CN114826368B - Ngso卫星星座系统上行最差几何形状确定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法和装置，该NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法，包括：确定GSO轨位的视区范围内的多个典型地球站位置；对于多个典型地球站位置中的每个典型地球站位置：确定典型地球站位置指向GSO轨位的最小偏轴角，根据最小偏轴角确定典型地球站位置对应的上行EPFD；确定多个典型地球站位置中上行EPFD最大的典型地球站位置，以作为对该GSO轨位干扰最大的典型地球站位置。本公开的一个或多个技术方案，可以确定NGSO卫星星座系统中地球站位置的上行最差几何形状，以及相应的最大上行EPFD。

Description

NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法和装置

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种NGSO卫星星座系统上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卫星星座上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。上行EPFD为NGSO卫星地球站上行信号对GSO卫星的干扰。

发明内容

本公开提供了一种NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法和装置，以确定NGSO卫星星座系统上行最差几何形状。

根据本公开的一方面，提供了一种NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法，包括：确定GSO轨位的视区范围内的多个典型地球站位置；对于多个典型地球站位置中的每个典型地球站位置：确定典型地球站位置指向GSO轨位的最小偏轴角，根据最小偏轴角确定典型地球站位置对应的上行EPFD；确定多个典型地球站位置中上行EPFD最大的典型地球站位置，以作为对GSO轨位干扰最大的典型地球站位置。

根据本公开的另一方面，提供了一种NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定装置，包括：第一确定模块，用于确定GSO轨位的视区范围内的多个典型地球站位置；第二确定模块，用于对多个典型地球站位置中的每个典型地球站位置：确定典型地球站位置指向GSO轨位的最小偏轴角，根据最小偏轴角确定典型地球站位置对应的上行EPFD；第三确定模块，用于确定多个典型地球站位置中上行EPFD最大的典型地球站位置，以作为对GSO轨位干扰最大的典型地球站位置。

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本公开实施例的NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法。

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实施例的NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法。

本公开实施例中提供的一个或多个技术方案，可以确定NGSO卫星星座系统地球站位置的上行最差几何形状，以及相应的最大上行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一种NGSO卫星星座系统上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另一种NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法的流程图；

图3示出了根据本公开示例性实施例的又一种NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法的流程图；

图4示出了根据本公开示例性实施例的GSO卫星的视区范围的示意图；

图5示出了[β₊，β_-]横跨GSO弧时最差几何形状(WCG)示意图；

图6示出了[β₊，β_-]不包括GSO弧时WCG(上行)示意图；

图7示出了[β₊，β_-]不包括GSO弧时WCG(上行)示意图；

图8示出了[β₊，β_-]包括GSO弧WCG(上行)GSO仰角低于NGSO卫星最小仰角示意图

图9示出了根据本公开示例性实施例的NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定装置的示意性框图；

图10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。

本公开实施提供了一种确定NGSO上行最差几何形状的方法，能够确定对GSO卫星轨位干扰最大的NGSO卫星星座典型地球站(Typical Earth Station)位置。图1示出了根据本公开示例性实施例的NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法的流程图，如图1所示，该方法包括步骤S101至步骤S103。

步骤S101，确定GSO轨位的视区范围内的多个典型地球站位置。

典型地球站与特定地球站不同，典型地球站没有确定的位置。因此，在步骤S101中，确定GSO轨位视区范围内的多个典型地球站位置，该多个典型地球站位置为可能的地球站位置。

作为一种实施方式，以GSO轨位星下点为原点，根据到该GSO轨位的最小通信仰角确定GSO轨位的视区平面；以预设间隔在视区平面中生成多个栅格点；确定每个栅格点在地球表面的经度和纬度，以每个栅格点的经度和纬度为典型地球站的位置，得到多个典型地球站位置。

可选地，判断确定得到的多个典型地球站位置是否在NGSO卫星星座的覆盖区内。NGSO卫星星座可覆盖的最北纬度为ES_LATmax，最南纬度为ES_LATmin。可从确定得到的多个典型地球站位置中排出不在NGSO卫星星座覆盖范围内的位置。

