CN114598380B - Ngso卫星星座系统下行最差几何形状确定方法和装置 - Google Patents

Ngso卫星星座系统下行最差几何形状确定方法和装置 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法和装置，其中，该方法包括：确定NGSO卫星位置在地面的视区范围；在视区范围内确定多个GSO地球站位置；对于多个GSO地球站位置中的每个GSO地球站位置：在GSO轨位弧段上，确定使得GSO地球站位置指向GSO轨位与GSO地球站位置指向该NGSO卫星位置之间的偏轴角最小的GSO轨位，基于GSO轨位和GSO地球站位置确定该NGSO卫星位置对GSO地球站位置的下行等效功率通量密度(EPFD)；确定多个GSO地球站位置中下行EPFD最大的GSO地球站位置，作为该NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置。通过本公开可确定NGSO卫星位置的最差GSO地球站位置及相应的下行EPFD。

Description

NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法和装置
技术领域
本公开涉及通信领域，尤其涉及一种NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法和装置。
背景技术
根据《无线电规则》第22条的要求非静止地球轨道(non-geostationary orbit，简称为NGSO)卫星星座系统需保护静止地球轨道(geostationary orbit，简称为GSO)卫星，即NGSO卫星星座下行等效功率通量密度(Equivalent Power Flux Density，简称为EPFD)不能超出要求的限值。下行EPFD为NGSO卫星下行信号对GSO下行信号的干扰。
发明内容
本公开提供了一种NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法和装置，以确定NGSO卫星星座系统下行最差几何形状。
根据本公开的一方面，提供了一种NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法，包括：确定NGSO卫星位置在地面的视区范围；在视区范围内确定多个GSO地球站位置；对于多个GSO地球站位置中的每个GSO地球站位置：在GSO轨位弧段上，确定使得GSO地球站位置指向GSO轨位与GSO地球站位置指向该NGSO卫星位置之间的偏轴角最小的GSO轨位，基于GSO轨位和GSO地球站位置确定该NGSO卫星位置对GSO地球站位置的下行等效功率通量密度EPFD；确定多个GSO地球站位置中下行EPFD最大的GSO地球站位置，作为该NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置。
在一些实施例中，在视区范围内确定多个GSO地球站位置，包括：以预设步进对视区范围进行栅格化，得到多个栅格点，以多个栅格点作为GSO地球站位置，其中，每个栅格点表示为(Φ，θ)，Φ表示NGSO卫星位置指向栅格点与指向上述NGSO卫星位置对应星下点之间的夹角，θ表示栅格点的方位角。
在一些实施例中，在视区范围内确定多个GSO地球站位置，还包括：在视区范围内，确定使得NGSO卫星位置的通信仰角为最低通信仰角且对GSO弧段的偏轴角为零或者[-α0，α0]的位置，其中，α0为干扰规避角；从多个栅格点中排除该位置。
在一些实施例中，基于GSO轨位和GSO地球站位置确定NGSO卫星位置对GSO地球站位置的下行EPFD，包括：确定GSO地球站位置对应的(α,ΔL)，其中，α表示GSO地球站位置指向GSO轨位与GSO地球站位置指向NGSO卫星位置之间的偏轴角，ΔL表示GSO轨位与NGSO卫星位置之间的经度差值；根据功率通量密度包络确定NGSO卫星位置在(α,ΔL)方向上的功率通量密度；根据GSO轨位确定GSO地球站位置在NGSO卫星位置方向上的接收增益；确定NGSO卫星位置对GSO地球站位置的下行EPFD为接收增益与功率通量密度之和。
在一些实施例中，NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法，还包括：对于NGSO卫星星座系统的至少部分NGSO轨道中的每个NGSO轨道，以预设纬度步进在NGSO轨道上确定多个NGSO卫星位置；确定每个NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置及相应的下行EPFD，得到每个NGSO卫星位置对应的位置对及相应的下行EPFD，至少部分NGSO轨道对应多个位置对；确定多个位置对中具有最大下行EPFD的位置对，作为NGSO卫星星座系统的最差位置对。
