CN114499628B - 一种基于低轨星座的上行干扰规避方法、装置及卫星 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种基于低轨星座的上行干扰规避方法、装置及卫星，用于结合自身与相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围、上行信号频率资源使用信息以及地面终端的位置，为地面终端分配适配的、未存在重复使用的目标频率资源，从而可有效避免同频干扰。方法包括：卫星接收地面终端上报的上行信号频率资源申请请求以及地理位置信息；卫星获取与卫星星座中的相邻卫星共享的上行信号频率资源使用信息；卫星确定自身以及相邻卫星两者的星下点位置、卫星对地覆盖范围；卫星确定自身与相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围；卫星根据地理位置信息、上行信号频率资源使用信息以及卫星对地覆盖交叠范围，为地面终端分配未存在重复使用的目标频率资源。
Description
技术领域
本申请涉及卫星领域，具体涉及一种基于低轨星座的上行干扰规避方法、装置及卫星。
背景技术
低轨卫星通信系统具有低时延、低功耗、高覆盖性能等优点，被广泛运用在现代通信中。随着卫星通信的发展，频谱资源日趋紧张的同时，数据传输需求却与日俱增，这就要求卫星通信系统必须在有限的带宽内实现高速的数据传输，在该情况下，低轨卫星星座广泛采用频率复用的方式来增加系统的容量。
然而由于低轨星座卫星相对地面做高速运动，对地覆盖区域在实时发生变化，同时为提高通信系统的覆盖性，不同卫星对地覆盖区域必然存在一定程度上交叠，尤其对于极轨道星座，其卫星轨道在南北极上空必然密集交汇而形成多重覆盖的情况，另外对于星座轨道的反向缝，两侧的卫星相向运动也会导致卫星对地覆盖区域发生频繁交错的情况。为避免星座内卫星之间同频干扰对通信质量和容量的影响，则必须要解决星座内同频干扰的规避问题。
目前一般采用波束开关机策略来规避同频干扰。以铱星星座为例，卫星接近北极附近的高纬度区域时关闭奇数轨道面上卫星波束，卫星接近南极附近的高纬度区域时关闭偶数轨道面上的卫星波束，在此基础上通过波束频率划分的方式，避免同频干扰问题。
而在现有的相关技术的研究过程中，发明人发现，传统的波束开关机策略一方面会导致卫星波束开关机过于频繁，不利于相控阵天线的使用；另一方面，不同卫星的覆盖区域大小还有服务时间也不相同，导致极轨星座中不同卫星的能源消耗不同，增加极轨星座卫星功率平衡策略的设计难度；此外，高纬度和反向缝地区仍处于多重覆盖状态下，同频干扰问题依然存在。
发明内容
本申请提供了一种基于低轨星座的上行干扰规避方法、装置及卫星，用于结合自身与相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围、上行信号频率资源使用信息以及地面终端的位置，为地面终端分配适配的、未存在重复使用的目标频率资源，从而地面终端在向卫星发送上行信号时，可有效避免同频干扰。
第一方面，本申请提供了一种基于低轨星座的上行干扰规避方法，方法包括：
卫星接收地面终端上报的上行信号频率资源申请请求以及地理位置信息，卫星位于卫星星座中；
卫星根据轨道参数以及卫星星历信息，获取与卫星星座中的相邻卫星共享的上行信号频率资源使用信息；
卫星根据轨道参数、卫星星历信息以及卫星对地覆盖视场角，确定自身以及相邻卫星两者的星下点位置、卫星对地覆盖范围；
卫星根据自身以及相邻卫星两者的星下点位置、对地覆盖范围，确定自身与相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围；
卫星根据地理位置信息、上行信号频率资源使用信息以及卫星对地覆盖交叠范围，为地面终端分配未存在重复使用的目标频率资源，使得地面终端以目标频率资源进行上行信号的发送。
结合本申请第一方面，在本申请第一方面第一种可能的实现方式中，星下点位置的计算处理中，通过下式计算纬度：
其中，i为轨道倾角，θ为真近点角，i、θ包含在对应的轨道参数中；
通过下式计算经度：
结合本申请第一方面，在本申请第一方面第二种可能的实现方式中，卫星对地覆盖范围的计算过程中，通过下式计算卫星对地覆盖区域半中心角α：
β＝90°-α-E，
其中，RE为地球半径，h为卫星高度，E为卫星相对于观察点地平线仰角，β为卫星对地覆盖视场角。