步骤S102，对于多个典型地球站位置中的每个典型地球站位置：确定典型地球站位置指向GSO轨位的最小偏轴角，根据最小偏轴角确定典型地球站位置对应的上行EPFD。

典型地球站与NGSO卫星通信，典型地球站位置与NGSO卫星位置构成第一连线，典型地球站位置与GSO轨位构成第二连线，第一连线与第二连线之间的夹角为典型地球站位置指向GSO轨位的偏轴角。典型地球站可覆盖多个NGSO卫星位置，每个NGSO卫星位置对应于一个偏轴角。偏轴角越小，意味着典型地球站的上行信号对该GSO轨位的GSO卫星干扰越大。

确定典型地球站位置指向GSO轨位的最小偏轴角，也就是可能的多个NGSO卫星位置中偏轴角最小的NGSO卫星位置，典型地球站向该NGSO卫星位置发送上行信号时，对该GSO轨位干扰最大。上行EPFD与偏轴角正相关，在步骤S102中，根据最小偏轴角确定典型地球站位置对应的上行EPFD。可确定得到多个典型地球站位置中每个典型地球站位置对应的上行EPFD。

步骤S103，确定多个典型地球站位置中上行EPFD最大的典型地球站位置，以作为对该GSO轨位干扰最大的典型地球站位置。

在步骤S103中，确定得到对步骤S101中GSO轨位干扰最大的典型地球站位置，由此建立起GSO轨位与干扰最大的典型地球站位置的关系，以及该典型地球站位置对应的上行EPFD以及该典型地球站位置指向该GSO轨位的最小偏轴角。

对于GSO轨道上的多个GSO轨位，分别进行步骤S101至步骤S103的过程，可得到GSO轨道上多个轨位中每个GSO轨位与干扰最大的典型地球站位置的关系，以及相应的上行EFPD和最小偏轴角。作为一种实施方式，可以按照预定步长遍历GSO轨道上的GSO轨位，得到各个GSO轨位对应的干扰最大的典型地球站位置，以及相应的上行EFPD和最小偏轴角。

本公开实施提供了一种确定NGSO上行最差几何形状的方法，能够确定每个特定地球站(Specific Earth Station)对GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位。图2示出了根据本公开示例性实施的另一种NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法的流程图，如图2所示，该方法包括步骤S201至步骤S205。

步骤S201，确定特定地球站可视的GSO轨位弧段。

特定地球站的位置已知，在本公开中也称为特定地球站位置，其可包括经度和纬度，例如表示为(106°E，39°N)。

在步骤S201中，确定该特定地球站可视的GSO轨位弧段，例如100°至105°。

步骤S202，在GSO轨位弧段上以预设间隔确定多个GSO轨位。

在步骤S202中，可以预设间隔确定多个GSO轨位，例如，预设间隔为0.1°，本实施对此不作限定。

步骤S203，确定特定地球站指向每个GSO轨位的最小偏轴角。

特定地球站与NGSO卫星通信，特定地球站位置与NGSO卫星位置构成第一连线，特定地球站位置与GSO轨位构成第二连线，第一连线与第二连线之间的夹角为特定地球站位置指向GSO轨位的偏轴角。特定地球站可覆盖多个NGSO卫星位置，每个NGSO卫星位置对应于一个偏轴角。偏轴角越小，意味着特定地球站的上行信号对该GSO轨位的GSO卫星干扰越大。

确定特定地球站位置指向GSO轨位的最小偏轴角，也就是可能的多个NGSO卫星位置中偏轴角最小的NGSO卫星位置，特定地球站在向该NGSO卫星位置发送上行信号时，对该GSO轨位干扰最大。