在一些实施例中，NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法，还包括：如果存在至少两个位置对相应的下行EPFD相等且为最大值，确定NGSO卫星角速度最小的位置对，以作为NGSO卫星星座系统的最差位置对。
根据本公开的另一方面，提供了一种NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定装置，包括：第一确定模块，用于确定NGSO卫星位置在地面的视区范围；第二确定模块，用于在视区范围内确定多个GSO地球站位置；第三确定模块，用于对于多个GSO地球站位置中的每个GSO地球站位置：在GSO轨位弧段上，确定使得GSO地球站位置指向GSO轨位与GSO地球站位置指向NGSO卫星位置之间的偏轴角最小的GSO轨位，基于GSO轨位和GSO地球站位置确定NGSO卫星位置对GSO地球站位置的下行等效功率通量密度EPFD；第四确定模块，用于确定多个GSO地球站位置中下行EPFD最大的GSO地球站位置，作为NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置。
在一些实施例中，NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定装置，还包括：第五确定模块，用于对于NGSO卫星星座系统的至少部分NGSO轨道中的每个NGSO轨道，以预设纬度步进在NGSO轨道上确定多个NGSO卫星位置；第六确定模块，用于确定每个NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置及相应的下行EPFD，得到每个NGSO卫星位置对应的位置对及相应的下行EPFD，至少部分NGSO轨道对应多个位置对；第七确定模块，用于确定多个位置对中具有最大下行EPFD的位置对，作为NGSO卫星星座系统的最差位置对。
根据本公开的又一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；以及存储程序的存储器，其中，程序包括指令，指令在由处理器执行时使处理器执行本公开任意实施例的方法。
根据本公开的再一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，计算机指令用于使计算机执行本公开任意实施例的方法。
本公开实施例中提供的一个或多个技术方案，可确定NGSO卫星位置的最差GSO地球站位置及相应的下行EPFD。
附图说明
在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：
图1示出了根据本公开示例性实施例的NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法的流程图；
图2示出了根据本公开示例性实施例的NGSO卫星位置的视区范围的示意图；
图3示出了根据本公开示例性实施例的NGSO卫星位置的视区范围内栅格点的示意图；
图4示出了根据本公开示例性实施例的NGSO卫星位置的视区范围内的特殊栅格点的示意图；
图5示出了根据本公开示例性实施例的偏轴角的示意图；
图6示出了根据本公开示例性实施例的NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法的另一流程图；
图7示出了根据本公开示例性实施例的NGSO卫星方位俯仰的示意图；
图8示出了根据本公开示例性实施例的NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定装置的示意性框图；
图9示出了能够用于实现本公开的实施例的示例性电子设备的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
以下参照附图描述本公开的方案。
图1示出了根据本公开示例性实施例的NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法的流程图，该方法能够确定NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置，如图1所示，该方法包括步骤S101至步骤S104。
