用。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种卫星波束调整方法、装置、设备及存储介质，通过对卫星的天线波束进行控制，实现对卫星的天线辐射形成的覆盖区域的调整，由于可以根据卫星运动的位置进行卫星覆盖区域的调整，从而在卫星稀疏时扩大卫星波束覆盖范围、密集时缩小卫星波束覆盖范围，确保无论卫星数量如何，均可高效利用卫星资源，同时保障极地和赤道地区无缝覆盖。

在介绍了本申请的基本原理之后，下面具体介绍本申请的各种非限制性实施方式。

下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图对本申请实施例中的卫星波束调整方法进行详细说明。

在一种可能的实施方式中，本申请实施例的应用场景包括如下至少一种：

首先参见图2，其为本申请实施例提供的应用环境示意图，该应用环境中包括地面控制站201和位于轨道面上的多个卫星，示例性地，包括图中的卫星202_1，卫星202_2，……，卫星202_N。首先，地面控制站201用于确定卫星的控制指令；然后将控制指令上传到卫星，卫星202_1，卫星202_2，……，卫星202_N将根据控制指令进行运动控制或其他控制；卫星202_1，卫星202_2，……，卫星202_N将运行状态实时反馈到地面控制站201，地面控制站201根据卫星202_1，卫星202_2，……，卫星202_N的工作状态对控制指令进行调整。

上述控制指令可以但不限于包括对卫星的飞行周期和卫星的运动轨迹进行控制的指令等。

位于多个轨道面上的卫星，也支持相邻卫星之间进行通信。

本申请应用场景中的卫星可以采用单一星座和也可以采用复合星座，轨道面的设计没有特定的要求。

下面结合图2的应用场景，参考图3来描述根据本申请示例性实施方式的卫星波束调整方法。需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本申请的精神和原理而示出的，本申请的实施方式在此方面不受任何限制。相反，本申请的实施方式可以应用于使用的任何场景。

如图3所示，本申请实施例提供的一种卫星波束调整方法流程示意图，该方法包括：

步骤S301：确定卫星运动至第一纬度时，调整所述卫星的天线辐射形成最大的覆盖区域，所述覆盖区域包括多个子区域或一个整体区域。

本申请实施例中采用可变波束卫星，通过对卫星的天线波束进行控制，调整所述卫星的天线辐射形成最大的覆盖区域。本申请实施例将调整所述卫星的天线辐射形成最大的覆盖区域的状态，称为卫星处于第一工作状态，则卫星处于第一工作状态时，该颗卫星可以提供正常服务前提下，可以提供的最大覆盖范围。

上述覆盖区域可以是一个整体区域，则调整覆盖区域包括将整体区域在最大整体区域和最小整体区域之间进行调整、关闭整体区域。整体区域可以是一特定形状，例如为圆形，则在调整时改变圆形的半径。当然，还可以是可变形的形状，例如在调整时由椭圆形调整为圆形。

上述覆盖区域还可以包括多个子区域，多个子区域的形状可以相同，也可以不同，多个子区域支持单独进行调整，则调整覆盖区域包括将各子区域在最大子区域和最小子区域之间进行调整，或者包括对子区域的打开和关闭。

作为一种可选的实施方式，所述卫星运动至第一纬度时，与同一纬度上的相邻两个卫星的覆盖区域形成无缝衔接覆盖。实施中，所述卫星运动至第一纬度时，与同一纬度上的相邻两个卫星的覆盖区域形成无缝衔接、无重叠的覆盖，也可以形成无缝衔接、有重叠的覆盖。

上述第一纬度为周长比较大的纬度，可以为接近赤道的纬度，这样在较大周长的纬度时，调整所述卫星的天线辐射形成最大的覆盖区域，以保证较大周长纬度地区的连续覆盖。

作为一种可能的实施方式，上述第一纬度为赤道所在的纬度，当卫星运动至赤道时，所有卫星处于第一工作状态，各卫星覆盖区域恰好可以无缝的覆盖赤道地区。

步骤S302：确定卫星运动至第二纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

上述第二纬度为周长小于所述第一纬度周长的任一纬度，第二纬度可以为多个，也可以为一个特定的纬度。如前所述，卫星运动至第一纬度可以实现覆盖区域无缝覆盖的情况下，本申请实施例在卫星运动至第二纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，可以确定是否存在重叠区域及重叠区域的大小，从而在保证无缝覆盖的情况下，在最大覆盖区域范围内调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域。