步骤S204，根据特定地球站指向每个GSO轨位的最小偏轴角，确定特定地球站对每个GSO轨位的最大上行EPFD。

上行EPFD与偏轴角正相关，在步骤S204中，根据最小偏轴角确定特定地球站位置对应的上行EPFD。可确定得到特定地球站位置对步骤S202中每个GSO轨位对应的上行EPFD。

步骤S205，确定多个GSO轨位中具有最大上行EPFD的GSO轨位，以作为特定地球站对GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位。

在步骤S205中，确定得到特定地球站对其可视的GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位，由此建立特定地球站与GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位的对应关系，以及该特定地球站指向该GSO轨位的最小偏轴角、该特定地球站对该GSO轨位的最大上行EPFD。

对于多个特定地球站，可分别进行步骤S201至步骤S205，遍历得到每个特定地球站对其可视的GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位，由此建立特定地球站与GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位的对应关系，以及该特定地球站指向该GSO轨位的最小偏轴角、该特定地球站对该GSO轨位的最大上行EPFD。

在图1和图2所示的方法中，基于最小偏轴角确定上行EPFD。最小偏轴角的确定涉及对NGSO卫星位置的遍历，在一些实施例中，对于非重复轨道的NGSO卫星，为了提高计算效率，按照以下方式确定最小偏轴角。在下述描述中，将特定地球站和典型地球站统称为地球站。

确定NGSO卫星星座系统至少部分轨道面中每个轨道面的纬度范围[lat+,lat-]及到轨道高度范围[Rn+,Rn-]。

对于每个轨道面进行如下处理：

以轨道面的lat+为纬度、Rn+为轨道高度和第一预设经度步长确定多个第一NGSO卫星位置，以轨道面的lat-为纬度、Rn-为轨道高度和第二预设经度步长确定多个第二NGSO卫星位置。

确定使得地球站位置(包括特定地球站或确定得到的典型地球站的位置)指向轨道面对应的多个第一NGSO卫星位置与地球站位置指向GSO轨位之间的偏轴角最小的第一NGSO卫星位置及对应的第一偏轴角，分别记为a和β₊。其中，确定地球站位置指向每个第一NGSO卫星位置与地球站位置指向GSO轨位之间的偏轴角，比较多个第一NGSO卫星位置对应的偏轴角，确定最小偏轴角和取得最小偏轴角的第一卫星位置。为了便于描述，该第一卫星位置记为a，该偏轴角记为β₊。

确定使得地球站位置(包括特定地球站或确定得到的典型地球站的位置)指向轨道面对应的多个第二NGSO卫星位置与地球站位置指向GSO轨位之间的偏轴角最小的第二NGSO卫星位置及对应的第二偏轴角，分别记为b和β_-。其中，确定地球站位置指向每个第二NGSO卫星位置与地球站位置指向GSO轨位之间的偏轴角，比较多个第二NGSO卫星位置对应的偏轴角，确定最小偏轴角和取得最小偏轴角的第二卫星位置。为了便于描述，该第二卫星位置记为b，该偏轴角记为β_-。

在确定得到轨道面对应的a和b以及β₊和β_-后，基于a、b、β₊、β_-以及GSO轨位的干扰规避角α₀、a和b的俯仰角和GSO轨位的俯仰角，确定最小偏轴角。

其中：

如果a和b的俯仰角包含GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-中至少之一大于或等于GSO轨位的干扰规避角α₀，确定最小偏轴角为α₀。

如果a和b的俯仰角不包含GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-均大于或等于α₀，确定最小偏轴角为β₊与β_-中较小的角度。

如果a和b的俯仰角不包含GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-中的一个大于α₀另一个小于α₀，确定最小偏轴角为α₀。

如果a和b的俯仰角包含GSO轨位的俯仰角，且GSO轨位的仰角低于NGSO卫星的最小仰角，确定最小偏轴角为最小仰角减去GSO轨位的仰角与α₀中较小的角度。

如果a和b的俯仰角包含GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-均小于α₀，确定a和b无效。

如果a和b的俯仰角不包含GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-均小于α₀，确定a和b无效。