步骤S101，确定NGSO卫星位置在地面的视区范围。
作为一种实施方式，在步骤S101中，根据NGSO卫星位置和NGSO卫星星座系统的最低通信仰角，确定该NGSO卫星位置在地面上的覆盖范围，即视区范围。如图2所示，该范围可用Φ和θ两个参量表示，Φ表示NGSO卫星(SatNGSO)指向某地面点与指向星下点之间的夹角，θ表示某地面点的方位角，示例性的以正南为-π/2。
Φ0表示NGSO卫星指向某地面点与指向星下点之间的最大夹角值。通常，视区范围为Φ0限定的圆形区域。示例性的，Φ0可通过以下方式确定：其中，ε为NGSO卫星的最小通信仰角，由操作参数规定，Re为地球半径，rsat为NGSO卫星到地球地心的距离。
步骤S102，在视区范围内确定多个GSO地球站位置。
在步骤S102中，可在NGSO卫星位置的视区范围内确定多个GSO地球站位置。多个地球站位置可包括可能的GSO地球站位置，也可包括实际的GSO地球站位置。在步骤S102中，可遍历NGSO卫星位置的视区范围，得到视区范围内的多个位置，将该多个位置中的至少部分位置作为GSO地球站位置。
作为一种实施方式，在步骤S102中，以预设步进对NGSO卫星位置的视区范围进行栅格化，得到多个栅格点，以多个栅格点作为GSO地球站位置，其中，如图3所示，每个栅格点表示为(Φ，θ)，Φ表示NGSO卫星位置指向栅格点与指向NGSO卫星位置对应星下点之间的夹角，θ表示栅格点的方位角。其中，Φ的取值范围为0至Φ0，Φ0为NGSO卫星位置指向栅格点与指向NGSO卫星位置对应星下点之间的最大夹角，也就是视区范围的边界Φ0。
作为一种示例，上述预设步进包括Φ的步进(称为Φ步进值)和θ的步进(称为θ步进值)。示例性的Φ的步进可设置为0.1°，取值范围为0.1°至Φ0，其中Φ0表示视区范围内Φ的最大值。θ的步进可与Φ正相关，并可设置最小值，即Φ越大，θ的步进越大，且至少等于最小值。示例性的θ的步进为Max(16,2π*Φ/Φ步进值)，θ的取值范围为-π/2至3π/2(如果视区范围对称，则最大取值设置为π/2)。
作为一种实施方式，在步骤S102中，还包括在NGSO卫星位置的视区范围内，确定使得NGSO卫星位置的通信仰角为最低通信仰角且对GSO弧段的偏轴角α为零或者[-α0，α0]的位置，从多个栅格点中排除确定得到的该位置，其中，α0为干扰规避角，如图4所示。
对于每个栅格点(Φ，θ)，转换为经纬度坐标。GSO地球站位置包括经度和纬度。
步骤S103，对于多个GSO地球站位置中的每个GSO地球站位置：在GSO轨位弧段上，确定使得GSO地球站位置指向GSO轨位与GSO地球站位置指向上述NGSO卫星位置之间的偏轴角最小的GSO轨位，基于GSO轨位和GSO地球站位置确定NGSO卫星位置对GSO地球站位置的下行EPFD。
在步骤S103中，确定上述NGSO卫星位置对每个GSO地球站位置的下行EPFD。其中，在使得GSO地球站位置指向GSO轨位与GSO地球站位置指向NGSO卫星位置之间的偏轴角最小的GSO轨位，NGSO卫星位置对GSO地球站位置下行干扰最大。在确定得到GSO轨位后，可基于GSO轨位和GSO地球站位置确定NGSO卫星位置对GSO地球站位置的下行EPFD，本实施例对下行EPFD的确定方法不作限定。
作为一种实施方式，在步骤S103中，基于GSO轨位和GSO地球站位置确定NGSO卫星位置对GSO地球站位置的下行EPFD，包括：确定GSO地球站位置对应的(α,ΔL)，其中，如图5所示，α表示GSO地球站位置指向GSO轨位与GSO地球站位置指向NGSO卫星位置之间的偏轴角，ΔL表示GSO轨位与NGSO卫星位置之间的经度差值；根据功率通量密度(PFD)包络确定NGSO卫星位置在(α,ΔL)方向上的功率通量密度；根据GSO轨位确定GSO地球站位置在NGSO卫星位置方向上的接收增益，接收增益为α的函数，可表示为G(α)；确定NGSO卫星位置对GSO地球站位置的下行EPFD为接收增益与功率通量密度之和。
步骤S104，确定多个GSO地球站位置中下行EPFD最大的GSO地球站位置，作为上述NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置。