结合本申请第一方面，在本申请第一方面第三种可能的实现方式中，卫星对地覆盖交叠范围的计算过程中，设卫星对地覆盖交叠范围为近似的矩形区域，卫星对地覆盖交叠范围在圆弧相交处的两个端点分别为C、D，第一个卫星的星下点位置为对应卫星对地覆盖范围的圆心A，第二个卫星的星下点位置为对应卫星对地覆盖范围的圆心B，圆心A、圆心B构成的直线与卫星对地覆盖交叠范围之间的交点中，靠近圆心A的交点为E，靠近圆心B的交点为F，矩形区域以圆心A与圆心B之间的中点为中心点，四条边的中心点分别为C、D、E、F，通过下式计算卫星对地覆盖交叠范围的第一边长长度：
|EF|＝|AC|+|BC|-|AB|，
通过下式计算对卫星地覆盖交叠范围的第二边长长度：
结合本申请第一方面，在本申请第一方面第四种可能的实现方式中，分配目标频率资源的过程中，采用如下策略：
若未存在卫星对地覆盖交叠区域，则上行信号频率分配不受地面终端地理位置限制；
若地面终端位于卫星对地覆盖交叠区域之外，则上行信号频率分配不受地面终端的位置限制；
若地面终端位于卫星对地覆盖交叠区域之内，则上行信号频率分配中采用对应已使用频率资源以外的频率资源。
结合本申请第一方面，在本申请第一方面第五种可能的实现方式中，上行信号频率资源使用信息具体通过卫星星座中各卫星之间构建的星间链进行共享，相邻卫星包括与卫星对应的两颗同轨卫星以及两颗异轨卫星。
结合本申请第一方面，在本申请第一方面第六种可能的实现方式中，上行信号频率资源使用信息以表格的形式设置，在表中对于不同的频率资源，通过忙碌或者空闲两种状态来指示是否被使用。
第二方面，本身提供了一种基于低轨星座的上行干扰规避装置，装置包括：
接收单元，用于接收地面终端上报的上行信号频率资源申请请求以及地理位置信息，卫星位于卫星星座中；
获取单元，用于根据轨道参数以及卫星星历信息，获取与卫星星座中的相邻卫星共享的上行信号频率资源使用信息；
确定单元，用于根据轨道参数、卫星星历信息以及卫星对地覆盖视场角，确定自身以及相邻卫星两者的星下点位置、对地覆盖范围；
确定单元，还用于根据自身以及相邻卫星两者的星下点位置、对地覆盖范围，确定自身与相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围；
分配单元，用于根据地理位置信息、上行信号频率资源使用信息以及卫星对地覆盖交叠范围，为地面终端分配未存在重复使用的目标频率资源，使得地面终端以目标频率资源进行上行信号的发送。
结合本申请第二方面，在本申请第二方面第一种可能的实现方式中，星下点位置的计算处理中，通过下式计算纬度：
其中，i为轨道倾角，θ为真近点角，i、θ包含在对应的轨道参数中；
通过下式计算经度：
结合本申请第二方面，在本申请第二方面第二种可能的实现方式中，卫星对地覆盖范围的计算过程中，通过下式计算卫星对地覆盖区域半中心角α：
β＝90°-α-E，
其中，RE为地球半径，h为卫星高度，E为卫星相对于观察点地平线仰角，β为卫星对地覆盖视场角。
结合本申请第二方面，在本申请第二方面第三种可能的实现方式中，卫星对地覆盖交叠范围的计算过程中，设卫星对地覆盖交叠范围为近似的矩形区域，卫星对地覆盖交叠范围在圆弧相交处的两个端点分别为C、D，第一个卫星的星下点位置为对应卫星对地覆盖范围的圆心A，第二个卫星的星下点位置为对应卫星对地覆盖范围的圆心B，圆心A、圆心B构成的直线与卫星对地覆盖交叠范围之间的交点中，靠近圆心A的交点为E，靠近圆心B的交点为F，矩形区域以圆心A与圆心B之间的中点为中心点，四条边的中心点分别为C、D、E、F，通过下式计算卫星对地覆盖交叠范围的第一边长长度：
|EF|＝|AC|+|BC|-|AB|，
通过下式计算对卫星地覆盖交叠范围的第二边长长度：
结合本申请第二方面，在本申请第二方面第四种可能的实现方式中，分配目标频率资源的过程中，采用如下策略：
若未存在卫星对地覆盖交叠区域，则上行信号频率分配不受地面终端地理位置限制；
若地面终端位于卫星对地覆盖交叠区域之外，则上行信号频率分配不受地面终端的位置限制；
若地面终端位于卫星对地覆盖交叠区域之内，则上行信号频率分配中采用对应已使用频率资源以外的频率资源。
结合本申请第二方面，在本申请第二方面第五种可能的实现方式中，上行信号频率资源使用信息具体通过卫星星座中各卫星之间构建的星间链进行共享，相邻卫星包括与卫星对应的两颗同轨卫星以及两颗异轨卫星。
结合本申请第二方面，在本申请第二方面第六种可能的实现方式中，上行信号频率资源使用信息以表格的形式设置，在表中对于不同的频率资源，通过忙碌或者空闲两种状态来指示是否被使用。