经过上述处理，可确定得到地球站位置对应于多个轨道面的多个最小偏轴角。对于地球站位置，确定其最小偏轴角为至少部分轨道面对应的多个角度中最小的角度。由此，通过几何方法，在不遍历所有可能NGSO卫星位置的情况下，高效地确定得到地球站位置指向GSO轨位的最小偏轴角。

本实施例提供了一种确定NGSO上行最差几何形状的方法，针对重复轨道卫星，能够确定每个特定地球站(Specific Earth Station)对GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位。图3示出了根据本公开示例性实施例的又一种NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法的流程图，如图3所示，该方法包括步骤S301至步骤S305。

步骤S301，确定特定地球站可视的GSO轨位弧段。

步骤S302，在该GSO轨位弧段上以预设间隔确定多个GSO轨位。

在步骤S302中，可以预设间隔确定多个GSO轨位，例如，预设间隔为0.1°，本实施对此不作限定。

步骤S303，以重复轨道周期为遍历总时长并以预设时间步长，遍历NGSO卫星星座系统中每个NGSO卫星的位置。

在步骤S303中，与前述的几何方法不同，由于NGSO卫星为重复轨道卫星，因此可确定NGSO卫星在不同时刻的位置，由此得到多个NGSO卫星的位置。

步骤S304，根据遍历得到的NGSO卫星的位置中特定地球站可视的每个NGSO卫星的位置，确定特定地球站对每个GSO轨位的最大上行EPFD。

在步骤S303中，确定得到NGSO卫星可能的位置。特定地球站与其可视范围内NGSO卫星通信，其上行信号可能干扰GSO轨位上的GSO卫星。因此，在步骤S304中，确定步骤S303中得到的多个NGSO卫星的位置中特定地球站可视的NGSO卫星的位置。

在GSO轨位、特定地球站的位置和NGSO卫星的位置已知的情况下，可以确定得到特定地球站对每个GSO轨位的最大上行EPFD。由此确定的得到特定地球站对GSO轨位弧段上多个GSO轨位的最大上行EPFD。

作为一种实施方式，对于每个NGSO卫星的位置，可确定特定地球站指向该NGSO卫星的位置与特定地球站指向GSO轨位的偏轴角。对于每个GSO轨位，基于特定地球站对应于每个NGSO卫星位置的偏轴角，可确定得到特定地球站对应于该GSO轨位的上行EPFD，比较多个上行EPFD的大小，可确定得到特定地球站对应于该GSO轨位的最大上行EPFD。由此可确定得到多个GSO轨位的最大上行EPFD。

步骤S305，确定多个GSO轨位中具有最大上行EPFD的GSO轨位，以作为特定地球站对GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位。

在步骤S305中，确定特定地球站对GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位，例如，特定地球站可视的GSO轨位弧段为100°至105°，确定得到该特定地球站对103.1°的GSO轨位干扰最大。由此，建立特定地球站与特定地球站对GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位的关联关系，以及特定地球站对该GSO轨位的最大上行EPFD、特定地球站与GSO轨位的位置。

在一些实施例中，并可在所有GSO轨位对应的GSO轨位与干扰最大的地球站位置(包括典型地球站位置和特定地球站位置)的关系中，选择具有最大上行EFPD的GSO轨位及其对应的地球站位置作为NGSO卫星星座系统的最差几何位置，其对应的上行EFPD为NGSO卫星星座系统的最大上行EFPD。

下面对本实施例的一种实施方式进行描述。

在该实施方式中，为了精确高效地计算出NGSO卫星星座上行等效功率通量密度，找出NGSO卫星星座系统对GSO轨位弧或GSO轨位弧段影响最大的位置。

在该实施方式中，寻找NGSO卫星星座系统对GSO卫星造成最大干扰的位置，即在此位置NGSO卫星星座系统与GSO卫星成最差几何形状。通过遍历NGSO卫星星座的运行位置和GSO卫星的运行轨位，计算得出最差几何形状，一方面可以计算出NGSO卫星星座对GSO卫星的最大干扰值，另一方面可以提高计算NGSO卫星星座上行等效功率通量密度限值的效率。