在步骤S104中，在NGSO卫星位置的视区范围内的多个GSO地球站位置中，确定出使得下行EPFD最大的GSO地球站位置，作为NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置。也就是说，该NGSO卫星位置对该GSO地球站位置下行干扰最大。由此，得到NGSO卫星位置与最差GSO地球站位置的对应关系和相应的下行EPFD。其中，基于前述步骤S103可知，NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置，还对应于相应的GSO轨位。也就是说，确定得到NGSO卫星位置、GSO地球站和GSO轨位三者的位置关系，以及对应的下行EPFD。在GSO卫星在该GSO轨位时，NGSO卫星位于该NGSO卫星位置对该GSO地球站位置的GSO地球站造成的干扰最大。
在一些实施例中，可确定NGSO卫星星座系统中多个NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置，在本文中，每个NGSO卫星位置及其对应的最差GSO地球站位置被称为位置对，也就是说位置对包括NGSO卫星位置及其对应的最差GSO地球站位置。进一步的，基于NGSO卫星星座系统中多个NGSO卫星位置对应的多个位置对，确定出NGSO卫星星座系统对应的最差位置对和最差位置对对应的下行EPFD。
图6示出了根据本公开示例性实施例的NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法的另一流程图，如图6所示，该方法包括步骤S601至步骤S603。
步骤S601，对于NGSO卫星星座系统的至少部分NGSO轨道中的每个NGSO轨道，以预设纬度步进在NGSO轨道上确定多个NGSO卫星位置。
在步骤S601中，NGSO卫星位置可包括纬度、经度和高度。其中，高度为距离地面或地心的高度。
NGSO卫星星座系统可包括多个NGSO轨道，NGSO卫星在NGSO轨道上运行。在NGSO轨道上，NGSO卫星可向地球站发送无线信号，此时NGSO卫星发送的无线信号可能干扰GSO地球站。由NGSO卫星到地球站之间的无线链路称为下行链路。
作为一种实施方式，对NGSO卫星星座系统的所有NGSO轨道的NGSO卫星位置进行遍历，得到多个NGSO卫星位置。作为一种示例，针对每个NGSO轨道，根据NGSO轨道的倾角i确定该NGSO轨道对应的纬度范围，以预设纬度步进(例如0.1°)进行纬度遍历，对于NGSO轨道上遍历的纬度，确定NGSO卫星位置，NGSO卫星位置包括经度、纬度和高度。作为一个例子，NGSO轨道为相对于赤道倾角为i的圆形或椭圆形，以预设纬度步进(例如0.1°)在圆形或椭圆形上选择位置，确定位置的纬度、经度和高度。
在本实施例中，可根据精度设置进行遍历的纬度步进，纬度步进越小，得到的NGSO卫星位置越密集，相应的精度越高；纬度步进越大，得到的NGSO卫星位置越分散，相应的精度越低。
步骤S602，确定每个NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置及相应的下行EPFD，得到每个NGSO卫星位置对应的位置对及相应的下行EPFD，至少部分NGSO轨道对应多个位置对。
在步骤S602中，采用图1所示的方法确定每个NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置及相应的下行EPFD，如前所述，NGSO卫星位置及其对应的最差GSO地球站位置被称为位置对。步骤S601确定的多个NGSO卫星位置对应多个位置对，该多个NGSO卫星位置属于NGSO卫星星座系统的至少部分NGSO轨道，由此得到NGSO卫星星座系统的至少部分NGSO轨道对应的多个位置对。每个位置对对应于一个下行EPFD。
步骤S603，确定多个位置对中具有最大下行EPFD的位置对，以作为NGSO卫星星座系统的最差位置对。
在步骤S602中确定得到每个位置对对应的下行EPFD。在步骤S603中，确定多个位置对中具有最大下行EPFD的位置对，将该位置对作为NGSO卫星星座系统的最差位置对。可限定NGSO卫星星座系统的所有卫星的下行EPFD小于该最差位置对对应的下行EPFD，以避免NGSO卫星对GSO地球站的下行干扰。
在一些实施例中，如果存在至少两个位置对相应的下行EPFD相等且为最大值，确定NGSO卫星角速度最小的位置对，作为NGSO卫星星座系统的最差位置对。其中，不同NGSO卫星位置或不同NGSO轨道对应的同一NGSO卫星位置上，NGSO卫星的角速度不同，NGSO卫星的角速度越小，NGSO卫星经过NGSO卫星位置是所需时间越长，相应的对GSO地球站位置的影响越大。
下面对本公开实施例的一种示例进行描述。