第三方面，本申请提供了一种卫星，包括处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，处理器调用存储器中的计算机程序时执行本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的方法。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有多条指令，指令适于处理器进行加载，以执行本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的方法。
从以上内容可得出，本申请具有以下的有益效果：
针对于同频干扰的问题，本申请由卫星一方面获取卫星之间实时共享的上行信号频率资源使用信息，另一方面又通过确定自身以及相邻卫星两者的星下点位置、卫星对地覆盖范围，来确定自身与相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围，又一方面获取地面终端的地理位置信息，结合三者，为地面终端分配适配的、未存在重复使用的目标频率资源，从而地面终端在向卫星发送上行信号时，可有效避免同频干扰。
且在为地面终端分配频率资源的过程中，本申请既未涉及到开关卫星波束导致开关机过于频繁、星座卫星能源消耗失衡的问题，此外，即使地面终端处于高纬度或者反向缝地区，也可有效避免同频干扰问题，从而较佳地解决了低轨星座的卫星上行信号的同频干扰问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请基于低轨星座的上行干扰规避方法的一种流程示意图；
图2为本申请计算卫星对地覆盖区域半中心角α的一种场景示意图；
图3为本申请卫星对地覆盖范围的一种场景示意图；
图4为本申请卫星对地覆盖交叠范围的一种场景示意图；
图5为本申请基于低轨星座的上行干扰规避装置的一种结构示意图；
图6为本申请卫星的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。在本申请中出现的对步骤进行的命名或者编号，并不意味着必须按照命名或者编号所指示的时间/逻辑先后顺序执行方法流程中的步骤，已经命名或者编号的流程步骤可以根据要实现的技术目的变更执行次序，只要能达到相同或者相类似的技术效果即可。
本申请中所出现的模块的划分，是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征可以忽略，或不执行，另外，所显示的或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式，本申请中均不作限定。并且，作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离，可以是也可以不是物理模块，或者可以分布到多个电路模块中，可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本申请方案的目的。
在介绍本申请提供的基于低轨星座的上行干扰规避方法之前，首先介绍本申请所涉及的背景内容。
本申请提供的基于低轨星座的上行干扰规避方法、装置以及计算机可读存储介质，应用于卫星，用于结合自身与相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围、上行信号频率资源使用信息以及地面终端的位置，为地面终端分配适配的、未存在重复使用的目标频率资源，从而地面终端在向卫星发送上行信号时，可有效避免同频干扰。
本申请提及的基于低轨星座的上行干扰规避方法，其执行主体可以为基于低轨星座的上行干扰规避装置，或者集成了该基于低轨星座的上行干扰规避装置的卫星，其中，基于低轨星座的上行干扰规避装置可以采用硬件或者软件的方式实现。
而对于本申请所涉及的地面终端，其具体可以为服务器、物理主机或者用户设备(User Equipment，UE)等不同类型的、可用于与卫星进行通信的处理设备，其中，UE具体可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑或者个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)等终端设备。
下面，开始介绍本申请提供的基于低轨星座的上行干扰规避方法。
首先，参阅图1，图1示出了本申请基于低轨星座的上行干扰规避方法的一种流程示意图，本申请提供的基于低轨星座的上行干扰规避方法，具体可包括如下步骤S101至步骤S105：