作为一种可选的实施方式，通过调整各子区域的东西两侧的覆盖范围，调整所述卫星的覆盖区域。或者，通过调整所述整体区域的东西两侧的覆盖范围，调整所述卫星的覆盖区域。

本申请实施例所述的调整既包括覆盖区域的放大/缩小，也包括对覆盖区域的打开/关闭。作为一种可选的实施方式，根据所述卫星当前的覆盖区域与邻近卫星的覆盖区域，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域，包括如下至少一种方式：

1）根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，放大/缩小所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域；

根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，确定存在重叠区域，且重叠区域变大时，在保证无缝覆盖的条件下，缩小所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域，或者所述缩小卫星的天线辐射形成的所述整体区域。

根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域确定存在重叠区域，且重叠区域变小时，在保证无缝覆盖的条件下，放大所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域，或者放大所述卫星的天线辐射形成的所述整体区域。

实施中可以根据卫星的运动方向确定调整方式，作为一种可选的实施方式，确定卫星向赤道方向运动至第二纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，放大所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域。确定卫星向极地方向运动至第二纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与邻近卫星的覆盖区域，缩小所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域。

作为一种可选的实施方式，上述第二纬度包括设定的纬度A，确定卫星运动至第二纬度且所述第二纬度为设定的纬度A时，缩小所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域得到最小的覆盖区域，本申请实施例称卫星处于第二工作状态。

作为一种可选的实施方式，可以根据卫星通信系统业务的分布情况设定上述设定的纬度A，所述设定的纬度A为卫星通信系统业务集中度大于设定集中度阈值对应的纬度。所述卫星运动至设定的纬度A时，与同一纬度上的相邻两个卫星的覆盖区域形成无缝衔接、无重叠的覆盖，可以使得卫星覆盖效率最优。

需要说明的是，上述卫星由设定的纬度A向赤道方向运动时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，逐渐放大所述卫星的覆盖区域，可以理解为由第二工作状态向第一工作状态过渡的中间状态，上述卫星由赤道向极地方向运动至设定的纬度A时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，逐渐缩小卫星的覆盖区域，可以理解为由第一工作状态向第二工作状态过渡的中间状态。

实施中，卫星的工作状态可以仅包括第一工作状态和第二工作状态，也可以包括第一工作状态、第二工作状态和中间状态，上述第一工作状态向第二工作状态的过渡，或者第二工作状态向第一工作状态的过渡可以是阶跃性，也可以是连续性的。

上述阶跃性是指，预设几个离散的纬度，当所述卫星运动至预设的纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，调整所述卫星天线辐射形成的覆盖区域。

上述连续是指，实时监测卫星及其相邻卫星的运行状态及工作状态，并据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，对所述卫星天线辐射形成的覆盖区域做出实时性的调整至无缝覆盖。

2）确定满足卫星关闭/打开条件时，关闭/打开所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域。

卫星由设定的纬度A向极地方向运动过程中，可以根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域的重叠区域，在满足与相邻卫星无缝覆盖的情况下，关闭所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域；卫星向设定的纬度A向赤道方向运动过程中，可以根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域的重叠区域，在满足与相邻卫星无缝覆盖的情况下，打开所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域。

关闭卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域，根据重叠情况可以关闭所有的子区域或整体区域，卫星覆盖区域为零，此时称卫星处于第三工作状态。卫星由第二工作状态可以直接到第三工作态，如对于覆盖区域为整体区域的情况，也可以由第二工作状态逐渐过渡到第三工作状态，如可以逐步关闭对应的子区域过渡到第三工作状态。

上述方式1可以单独实施，也可以结合方式2实施。

下面以卫星工作状态包括第一工作状态、第二工作状态、第三工作状态为例，结合附图4说明卫星运动过程中的卫星波束调整方式，主要包括以下步骤：

S1，卫星运动至赤道上空时，处于第一工作状态，卫星的覆盖区域与邻近两个卫星的天线辐射形成的覆盖区域是无缝、无重叠的，可以使得卫星覆盖效率最优。

S2，卫星向极地方向运动，其覆盖范围东西方向逐渐减小，卫星由第一工作状态向第二工作状态变化，期间保持卫星下点纬度圈的无缝覆盖，这一过程可以是连续性的，也可以是阶跃性的。