在该示例中，假设NGSO卫星星座系统中每条NGSO轨道上的NGSO卫星参数都一样，对所有NGSO轨道进行遍历。针对每个NGSO轨道，根据轨道倾角i确定该轨道对应的纬度范围，以0.1°为步进进行纬度遍历。针对当前遍历的NGSO轨道和纬度，计算NGSO卫星的位置(简称为NGSO卫星位置)，NGSO卫星位置包括：经度、纬度和高度。在该示例中，对于圆形轨道和椭圆轨道，求解方式稍有不同。
对于圆形轨道，根据下面的公式求得NGSO卫星在当前纬度与近地点的真近角点v：
其中，lat为NGSO卫星的纬度，w为NGSO卫星的近地点角距(可从NGSO卫星系统参数获取)，i为卫星轨道面相对于赤道面的倾角(可从NGSO卫星系统参数获取)。
对于椭圆轨道，根据下面的公式求得NGSO卫星在当前纬度与近地点的真近角点v，
M＝E-esinE；
其中，E为卫星的偏近角点，M为卫星的平均近角点，e为偏心率。
通过从0到360度进行遍历M，之后由M使用二分法计算E，再计算出v，通过下面的公式计算出NGSO卫星的笛卡尔坐标：
其中，a为NGSO卫星的长半轴。
再用下面给出的NGSO的经纬度计算公式计算出纬度，与当前纬度进行对比，如果不同，继续遍历M。
NGSO的经纬度(long，lat)计算公式：
判断该NGSO卫星的高度是否高于NGSO星座系统的最低运行高度，如果是则继续下一步，如果不是，则跳出循环遍历下一个纬度步进。
根据NGSO卫星位置和NGSO系统最低通信仰角，计算该NGSO卫星位置在地面上的覆盖范围，即视区范围，该范围用Φ和θ两个参量表示，Φ表示NGSO卫星指向某地面点与指向星下点之间的夹角，θ表示某地面点的方位角，正南为-π/2。
在NGSO卫星位置的视区范围内，以Φ和θ两个变量进行栅格化，得到所有栅格点；同时计算满足NGSO通信仰角为最低通信仰角、GSO弧段偏轴角α为零或者±α0的特殊点，将特殊点从栅格点从排除，剩余的栅格点作为GSO地球站潜在受扰点，即GSO地球站位置。
视区范围栅格化方法和特殊点的计算过程如下：
视区范围的栅格化中，以Φ和θ两个变量进行栅格化。Φ的步进为0.1°，取值范围为0.1°至Φ0，其中Φ0表示视区范围内Φ值最大值；Φ0值的求解公式为：其中，ε为最小仰角，由操作参数规定，Re为地球半径，rsat为NGSO卫星到地球地心的距离。θ的步进可为(但不限于此)Max(16,2π*Φ/Φ步进值)，θ的取值范围为-π/2至3π/2(如果视区范围对称，则最大取值设置为π/2)。通过Φ和θ两轮循环，完成对卫星视区范围的栅格化。
确定特殊点。针对每个纬度、Φ步进，搜寻θ，满足该点对NGSO卫星的通信仰角为最低通信仰角，同时该点对GSO弧段的偏轴角α等于0或者±α0，由此在NGSO卫星的纬度以及视场的Φ确定的情况下，寻找θ，使得Φ和θ确定的点的仰角为最小仰角且排他角为0或者±α0的点。针对每个纬度步进，搜寻Φ和θ，满足该点对NGSO卫星的通信仰角为最低通信仰角，同时该点对GSO弧段的偏轴角α等于0或者±α0，由此在只确定卫星纬度的情况下，搜索Φ和θ，使得与地球确定的交点满足仰角为最小仰角且排他角为0或者±α0。
θ取固定值±π/2，搜寻纬度值和Φ值，满足该点对NGSO卫星的通信仰角为最低通信仰角，同时该点对GSO弧段的偏轴角α等于0或者±α0，由此当视场的θ角为±90°的情况下，寻找卫星纬度和Φ，使得Φ和θ与地球交点的仰角为最小仰角且排他角为0或者±α0的点。
针对潜在受扰点(即GSO地球站位置)求解EPFD值，包括如下过程：
对于每个地面栅格点(Φ，θ)，转换为经纬度坐标，进而计算栅格点指向NGSO卫星的方位(AZ)、俯仰角(EL)；
计算该栅格点的经纬度坐标计算对应的(α,ΔL)，计算过程如下：
在GSO轨位弧段上可以1e-5度(但不限于此)进行GSO轨位(及GSO卫星位置)遍历，GSO地球站位置为(Lon，Lat)，从而可以获取GSO地球站位置至GSO轨位的向量以及GSO地球站位置至NGSO卫星位置的向量，从而得到偏轴角α(下图5)，ΔL为GSO轨位的经度减NGSO卫星位置的经度(下图7)，遍历GSO轨位弧段获得最小的α及相应的ΔL。
根据GSO地球站位置，获取该GSO地球站位置对NGSO卫星位置的最小通信仰角和干扰规避角α0。
该GSO地球站位置指向GSO卫星，求解该GSO地球站位置在NGSO卫星位置方向上的接收增益G(α)。其中，GSO地球站天线由业务类型决定，如果为卫星固定业务(FSS)则参考ITU-R S.1428，如果为卫星广播业务(BSS)则参考ITU-R BO.1443；卫星业务类型和天线口径对应不同的EPFD限值，相应对应关系参考无线电规则22条。
根据PFD包络，采用双线性插值法计算NGSO卫星位置在(α,ΔL)方向上的PFD值。