步骤S101，卫星接收地面终端上报的上行信号频率资源申请请求以及地理位置信息，卫星位于卫星星座中；
可以理解，对于上行信号频率资源的分配，是为了让处于地面位置的地面终端在向天上的卫星发送信号时，基于本申请适配性分配的目标频率资源来进行上行信号的发送，以此避免在传输过程中出现同频干扰现象。
而对应于具体的应用场景，频率资源的分配，是由地面位置的地面终端进行触发的，其在向上发送所需发送的上行信号时，需要先向卫星发送上行信号频率资源申请请求，以报告上面的卫星需要为地面终端分配对应的频率资源来完成后续上行信号的传输。
此外，对于频率资源的分配，在本申请中，还可涉及到地面终端自身的地理位置信息，因此地面终端还需向天上的卫星上报其地理位置信息。
可以理解的是，该地理位置信息，具体可以由地面终端自身的地理定位模块、自身的地理定位策略或者其他的定位设备(可配置有地理定位模块或者可执行地理定位策略)生成得到，其中涉及的定位模块具体可以为北斗卫星定位模块、GPS定位模块等不同类型的定位模块，而地理定位策略则可以分为卫星定位模式、基站定位模式、WIFI定位模式、IP定位模式等不同的定位模式，具体随实际需要调整，在此不做具体限定。
作为一种适于实用的实现方式，地理位置信息可以直接携带于上行信号频率资源申请请求的预设字段中，如此可有效减少地面终端与天上卫星之间的信令数量，节省通信成本。
步骤S102，卫星根据轨道参数以及卫星星历信息，获取与卫星星座中的相邻卫星共享的上行信号频率资源使用信息；
而对于天上的卫星，可以理解的是，本申请所涉及的频率资源的分配、各卫星，都是在一个卫星星座的范围内进行的，而本申请所提出的基于低轨星座的上行干扰规避方法，则是以一个与地面终端进行通信的卫星的角度进行说明，在实际应用中，一个卫星星座内的不同卫星，则都可通过应用本申请所提出的基于低轨星座的上行干扰规避方法，来促使地面终端对其发送的上行信号在传输过程中避免同频干扰。
对于本申请，引入了实时共享频率资源的概念，即，为卫星星座中，卫星之间可实时共享其上行信号频率资源使用信息，如此大家都可获知自身以及对面占用了哪些上行信号频率资源。
可以理解的是，对于该上行信号频率资源使用信息的实时共享机制，在实际应用中，既可以是一直保持着实时更新、实时共享的状态，也可以是等到某一卫星接收到地面终端发送的上行信号频率资源申请请求时或者等到某一卫星为地面终端分配了上行信号频率资源时，再进行实时更新、实时共享的。从这可看出，对于此处步骤S102中上行信号频率资源使用信息的获取处理，既可能是实时的更新处理，也可以是执行步骤S101-接收地面终端发送的上行信号频率资源申请请求之前已经更新好的上行信号频率资源使用信息的调取处理，其具体可随实际情况调整，本申请在此也是不作具体限制。
此外，可以注意到的是，此处对于获取的上行信号频率资源使用信息，对应的是卫星自身以及相邻卫星的范围，也就是说，本申请所针对的同频干扰问题，是相邻的卫星之间存在的问题，而对于卫星星座中距离较远的卫星，本申请则认为其同频干扰的问题可忽略不计甚至不存在。
具体的，在上行信号频率资源使用信息的共享机制中，作为又一种适于实用的实现方式，上行信号频率资源使用信息具体可以通过卫星星座中各卫星之间构建的星间链进行共享，而所谓的相邻卫星，则具体可以包括与卫星对应的两颗同轨卫星以及两颗异轨卫星。
其中，此处所提及的星间链，可以理解为卫星星座中各卫星组成的通信链接网络，如此可利用卫星之间的原有通信链路，简便地完成上行信号频率资源使用信息的共享。
可以理解，本申请在相邻(符合预设的距离相近策略)的情况下，可将相邻卫星具体限定包括与当前卫星对应的两颗同轨卫星以及两颗异轨卫星，将这些卫星纳入解决同频干扰的范围中，也对应了现有方案中的波束开关机策略，直接克服了其存在的开关机频繁的问题。
进一步的，作为又一种适于实用的实现方式，以下面表1示出的上行信号频率资源使用信息的一种实例为例，在具体的应用中，上行信号频率资源使用信息可以以表格的形式设置，而在表中对于不同的频率资源，则可以通过忙碌或者空闲两种状态来指示是否被使用。
表1-共享的上行信号频率资源使用信息
| 卫星编号 | 上行频率1 | 上行频率2 | ... | 上行频率N |
| S1 | 忙/闲 | 忙/闲 | 忙/闲 | 忙/闲 |
| S2 | 忙/闲 | 忙/闲 | 忙/闲 | 忙/闲 |
| S3 | 忙/闲 | 忙/闲 | 忙/闲 | 忙/闲 |
| S4 | 忙/闲 | 忙/闲 | 忙/闲 | 忙/闲 |