在该实施方式中，根据NGSO卫星星座，判断是其否存在典型地球站，如果存在典型地球站，不管NGSO卫星星座的轨道是重复还是非重复轨道均按照过程1进行最差几何形状的搜索确定。如果不存在典型地球站，判断是否为重复轨道，如果NGSO卫星星座系统是重复轨道，且是特定地球站，则按照过程2进行最差几何形状的搜索确定；若NGSO卫星星座系统是非重复轨道，且是特定地球站，则按照过程3进行最差几何形状的搜索确定。下面分别对过程1至3进行描述。

过程1：确定典型地球站对GSO轨道上多个GSO轨位的影响。通过按照预设间隔(例如0.1°)遍历GSO轨道，得到多个GSO轨位。分别确定每个GSO轨位对应的最大干扰的典型地球站的位置。

1、将NGSO卫星星座系统工作频率f，进行分组。

2、将GSO卫星的星下点设为原点，计算GSO卫星视区范围，如图4所示。GSO卫星为特定GSO轨位的GSO卫星，GSO卫星的星下点为特定GSO轨位下GSO卫星的星下点。在下述说明中简称为GSO卫星和GSO卫星的星下点。

其中，GSO卫星的视区范围采用卫星半视角表示φ₀，视区范围内任意点与GSO卫星连线和GSO卫星与星下点连线的夹角为φ。

通过GSO卫星的最小通信仰角ε，求解φ₀为：其中，R_e为地球半径，R_GSO为GSO卫星半径，ε为GSO卫星的最小通信仰角。

3、遍历GSO卫星的视区范围

以(θ，φ)对视区范围进行遍历，其中φ表示偏轴角，取值范围为0至φ₀，φ₀为视区范围内的最大偏轴角；θ表示GSO卫星指向视区范围内任意点向量的方位角，取值范围为0至360度。

4、计算典型地球站经纬度

(θ，φ)表示GSO卫星到视区范围内某点的指向，该指向与地球表面的交点为典型地球站的位置(Lon，Lat)，其中Lon和Lat分别代表典型地球站所在位置的经纬度。

5、判断典型地球站位置的有效性

得到典型地球站的位置后，判断该典型地球站是否在NGSO卫星星座的覆盖区内(NGSO可覆盖的最北纬度为ES_LATmax，最南纬度为ES_LATmin)，即：

判断ES_LATmin≤Lat≤ES_LATmax，且纬度Lat下同频工作的NGSO卫星数量N_co(Lat)>0；

确定得出的典型地球站位置不满足上述条件时，则对下一个(θ，φ)点进行计算和判断。

6、遍历NGSO卫星位置，寻找到GSO卫星的最小偏轴角

a、确定每个轨道面上NGSO卫星的运行纬度范围(lat+,lat-)及对应的到地心的距离(Rn+,Rn-)；

NGSO卫星运行到+i和-i纬度时，求解其对应的半径Rn+、Rn-，其中i为NGSO轨道面倾角；判断Rn+、Rn-是否高于NGSO星座的最低运行高度。若高于最低运行高度，则保存纬度范围(lat+,lat-)和对应的半径(Rn+,Rn-)，其中lat+＝+i,lat-＝-i；若低于最低运行高度，则根据最低运行高度计算NGSO卫星所处的最高纬度lat+和最低纬度lat-，并将对应值作为NGSO卫星的运行纬度范围、半径(最低运行高度+地球半径)。

b、遍历NGSO卫星确定a

NGSO卫星在最高纬度lat+和轨道高度Rn+，通过遍历NGSO卫星的经度(对经度进行0至360度遍历)，计算每个NGSO卫星位置上，地球站指向此NGSO卫星与地球站到GSO卫星的偏轴角，遍历后得到最小偏轴角β₊，并将对应的NGSO卫星位置分别记为a点。