检查该GSO地球站位置对NGSO卫星位置的通信仰角和干扰规避角是否满足限值，如果满足，则确定EPFD(Φ，θ)＝PFD+G(α)。其中G为NGSO的天线增益，由天线方向图与偏轴角可以得到。
遍历所有NGSO卫星位置和GSO地球站位置的EPFD值，筛选满足以下条件的点：a)EPFD(Φ，θ)值最大；b)多点同时满足a时，计算点NGSO卫星的角速度，选择NGSO角速度小的。确认筛选出的NGSO卫星位置所在轨道、纬度，地面点(Φ，θ)，作为最差几何形状位置。
图8示出了根据本公开示例性实施例的NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定装置的示意性框图，如图8所示，该装置包括：第一确定模块810，用于确定NGSO卫星位置在地面的视区范围；第二确定模块820，与第一确定模块810相连，用于在视区范围内确定多个GSO地球站位置；第三确定模块830，与第二确定模块820相连，用于对于多个GSO地球站位置中的每个GSO地球站位置：在GSO轨位弧段上，确定使得GSO地球站位置指向GSO轨位与GSO地球站位置指向NGSO卫星位置之间的偏轴角最小的GSO轨位，基于GSO轨位和GSO地球站位置确定NGSO卫星位置对GSO地球站位置的下行等效功率通量密度EPFD；第四确定模块840，与第三确定模块830相连，用于确定多个GSO地球站位置中下行EPFD最大的GSO地球站位置，作为NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置。
在一些实施例中，NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定装置，还包括：第五确定模块，用于对于NGSO卫星星座系统的至少部分NGSO轨道中的每个NGSO轨道，以预设纬度步进在NGSO轨道上确定多个NGSO卫星位置；第六确定模块，用于确定每个NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置，得到至少部分NGSO轨道对应的多个位置对；第七确定模块，用于确定多个位置对中具有最大下行EPFD的位置对，以作为NGSO卫星星座系统的最差位置对。
在一些实施例中，第七确定模块用于：如果存在至少两个位置对相应的下行EPFD相等且为最大值，确定NGSO卫星角速度最小的位置对，以作为NGSO卫星星座系统的最差位置对。
在一些实施例中，第一确定模块810用于：以预设步进对视区范围进行栅格化，得到多个栅格点，以多个栅格点作为GSO地球站位置，其中，每个栅格点表示为(Φ，θ)，Φ表示NGSO卫星位置指向栅格点与指向NGSO卫星位置对应星下点之间的夹角，θ表示栅格点的方位角。
在一些实施例中，第一确定模块810用于：在视区范围内，确定使得NGSO卫星位置的通信仰角为最低通信仰角且对GSO弧段的偏轴角α为零或者±α0的位置，其中，α0为干扰规避角；从多个栅格点中排除位置。
在一些实施例中，第三确定模块830用于：确定GSO地球站位置对应的(α,ΔL)，其中，α表示GSO地球站位置指向GSO轨位与GSO地球站位置指向NGSO卫星位置之间的偏轴角，ΔL表示GSO轨位与NGSO卫星位置之间的经度差值；根据功率通量密度包络确定NGSO卫星位置在(α,ΔL)方向上的功率通量密度；根据GSO轨位确定GSO地球站位置在NGSO卫星位置方向上的接收增益；确定NGSO卫星位置对GSO地球站位置的下行EPFD为接收增益与功率通量密度之和。
本公开示例性实施例还提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器。所述存储器存储有能够被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序在被所述至少一个处理器执行时用于使所述电子设备执行根据本公开实施例的方法。
本公开示例性实施例还提供一种存储有计算机程序的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机程序在被计算机的处理器执行时用于使所述计算机执行根据本公开实施例的方法。
本公开示例性实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，所述计算机程序在被计算机的处理器执行时用于使所述计算机执行根据本公开实施例的方法。