对于上行信号频率资源使用信息中具体频率资源的忙碌状态或者空闲状态，在表1中可以看出，是通过“忙”或者“闲”来指示，当然，在实际应用中，也可用“0”或者“1”等不同形式的标识形式、量化形式来体现出两种不同的状态，具体在此不做限定。
可以理解的是，对于表格形式设置的上行信号频率资源使用信息，在卫星之间的共享机制及其调用处理中，存在着使用简便的优点。
其中，轨道参数，描述了卫星在太空中运行的位置、形状和取向的各种参数；卫星星历信息，描述了描述卫星在太空中的位置和速度。因此，结合轨道参数以及卫星星历信息各自指示的有关卫星位置的内容，来确定相邻卫星，并由此精确获取自身以及相邻卫星的上行信号频率资源使用信息，例如从整体共享的上行信号频率资源使用信息中提取出自身的以及当前相邻卫星的部分上行信号频率资源使用信息。
步骤S103，卫星根据轨道参数、卫星星历信息以及卫星对地覆盖视场角，确定自身以及相邻卫星两者的星下点位置、卫星对地覆盖范围；
除了获取上行信号频率资源使用信息，在上行信号频率资源的分配过程中，还涉及到卫星对地覆盖交叠范围的处理，而这，又是基于不同卫星的卫星对地覆盖范围来确定的。
星下点位置，可以理解为卫星的瞬时位置和地球中心的连线与地球表面的交点，卫星对地覆盖范围则可以理解为卫星在地球上的信号覆盖范围。
具体的，在处理过程中，是由天上的卫星，通过利用所处卫星轨道的轨道参数、卫星星历信息以及卫星对地覆盖视场角来确定。
其中，轨道参数，描述了卫星在太空中运行的位置、形状和取向的各种参数；卫星星历信息，描述了描述卫星在太空中的位置和速度；卫星对地覆盖视场角，描述了卫星其覆盖地表的信号范围。因此，结合轨道参数、卫星星历信息以及卫星对地覆盖视场角各自指示的有关信号覆盖内容的内容，来推算、确定对应的星下点位置、卫星对地覆盖范围。
其中，卫星对地覆盖范围是以圆形的形式设置的，而对于星下点位置，则具体为圆形的卫星对地覆盖范围的圆心位置。
具体的，作为又一种适于实用的实现方式，星下点位置的计算处理中，具体可以通过下式计算纬度(lattitude)：
其中，i为轨道倾角，θ为真近点角，i、θ包含在对应的轨道参数中；
另一方面，具体可以通过下式计算经度(Longtitude)：
可以理解，对于上述的经纬度计算处理，本申请认为，由于低轨卫星星座偏心率较小，在精度要求较低的情况下可以将其简化为圆轨道进行计算，因此为星下点位置设计了上述具体的、简便的计算方案。
其中，对于上述涉及的轨道参数i、θ，其可包含在卫星轨道的轨道六要素中(轨道半长轴a、偏心率e、真近点角θ、轨道倾角i、升交点赤度Ω和近地点辐角ω)。
而在确定的卫星对地覆盖范围的过程中，还可涉及到对地覆盖区域半中心角的计算。
作为又一种适于实用的实现方式，卫星对地覆盖区域半中心角α可以通过下式计算：
β＝90°-α-E，
其中，RE为地球半径，h为卫星高度，E为卫星相对于观察点地平线仰角，β为卫星对地覆盖视场角。
具体的，还可参照图2示出的本申请计算卫星对地覆盖区域半中心角α的一种场景示意图进行理解。
进一步的，对于确定的当前卫星以及相邻卫星的星下点位置、卫星对地覆盖范围，还可参照图3示出的本申请卫星对地覆盖范围的一种场景示意图进行理解。
步骤S104，卫星根据自身以及相邻卫星两者的星下点位置、卫星对地覆盖范围，确定自身与相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围；
而在得到相邻的卫星中各自的星下点位置、卫星对地覆盖范围后，则可用于确定其可能存在的卫星对地覆盖交叠范围。
容易理解，该卫星对地覆盖交叠范围，为卫星对地覆盖范围之间的交叠范围。
作为又一种适于实用的实现方式，参阅图4示出的本申请卫星对地覆盖交叠范围的一种场景示意图，具体的，卫星对地覆盖交叠范围的计算过程中，实质的卫星对地覆盖交叠范围为纺锤形区域S1，为简化实际应用中的计算以及后续的数据处理，本申请则以该纺锤形区域S1构建一近似的矩形区域，作为最终采用的卫星对地覆盖交叠范围。
具体的，设卫星对地覆盖交叠范围为近似的矩形区域(S1)，卫星对地覆盖交叠范围在圆弧相交处的两个端点分别为C、D，第一个卫星的星下点位置为对应卫星对地覆盖范围的圆心A，第二个卫星的星下点位置为对应卫星对地覆盖范围的圆心B，圆心A、圆心B构成的直线与卫星对地覆盖交叠范围之间的交点中，靠近圆心A的交点为E，靠近圆心B的交点为F，矩形区域以圆心A与圆心B之间的中点为中心点，四条边的中心点分别为C、D、E、F，通过下式计算卫星对地覆盖交叠范围的第一边长长度：
|EF|＝|AC|+|BC|-|AB|，
通过下式计算对卫星地覆盖交叠范围的第二边长长度：