如果是连续性的，则卫星下点纬度圈保持无缝、无重叠覆盖，如果是阶跃性的，则卫星下点纬度圈保持无缝覆盖，期间可能存在覆盖区域的重叠。

S3，当卫星运行至设定的纬度A时，卫星处于第二工作状态，卫星的覆盖区域与邻近两个卫星的天线辐射形成的覆盖区域是无缝、无重叠的，可以使得覆盖效率最优。

S4，当卫星继续向极地方向运动时，将与相邻卫星产生覆盖区域重叠，当某些子区域完全与相邻卫星重合时，通过确定的策略，关闭两颗覆盖区域重合卫星中的至少一个子区域。

S5，当卫星运行至近极地时，关闭所有子区域或整体区域，除少数卫星外，其余卫星均变化至第三工作状态。

需要说明的是，对于某些覆盖区域为整体区域的卫星，执行步骤S3后执行步骤S5。

S6，当卫星通过极地后，至再次运行到赤道之间，变化过程为S1-S5过程的逆过程，这里不再详述。

作为一种示例，选取纬度A=45度，卫星在第二工作状态时，覆盖范围为东西方向分别为1000公里，在第一工作状态时，覆盖范围为东西方向分别为1429公里。此时，需要14个轨道面，即可满足轨道设计方案要求。

当卫星运行至赤道上空时，卫星覆盖南北方向2857公里，恰好无重叠的覆盖了赤道地区。当卫星向极地方向运行时，其覆盖范围东西方向逐渐减小，运行至星下点处于45度纬度时，其东西方向为2000公里，进入第二工作状态。进一步向极地方向运行，卫星覆盖区域东西方向出现重叠，当两颗卫星子区域完全重叠时，关闭其中位于奇数轨道面的卫星对应子区域；或当卫星子区域与东西两侧卫星覆盖区域交集完全重合时，关闭该子区域。如此，直至极地地区大部分卫星进入第三工作状态，部分卫星处于中间状态，为极地提供覆盖。当卫星飞过极地后，在运行至赤道之间，执行上述过程的逆过程。

如前所述，卫星的覆盖区域包括多个子区域或一个整体区域，如图5a所示，卫星的覆盖区域为一个整体区域，最大覆盖区域为椭圆的整体区域501，最小覆盖区域为圆形的整体区域502。

如图5b和图5c所示，卫星的覆盖区域包括多个子区域，图5b中，椭圆形的子区域503_1、子区域503_2、子区域503_3、子区域503_4、子区域503_5、子区域503_6、子区域503_7形成最大覆盖区域，圆形的子区域504_1、子区域504_2、子区域504_3、子区域504_4、子区域504_5、子区域504_6、子区域504_7形成最小覆盖区域。图5c中，各子区域为带状形状，左半部分的覆盖区域505示意的为各子区域形成的最大覆盖区域，右半部分的覆盖区域506示意的为各子区域形成的最小覆盖区域。

作为一种可选的实施方式，确定满足卫星关闭条件时，关闭所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域，包括以下两种方式：

1）确定所述卫星当前的至少一个子区域及与相邻卫星的覆盖区域重叠时，关闭所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域。

如果卫星的覆盖区域为图5b所示的形状，在确定运动到第二纬度时，圆形的子区域504_5、子区域504_6与西侧卫星的覆盖区域重叠，则关闭圆形的子区域504_5、子区域504_6。

2）确定所述卫星当前的整体区域及与邻近卫星的覆盖区域重叠时，关闭所述卫星的天线辐射形成所述整体区域。

示例性地，如果卫星的覆盖区域为图5a所示的形状，在确定运动到第二纬度时，整体区域502与相邻卫星的覆盖区域重叠，则关闭整体区域502。

3）确定所述卫星向赤道方向运动、所述卫星当前的至少一个子区域未与相邻卫星的覆盖区域重叠且存在至少一个子区域为关闭状态时，打开所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域；

该方式3）为方式1）的逆过程，具体过程不再详述。

4）确定所述卫星向赤道方向运动、所述卫星的相邻卫星无重叠覆盖且所述卫星为关闭状态时，打开所述卫星的天线辐射形成的所述整体区域。

该方式4）为方式2）的逆过程，具体过程这里不再详述。

作为一种可选的实施方式，关闭所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域/关闭所述卫星的天线辐射形成所述整体区域，可以保证相邻卫星无缝覆盖的情况下，按照相应的策略进行关闭，可以但不限于采用任一方式：

确定重叠区域位于所述卫星覆盖区域的东侧时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域/所述整体区域；