参考图9，现将描述可以作为本公开的服务器或客户端的电子设备900的结构框图，其是可以应用于本公开的各方面的硬件设备的示例。电子设备旨在表示各种形式的数字电子的计算机设备，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图9所示，电子设备900包括计算单元901，其可以根据存储在只读存储器(ROM)902中的计算机程序或者从存储单元908加载到随机访问存储器(RAM)903中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 903中，还可存储设备900操作所需的各种程序和数据。计算单元901、ROM 902以及RAM 903通过总线904彼此相连。输入/输出(I/O)接口905也连接至总线904。
电子设备900中的多个部件连接至I/O接口905，包括：输入单元906、输出单元907、存储单元908以及通信单元909。输入单元906可以是能向电子设备900输入信息的任何类型的设备，输入单元906可以接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置和/或功能控制有关的键信号输入。输出单元907可以是能呈现信息的任何类型的设备，并且可以包括但不限于显示器、扬声器、视频/音频输出终端、振动器和/或打印机。存储单元904可以包括但不限于磁盘、光盘。通信单元909允许电子设备900通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据，并且可以包括但不限于调制解调器、网卡、红外通信设备、无线通信收发机和/或芯片组，例如蓝牙TM设备、WiFi设备、WiMax设备、蜂窝通信设备和/或类似物。
计算单元901可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元901的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元901执行上文所描述的各个方法和处理。例如，在一些实施例中，NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元908。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 902和/或通信单元909而被载入和/或安装到电子设备900上。在一些实施例中，计算单元901可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
如本公开使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(PLD))，包括，接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。

Claims (10)

1.一种非静止地球轨道NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法，几何形状是指NGSO卫星位置、静止地球轨道GSO地球站和GSO轨位之间的位置关系，其特征在于，所述方法包括：
确定NGSO卫星位置在地面的视区范围；
在所述视区范围内确定多个GSO地球站位置；
对于所述多个GSO地球站位置中的每个GSO地球站位置：在GSO轨位弧段上，确定使得所述GSO地球站位置指向GSO轨位与所述GSO地球站位置指向所述NGSO卫星位置之间的偏轴角最小的GSO轨位，基于所述GSO轨位和所述GSO地球站位置确定所述NGSO卫星位置对所述GSO地球站位置的下行等效功率通量密度EPFD；
确定所述多个GSO地球站位置中下行EPFD最大的GSO地球站位置，作为所述NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置。
2.如权利要求1所述的NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法，其特征在于，所述在所述视区范围内确定多个GSO地球站位置，包括：
以预设步进对所述视区范围进行栅格化，得到多个栅格点，以所述多个栅格点作为GSO地球站位置，其中，每个所述栅格点表示为（Φ，θ），Φ表示所述NGSO卫星位置指向栅格点与指向所述NGSO卫星位置对应星下点之间的夹角，θ表示栅格点的方位角。
3.如权利要求2所述的NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法，其特征在于，所述在所述视区范围内确定多个GSO地球站位置，还包括：