可以理解，在将原来纺锥形的卫星对地覆盖交叠范围等效为近似的矩形区域后，则可为后续的计算以及数据处理提供简便的应用基础，大大节省了原来纺锥形的卫星对地覆盖交叠范围在计算以及数据处理上所需较为复杂的计算量。
步骤S105，卫星根据地理位置信息、上行信号频率资源使用信息以及卫星对地覆盖交叠范围，为地面终端分配未存在重复使用的目标频率资源，使得地面终端以目标频率资源进行上行信号的发送。
而当从三个方面获取了地面终端的地理位置信息、卫星自身与相邻卫星共享的上行信号频率资源使用信息、卫星自身与相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围后，则可基于当前信号频率的使用情况，来确定地面终端在当前地理位置向天上卫星发送上行信号时可以使用的目标频率资源。
该目标频率资源，可以理解的是，未存在重复使用的上行信号频率资源，即，与其他正在使用的上行信号频率资源之间不存在同频干扰的频率资源。
作为又一种适于实用的实现方式，分配目标频率资源的过程中，具体可以采用如下策略：
1.若未存在卫星对地覆盖交叠区域，则上行信号频率分配不受地面终端地理位置限制，即，可以使用任意的频率资源；
2.若地面终端位于卫星对地覆盖交叠区域之外，则上行信号频率分配不受地面终端的位置限制，即，可以使用任意的频率资源；
3.若地面终端位于卫星对地覆盖交叠区域之内，则上行信号频率分配中采用对应已使用频率资源以外的频率资源，即，可以使用已经造成卫星对地覆盖区域交叠的、两卫星已使用的频率资源之外的频率资源。
可以看出，对于上述策略，具体限定了实际应用中可能存在的三大类情况，从而为目标频率资源的分配，提供了具体的实现方案。
其中，对于该目标频率资源的分配处理，既可以仅是太空中卫星本地为地面终端分配其可使用的频率资源的处理，即，处于还未通知到地面终端的阶段，后续可通知到地面终端；或者，还可以是太空中卫星本地为地面终端分配其可使用的频率资源，并通知到地面终端，其具体的设置，可随实际情况调整，在此不做具体限定。
总体来说，对于上述内容，针对于同频干扰的问题，本申请由卫星一方面获取卫星之间实时共享的上行信号频率资源使用信息，另一方面又通过确定自身以及相邻卫星两者的星下点位置、对地覆盖范围，来确定自身与相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围，又一方面获取地面终端的地理位置信息，结合三者，为地面终端分配适配的、未存在重复使用的目标频率资源，从而地面终端在向卫星发送上行信号时，可有效避免同频干扰。
且在为地面终端分配频率资源的过程中，本申请既未涉及到开关卫星波束导致开关机过于频繁、星座卫星能源消耗失衡的问题，此外，即使地面终端处于高纬度或者反向缝地区，也可有效避免同频干扰问题，从而较佳地解决了低轨星座的卫星上行信号的同频干扰问题。
以上是本申请提供基于低轨星座的上行干扰规避方法的介绍，为便于更好的实施本申请提供的基于低轨星座的上行干扰规避方法，本申请还从功能模块角度提供了一种基于低轨星座的上行干扰规避装置。
参阅图5，图5为本申请基于低轨星座的上行干扰规避装置的一种结构示意图，在本申请中，基于低轨星座的上行干扰规避装置500具体可包括如下结构：
接收单元501，用于接收地面终端上报的上行信号频率资源申请请求以及地理位置信息，卫星位于卫星星座中；
获取单元502，用于根据轨道参数以及卫星星历信息，获取与卫星星座中的相邻卫星共享的上行信号频率资源使用信息；
确定单元503，用于根据轨道参数、卫星星历信息以及卫星对地覆盖视场角，确定自身以及相邻卫星两者的星下点位置、对地覆盖范围；
确定单元503，还用于根据自身以及相邻卫星两者的星下点位置、对地覆盖范围，确定自身与相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围；
分配单元504，用于根据地理位置信息、上行信号频率资源使用信息以及卫星对地覆盖交叠范围，为地面终端分配未存在重复使用的目标频率资源，使得地面终端以目标频率资源进行上行信号的发送。
在一种示例性的实现方式中，星下点位置的计算处理中，通过下式计算纬度：
其中，i为轨道倾角，θ为真近点角，i、θ包含在对应的轨道参数中；
通过下式计算经度：
在又一种示例性的实现方式中，卫星对地覆盖范围的计算过程中，通过下式计算卫星对地覆盖区域半中心角α：
β＝90°-α-E，
其中，RE为地球半径，h为卫星高度，E为卫星相对于观察点地平线仰角，β为卫星对地覆盖视场角。