c、遍历NGSO卫星确定b

NGSO卫星在最低纬度lat-和轨道高度Rn-，通过遍历NGSO卫星的经度，计算每个NGSO卫星位置上，地球站指向此NGSO卫星与地球站到GSO卫星的偏轴角，遍历后得到最小偏轴角β_-，并将对应的NGSO卫星位置分别记为b点。

d、求解位置c、d

将a、b两点连线，并向两端延长，得到经过a、b两点的直线；

NGSO卫星地球站指向GSO卫星，以GSO卫星干扰规避角α₀为偏轴角，在空间中形成以地球站为顶点的角锥体，该角锥体内的所有点与GSO卫星的偏轴角均小于等于α₀。

a、b两点的直线与角锥体交于c、d两点，c、d两点与GSO卫星的偏轴角均为α₀。

e、判断a、b、c、d四点的有效性：

满足下列三个条件的有效点，可以得出最小偏轴角

条件1：上述4点与GSO卫星间的偏轴角大于等于α₀；

条件2：上述4点不超出a、b两点划定的方位角、俯仰角范围；

条件3：计算地球站指向该点的方位角和俯仰角(AZ,EL)，俯仰角EL应大于NGSO系统最低通信仰角ε₀[Lat,A_zGSO]。其中A_zGSO为典型地球站指向GSO卫星的方位角，ε₀[Lat,A_zGSO]为在纬度为Lat，且方位角为A_zGSO时系统的通信仰角为最低通信仰角ε₀。

f、计算最小偏轴角

首先通过(EL(a)-ε_GSO)*(EL(b)-ε_GSO)<0，判断a、b两点的俯仰角范围(EL(a)，EL(b))是否包含GSO卫星的俯仰角(ε_GSO)，即[β₊，β_-]是横跨GSO弧，如果满足该条件即图5；如果不满足，如图6和7；

如果a、b两点的俯仰角范围包含GSO卫星的俯仰角，且a、b两点的最小偏轴角均小于α₀，即(β₊-α₀)<0且(β_--α₀)<0，则a、b两点不满足条件1，且c、d两点不满足条件2，则四个点均为无效点；

如果a、b两点的俯仰角范围包含GSO卫星的俯仰角，且a、b两点至少有一个点的最小偏轴角大于α₀，则在c点或d点取得最小偏轴角，

如果a、b两点的俯仰角范围不包含GSO卫星的俯仰角，且a、b两点的最小偏轴角均小于α₀，则a、b两点不满足条件1，且c、d两点不满足条件2，则四个点均为无效点；

如果a、b两点的俯仰角范围不包含GSO卫星的俯仰角，且a、b两点至少有一个点的最小偏轴角大于α₀，则需要判断a、b两点的最小偏轴角是否均大于α₀，如果是，则最小偏轴角在a、b两点取，如果a、b两点的最小偏轴角一个大于α0，一个小于α0，则在c点或d点取得最小偏轴角，

如果a、b两点的俯仰角范围包含GSO卫星的俯仰角，但GSO弧的仰角低于NGSO卫星最小仰角，如图8所示，则增加一个点e，即最小仰角减去GSO弧的仰角，与偏轴角进行对比，取较小的角度，即：

其中，ε₀[Lat,A_ZGSO]为NGSO卫星最小仰角，ε_GSO为GSO通信仰角。

g、计算上行EPFD值

为了简化计算，不管实际的GSO卫星的天线方向图是那种类型，计算中GSO卫星天线方向图均采用国际电信联盟ITU-R S.672建议书模型，则EPFD(up)：

其中，N_ES和N_co(Lat)可由NGSO星座系统参数参数直接求解；N_ES为对GSO轨位产生干扰的NGSO地球站数量；N_co(Lat)为纬度Lat处同频工作NGSO卫星数量；EIRP为NGSO卫星星座系统位于纬度Lat的典型地球站指向NGSO卫星与指向GSO卫星所成夹角(偏轴角)上的最大等效全向辐射功率(或者说典型地球站最多有多少能量辐射到GSO卫星)；d为地球站与GSO卫星间的距离，x为地球站和GSO卫星间的地心角，为帕德近似函数，具体取值如下：