确定重叠区域位于所述卫星覆盖区域的西侧时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域/所述整体区域；

确定所述卫星位于奇数轨道面时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域/所述整体区域；

确定所述卫星位于偶数轨道面时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域/所述整体区域。

本申请实施例通过对天线的波束进行控制，调整卫星的天线辐射形成的覆盖区域，可以但不限于采用如下任一方式：

1）通过调整相控阵天线各子辐射单元的发射相位，放大/缩小/关闭/打开所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

卫星使用包括多个子辐射单元的相控阵天线，各子单元辐射形成一个子区域，在三种工作状态切换过程中，通过调整相控阵天线各单元发射相位，改变天线辐射特性，从而可以对卫星的子辐射单元辐射形成的子区域进行放大/缩小/打开的操作，进而使得地面覆盖区域形状发生变化，可以通过关闭组成相控阵天线的子辐射单元，关闭部分子区域。

2）通过对机械天线阵的子辐射单元进行位置调整或变形，放大/缩小/关闭/打开所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

卫星使用包括多个子辐射单元的机械天线阵，各子单元辐射形成一个子区域，该机械天线阵可以为反射式天线、波导缝隙阵等机械天线形式形成对地面的覆盖区域，在三种状态切换过程中，通过包括但不限于旋转、倾斜、机械变形等方式，改变子辐射单元的天线辐射，从而可以对卫星的子辐射单元辐射形成的子区域进行放大/缩小/打开的操作，进而使得地面覆盖区域形状发生变化。通过关闭组成机械天线阵的子辐射单元，可以实现关闭部分子区域。

3）通过对采用子单元开关方式天线的子单元打开/关闭，打开/关闭所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域。

卫星使用包括多个子单元的子单元开关方式天线，各子单元辐射形成一个子区域，各子单元仅可以进行打开或关闭控制，卫星通过大量子单元对应的子区域实现对地面覆盖区域，此时第二工作状态为隐性。卫星处于赤道上空时全部子单元打开，在向极地放向运行过程中，阶跃地关闭部分外侧重合波束对应的子单元，直至全部关闭。

本申请实施例阐述了一种卫星波束调整方法，通过确定所述卫星的运动位置，对所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域进行放大/缩小/关闭/打开操作，此方法有效避免了邻星干扰，减少了卫星资源浪费的情况，也能为极地所在地区提供覆盖，而且所述方法适用于卫星数量多/少的卫星星座系统。

本申请实施例提供的上述卫星波束调整方法，可以由地面控制站根据部署的卫星及卫星飞行计划，确定各卫星的调整方式，并通过控制指令将调整方式指示给卫星，卫星根据地面控制站的控制指令，采用上述实施方式进行覆盖区域调整。

基于相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种卫星波束调整装置，如图6所示，所述卫星波束调整装置600包括：

第一调整模块601，用于确定卫星运动至第一纬度时，调整所述卫星的天线辐射形成最大的覆盖区域，所述覆盖区域包括多个子区域或一个整体区域；

第二调整模块602，用于确定卫星运动至第二纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

其中，所述第二纬度为周长小于所述第一纬度周长的任一纬度。

在一种可能的实施方式中，所述第二调整模块根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域，包括：

根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，放大/缩小所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域；和/或

确定满足卫星关闭/打开条件时，关闭/打开所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域。

在一种可能的实施方式中，所述第二调整模块根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，放大/缩小所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域，包括如下至少一个步骤：

确定卫星向赤道方向运动至第二纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，放大所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

确定卫星向极地方向运动至第二纬度时，根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，缩小所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

确定卫星运动至第二纬度且所述第二纬度为设定的纬度A时，调整所述卫星的天线辐射形成最小的覆盖区域。

在一种可能的实施方式中，所述第二调整模块确定满足卫星关闭/打开条件时，关闭/打开所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域或所述整体区域，包括如下至少一个步骤：

确定所述卫星当前的至少一个子区域与相邻卫星的覆盖区域重叠时，关闭所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域；

确定所述卫星当前的整体区域与相邻卫星的覆盖区域重叠时，关闭所述卫星的天线辐射形成所述整体区域；

确定所述卫星向赤道方向运动、所述卫星当前的至少一个子区域未与相邻卫星的覆盖区域重叠且存在至少一个子区域为关闭状态时，打开所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域；