在又一种示例性的实现方式中，卫星对地覆盖交叠范围的计算过程中，设卫星对地覆盖交叠范围为近似的矩形区域，卫星对地覆盖交叠范围在圆弧相交处的两个端点分别为C、D，第一个卫星的星下点位置为对应卫星对地覆盖范围的圆心A，第二个卫星的星下点位置为对应卫星对地覆盖范围的圆心B，圆心A、圆心B构成的直线与卫星对地覆盖交叠范围之间的交点中，靠近圆心A的交点为E，靠近圆心B的交点为F，矩形区域以圆心A与圆心B之间的中点为中心点，四条边的中心点分别为C、D、E、F，通过下式计算卫星对地覆盖交叠范围的第一边长长度：
|EF|＝|AC|+|BC|-|AB|，
通过下式计算对卫星地覆盖交叠范围的第二边长长度：
在又一种示例性的实现方式中，分配目标频率资源的过程中，采用如下策略：
若未存在卫星对地覆盖交叠区域，则上行信号频率分配不受地面终端地理位置限制；
若地面终端位于卫星对地覆盖交叠区域之外，则上行信号频率分配不受地面终端的位置限制；
若地面终端位于卫星对地覆盖交叠区域之内，则上行信号频率分配中采用对应已使用频率资源以外的频率资源。
在又一种示例性的实现方式中，上行信号频率资源使用信息具体通过卫星星座中各卫星之间构建的星间链进行共享，相邻卫星包括与卫星对应的两颗同轨卫星以及两颗异轨卫星。
在又一种示例性的实现方式中，上行信号频率资源使用信息以表格的形式设置，在表中对于不同的频率资源，通过忙碌或者空闲两种状态来指示是否被使用。
本申请还从硬件结构角度提供了一种卫星，参阅图6，图6示出了本申请卫星的一种结构示意图，具体的，本申请卫星可包括处理器601、存储器602以及输入输出设备603，处理器601用于执行存储器602中存储的计算机程序时实现如图1对应实施例中基于低轨星座的上行干扰规避方法的各步骤；或者，处理器601用于执行存储器602中存储的计算机程序时实现如图5对应实施例中各单元的功能，存储器602用于存储处理器601执行上述图1对应实施例中基于低轨星座的上行干扰规避方法所需的计算机程序。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器602中，并由处理器601执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在计算机装置中的执行过程。
卫星可包括，但不仅限于处理器601、存储器602、输入输出设备603。本领域技术人员可以理解，示意仅仅是卫星的示例，并不构成对卫星的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如卫星还可以包括网络接入设备、总线等，处理器601、存储器602、输入输出设备603等通过总线相连。
处理器601可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是卫星的控制中心，利用各种接口和线路连接整个设备的各个部分。
存储器602可用于存储计算机程序和/或模块，处理器601通过运行或执行存储在存储器602内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器602内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器602可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据卫星的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
处理器601用于执行存储器602中存储的计算机程序时，具体可实现以下功能：
接收地面终端上报的上行信号频率资源申请请求以及地理位置信息，卫星位于卫星星座中；
根据轨道参数以及卫星星历信息，获取与卫星星座中的相邻卫星共享的上行信号频率资源使用信息；
根据轨道参数、卫星星历信息以及卫星对地覆盖视场角，确定自身以及相邻卫星两者的星下点位置、对地覆盖范围；
根据自身以及相邻卫星两者的星下点位置、对地覆盖范围，确定自身与相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围；
根据地理位置信息、上行信号频率资源使用信息以及卫星对地覆盖交叠范围，为地面终端分配未存在重复使用的目标频率资源，使得地面终端以目标频率资源进行上行信号的发送。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的基于低轨星座的上行干扰规避装置、卫星及其相应单元的具体工作过程，可以参考如图1对应实施例中基于低轨星座的上行干扰规避方法的说明，具体在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。