在所述视区范围内，确定使得所述NGSO卫星位置的通信仰角为最低通信仰角且对GSO轨位弧段的偏轴角为零或者属于区间[-α0，α0]中的位置，其中，α0为干扰规避角；
从所述多个栅格点中排除所述位置。
4.如权利要求1所述的NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法，其特征在于，基于所述GSO轨位和所述GSO地球站位置确定所述NGSO卫星位置对所述GSO地球站位置的下行EPFD，包括：
确定所述GSO地球站位置对应的(α,ΔL)，其中，α表示所述GSO地球站位置指向所述GSO轨位与所述GSO地球站位置指向所述NGSO卫星位置之间的偏轴角，ΔL表示所述GSO轨位与所述NGSO卫星位置之间的经度差值；
根据功率通量密度包络确定所述NGSO卫星位置在(α,ΔL)方向上的功率通量密度；
根据所述GSO轨位确定所述GSO地球站位置在所述NGSO卫星位置方向上的接收增益；
确定所述NGSO卫星位置对所述GSO地球站位置的下行EPFD为所述接收增益与所述功率通量密度之和。
5.如权利要求1所述的NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法，其特征在于，还包括：
对于NGSO卫星星座系统的至少部分NGSO轨道中的每个NGSO轨道，以预设纬度步进在所述NGSO轨道上确定多个NGSO卫星位置；
确定每个所述NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置及相应的下行EPFD，得到每个NGSO卫星位置对应的位置对及相应的下行EPFD，所述至少部分NGSO轨道对应多个位置对；
确定所述多个位置对中具有最大下行EPFD的位置对，作为所述NGSO卫星星座系统的最差位置对。
6.如权利要求5所述的NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定方法，其特征在于，还包括：
如果存在至少两个位置对相应的下行EPFD相等且为最大值，确定NGSO卫星角速度最小的位置对，以作为所述NGSO卫星星座系统的最差位置对。
7.一种非静止地球轨道NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定装置，几何形状是指NGSO卫星位置、静止地球轨道GSO地球站和GSO轨位之间的位置关系，其特征在于，所述装置包括：
第一确定模块，用于确定NGSO卫星位置在地面的视区范围；
第二确定模块，用于在所述视区范围内确定多个GSO地球站位置；
第三确定模块，用于对于所述多个GSO地球站位置中的每个GSO地球站位置：在GSO轨位弧段上，确定使得所述GSO地球站位置指向GSO轨位与所述GSO地球站位置指向所述NGSO卫星位置之间的偏轴角最小的GSO轨位，基于所述GSO轨位和所述GSO地球站位置确定所述NGSO卫星位置对所述GSO地球站位置的下行等效功率通量密度EPFD；
第四确定模块，用于确定所述多个GSO地球站位置中下行EPFD最大的GSO地球站位置，作为所述NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置。
8.如权利要求7所述的NGSO卫星星座系统下行最差几何形状确定装置，其特征在于，还包括：
第五确定模块，用于对于NGSO卫星星座系统的至少部分NGSO轨道中的每个NGSO轨道，以预设纬度步进在所述NGSO轨道上确定多个NGSO卫星位置；
第六确定模块，用于确定每个所述NGSO卫星位置对应的最差GSO地球站位置及相应的下行EPFD，得到每个NGSO卫星位置对应的位置对及相应的下行EPFD，所述至少部分NGSO轨道对应多个位置对；
第七确定模块，用于确定所述多个位置对中具有最大下行EPFD的位置对，作为所述NGSO卫星星座系统的最差位置对。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
存储器；以及
存储在存储器上并可以在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根据权利要求1-6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行以实现根据权利要求1-6中任一项所述的方法的步骤。
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