确定所述卫星向赤道方向运动、所述卫星的相邻卫星无重叠覆盖且所述卫星为关闭状态时，打开所述卫星的天线辐射形成所述整体区域。

在一种可能的实施方式中，所述第二调整模块关闭所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域/关闭所述卫星的天线辐射形成所述整体区域，包括如下至少一个步骤：

确定重叠区域位于所述卫星覆盖区域的东侧时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域/所述整体区域；

确定重叠区域位于所述卫星覆盖区域的西侧时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域/所述整体区域；

确定所述卫星位于奇数轨道面时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域/所述整体区域；

确定所述卫星位于偶数轨道面时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域/所述整体区域。

在一种可能的实施方式中，所述设定的纬度A为卫星通信系统业务集中度大于设定集中度阈值对应的纬度。

在一个可能的实施例中，所述第一调整模块/第二调整模块，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域，包括：

通过调整各子区域的东西两侧的覆盖范围，调整所述卫星的覆盖区域；或者

通过调整所述整体区域的东西两侧的覆盖范围，调整所述卫星的覆盖区域。

在一个可能的实施例中，所述第一调整模块/第二调整模块，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域，包括如下至少一个步骤：

通过调整相控阵天线各子辐射单元的发射相位，放大/缩小/关闭所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

通过对机械天线阵的子辐射单元进行位置调整或变形，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

通过对采用子单元开关方式天线的子单元打开/关闭，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域。

在一种可能的实施方式中，所述第一调整模块调整所述卫星运动至第一纬度时，与同一纬度上的相邻两个卫星的覆盖区域形成无缝衔接覆盖。

在一种可能的实施方式中，所述第二调整模块调整所述卫星运动至设定的纬度A时，与同一纬度上的相邻两个卫星的覆盖区域形成无缝衔接、无重叠的覆盖。

基于相同的构思，本申请实施例还提供了一种卫星波束调整系统，所述系统包括：

所述卫星波束调整系统包括位于多个轨道面上的卫星，所述卫星利用上述实施例提供的任一所述的卫星波束调整方法调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域。

作为一种可选的实施方式，该系统还包括：

地面控制站，用于向所述卫星发送控制指令；

所述卫星根据所述地面控制站的控制指令，利用本申请实施例提供的任一所述的卫星波束调整方法调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域。

基于相同的构思，本申请实施例还提供了一种卫星波束调整设备，所述设备包括：

至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述实施例中的卫星波束调整方法。

如图7所示，卫星波束调整设备700包括处理器701、存储器702和通信接口703；天线705。其中，处理器701、存储器702、通信接口703和天线705通过总线704相互连接。

所述处理器701，用于读取存储器702中的指令并执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述实施例提供的卫星波束调整方法。

所述存储器702，用于存储上述实施例提供的卫星波束调整方法的各种指令以及程序。

总线704可以是外设部件互连标准（peripheral component interconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extended industry standard architecture，简称EISA）总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

处理器701可以是中央处理器（central processing unit，简称CPU），网络处理器（network processor，简称NP），图像处理器（Graphic Processing Unit，简称GPU）或者CPU、NP、GPU 的任一组合。还可以是硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路（application-specific integrated circuit，简称ASIC），可编程逻辑器件（programmable logic device，简称PLD）或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件（complex programmable logic device，简称CPLD），现场可编程逻辑门阵列（field-programmable gate array，简称FPGA），通用阵列逻辑（generic array logic，简称GAL）或其任意组合。

另外，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序所述计算机程序用于使计算机执行上述实施例中任何一项所述的方法。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的多个实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括所述多个实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种卫星波束调整方法，其特征在于，所述方法应用在地面控制站，所述方法包括：

接收卫星的运行状态，根据所述卫星的工作状态，确定所述卫星的控制指令；

将所述控制指令上传到所述卫星，以使所述卫星根据所述控制指令进行运行控制；

其中，所述根据所述卫星的工作状态，确定所述卫星的控制指令，包括：

根据所述卫星的运行状态，确定所述卫星运动至第一纬度时，生成第一控制指令，以调整所述卫星的天线辐射形成最大的覆盖区域，与同一纬度上的相邻两个卫星的覆盖区域形成无缝衔接覆盖，所述覆盖区域包括多个子区域，所述第一纬度为赤道；

根据所述卫星的运行状态，确定卫星运动至第二纬度时，生成第二控制指令，以根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，调整所述卫星的天线辐射形成最小的覆盖区域，与同一纬度上的相邻两个卫星的覆盖区域形成无缝衔接、无重叠的覆盖，所述第二纬度为卫星通信系统业务集中度大于设定集中度阈值对应的纬度，且所述第二纬度为周长小于所述第一纬度周长；