为此，本申请提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本申请如图1对应实施例中基于低轨星座的上行干扰规避方法的步骤，具体操作可参考如图1对应实施例中基于低轨星座的上行干扰规避方法的说明，在此不再赘述。
其中，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取记忆体(Random Access Memory，RAM)、磁盘或光盘等。
由于该计算机可读存储介质中所存储的指令，可以执行本申请如图1对应实施例中基于低轨星座的上行干扰规避方法的步骤，因此，可以实现本申请如图1对应实施例中基于低轨星座的上行干扰规避方法所能实现的有益效果，详见前面的说明，在此不再赘述。
以上对本申请提供的基于低轨星座的上行干扰规避方法、装置、卫星以及计算机可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (5)
1.一种基于低轨星座的上行干扰规避方法，其特征在于，所述方法包括：
卫星接收地面终端上报的上行信号频率资源申请请求以及地理位置信息，所述卫星位于卫星星座中；
所述卫星根据轨道参数以及卫星星历信息，获取与所述卫星星座中的相邻卫星共享的上行信号频率资源使用信息；
所述卫星根据所述轨道参数、所述卫星星历信息以及卫星对地覆盖视场角，确定自身以及所述相邻卫星两者的星下点位置、卫星对地覆盖范围；
所述卫星根据所述自身以及所述相邻卫星两者的星下点位置、对地覆盖范围，确定自身与所述相邻卫星之间的卫星对地覆盖交叠范围；
所述卫星根据所述地理位置信息、所述上行信号频率资源使用信息以及所述卫星对地覆盖交叠范围，为所述地面终端分配未存在重复使用的目标频率资源，使得所述地面终端以所述目标频率资源进行上行信号的发送；
所述星下点位置的计算处理中，通过下式计算纬度：
其中，i为轨道倾角，θ为真近点角，i、θ包含在对应的轨道参数中；
通过下式计算经度：
所述卫星对地覆盖范围的计算过程中，通过下式计算卫星对地覆盖区域半中心角α：
β＝90°-α-E，
其中，RE为地球半径，h为卫星高度，E为卫星相对于观察点地平线仰角，β为卫星对地覆盖视场角；
所述卫星对地覆盖交叠范围的计算过程中，设所述卫星对地覆盖交叠范围为近似的矩形区域，所述卫星对地覆盖交叠范围在圆弧相交处的两个端点分别为C、D，第一个卫星的星下点位置为对应卫星对地覆盖范围的圆心A，第二个卫星的星下点位置为对应卫星对地覆盖范围的圆心B，所述圆心A、所述圆心B构成的直线与所述卫星对地覆盖交叠范围之间的交点中，靠近所述圆心A的交点为E，靠近所述圆心B的交点为F，所述矩形区域以所述圆心A与所述圆心B之间的中点为中心点，四条边的中心点分别为C、D、E、F，通过下式计算所述卫星对地覆盖交叠范围的第一边长长度：
EF＝AC+BC-AB，
通过下式计算所述卫星对地覆盖交叠范围的第二边长长度：
分配所述目标频率资源的过程中，采用如下策略：
若未存在卫星对地覆盖交叠区域，则上行信号频率分配不受地面终端地理位置限制；
若所述地面终端位于所述卫星对地覆盖交叠区域之外，则所述上行信号频率分配不受所述地面终端的位置限制；
若所述地面终端位于所述卫星对地覆盖交叠区域之内，则所述上行信号频率分配中采用对应已使用频率资源以外的频率资源。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行信号频率资源使用信息具体通过所述卫星星座中各卫星之间构建的星间链进行共享，所述相邻卫星包括与所述卫星对应的两颗同轨卫星以及两颗异轨卫星。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行信号频率资源使用信息以表格的形式设置，在表中对于不同的频率资源，通过忙碌或者空闲两种状态来指示是否被使用。
4.一种卫星，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时执行如权利要求1至3任一项所述的方法。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行权利要求1至3任一项所述的方法。
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