根据所述卫星的运行状态，确定卫星从所述第一纬度向所述第二纬度运动时，生成第三控制指令，以根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，缩小所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域；

根据所述卫星的运行状态，确定卫星从所述第二纬度向所述第一纬度运动时，生成第四控制指令，以根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，放大所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域；以及，根据所述卫星的运行状态，确定所述卫星从第二纬度向所述第一纬度方向运动、所述卫星当前的至少一个子区域未与相邻卫星的覆盖区域重叠且存在至少一个子区域为关闭状态时，生成第五控制指令，以打开所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域；

根据所述卫星的运行状态，确定卫星从所述第二纬度向极地方向运动时，生成第六控制指令，以确定所述卫星当前的至少一个子区域与相邻卫星的覆盖区域重叠时，关闭所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域；

其中，关闭所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域，包括执行如下至少一个步骤：

确定重叠区域位于所述卫星覆盖区域的东侧时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域；

确定重叠区域位于所述卫星覆盖区域的西侧时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域；

确定所述卫星位于奇数轨道面时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域；

确定所述卫星位于偶数轨道面时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域，包括：

通过调整各子区域的东西两侧的覆盖范围，调整所述卫星的覆盖区域；或者

通过调整整体区域的东西两侧的覆盖范围，调整所述卫星的覆盖区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域，包括如下至少之一：

通过调整相控阵天线各子辐射单元的发射相位，放大/缩小/关闭/打开所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

通过对机械天线阵的子辐射单元进行位置调整或变形，放大/缩小/关闭/打开所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域；

通过对采用子单元开关方式天线的子单元打开/关闭，打开/关闭所述卫星的天线辐射形成的覆盖区域。

4.一种卫星波束调整装置，其特征在于，所述装置包括：

第一调整模块，用于接收卫星的运行状态，根据所述卫星的工作状态，确定所述卫星的控制指令；将所述控制指令上传到所述卫星，以使所述卫星根据所述控制指令进行运行控制；

其中，所述根据所述卫星的工作状态，确定所述卫星的控制指令，包括：

根据所述卫星的运行状态，确定所述卫星运动至第一纬度时，生成第一控制指令，以调整所述卫星的天线辐射形成最大的覆盖区域，与同一纬度上的相邻两个卫星的覆盖区域形成无缝衔接覆盖，所述覆盖区域包括多个子区域，所述第一纬度为赤道；

根据所述卫星的运行状态，确定卫星从所述第一纬度向第二纬度运动时，生成第三控制指令，以根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，缩小所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域；

根据所述卫星的运行状态，确定卫星从所述第二纬度向所述第一纬度运动时，生成第四控制指令，以根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，放大所述卫星的天线辐射形成的至少一个子区域；以及，根据所述卫星的运行状态，确定所述卫星从第二纬度向所述第一纬度方向运动、所述卫星当前的至少一个子区域未与相邻卫星的覆盖区域重叠且存在至少一个子区域为关闭状态时，生成第五控制指令，以打开所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域；

根据所述卫星的运行状态，确定卫星从所述第二纬度向极地方向运动时，生成第六控制指令，以确定所述卫星当前的至少一个子区域与相邻卫星的覆盖区域重叠时，关闭所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域；

第二确定模块，用于根据所述卫星的运行状态，确定卫星运动至第二纬度时，生成第二控制指令，以根据所述卫星当前的覆盖区域与相邻卫星的覆盖区域，调整所述卫星的天线辐射形成的最小覆盖区域，与同一纬度上的相邻两个卫星的覆盖区域形成无缝衔接、无重叠的覆盖，所述第二纬度为卫星通信系统业务集中度大于设定集中度阈值对应的纬度，且所述第二纬度为周长小于所述第一纬度周长；

其中，关闭所述卫星的天线辐射形成所述至少一个子区域，包括执行如下至少一个步骤：

确定重叠区域位于所述卫星覆盖区域的东侧时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域；

确定重叠区域位于所述卫星覆盖区域的西侧时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域；

确定所述卫星位于奇数轨道面时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域；

确定所述卫星位于偶数轨道面时，关闭所述卫星的天线辐射形成的所述至少一个子区域。

5.一种卫星波束调整设备，其特征在于，包括至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-3中任何一项所述的方法。

6.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使计算机执行如权利要求1-3任何一项所述的方法。

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