随值单调变化，只需找到的最小值即可得到纬度Lat上的最大等效全向辐射功率

确定最小偏轴角后，根据上述计算EPFD(up)值。遍历(θ，φ)点，取EPFD(up)最大值，记录当前的GSO轨位以及地球站的经纬度。

过程2：

1、确定NGSO卫星模拟时间步进以及重复轨道周期，作为遍历总时间。

2、对每个仿真时间，计算NGSO卫星星座系统中每个NGSO卫星的位置。

3、遍历每个特定地球站，判断特定地球站的有效性，如果特定地球站满足纬度范围：-81.29°≤Lat≤81.29°，进行下一步。

4、对于每个特定地球站，遍历所有NGSO卫星的位置，对所有与特定地球站可见的卫星进行如下计算：

4.1、计算相对位置关系：

计算地球站指向NGSO卫星的方位角和仰角(AZ,EL)；

计算地球站指向该NGSO卫星与GSO轨位的偏轴角和经度差(α,△L)。

4.2、计算上行EPFD值：

如果EL≥ε₀[Lat,AZ]且α≥α₀[Lat,AZ]，则计算：EPFD(up)＝EIRP(α,Lat)+10lg(N_co)；

如不满足上述条件，则计算下一颗NGSO卫星。

4.3、与之前的上行EPFD比较，取较大者，保存GSO轨位(即NGSO的经度加上△L)，并保存特定地球站的位置。

过程3：

1、遍历每一个特定地球站

判断该特定地球站有效性：-81.29°≤Lat≤81.29°。

若满足上述条件则继续，不满足，跳出计算下一个特定地球站。

2、计算特定地球站最大GSO可视弧角度△L_max

计算公式如下：

其中R_e指地球半径，R_GSO指GSO卫星半径，lat_ES指当前地球站的纬度。

3、遍历GSO轨位弧段，对-△L_max到△L_max进行切分，将GSO卫星的经度设置为Lon_ES+ΔL₀。

4、计算GSO轨位弧段遍历点指向特定地球站的方位俯仰(az，ε)，计算方法如下：

4.1、将地球站的经纬度坐标转换为地心坐标系

4.2、将坐标系绕Z轴旋转，使得X方向指向静止卫星，下式中Lon_GSO表示GSO卫星的经度。

4.3、将坐标系原点沿着x轴从地心移动至GSO卫星，R_GSO指GSO的半径

4.4、绕Z轴逆时针旋转90度后地心坐标系如下：

4.5、计算GSO卫星指向地球站的方位、俯仰角

GSO卫星指向地球站的方位、俯仰角按下式进行计算：

Az＝tan^-1(y₄/x₄)；

4.6、GSO卫星指向地球站的θ和

将方位俯仰角转换为θ和

如果那么θ＝0；如果那么

4.7、根据上述方位俯仰角，换算成GSO遍历点指向特殊地球站的角度其中θ表示方位角，表示偏轴角；

使用过程1，遍历NGSO卫星位置，寻找最小偏轴角进而求得最大上行EPFD，确定最差几何形状。

本实施例还提供了一种NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定装置，图9示出了本公开示例性实施的NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定装置的示意性框图，如图9所示该装置包括：第一确定模块910，用于确定GSO轨位的视区范围内的多个典型地球站位置；第二确定模块920，与第一确定模块910连接，用于对多个典型地球站位置中的每个典型地球站位置：确定典型地球站位置指向该GSO轨位的最小偏轴角，根据最小偏轴角确定典型地球站位置对应的上行EPFD；第三确定模块，与第二确定模块920连接，用于确定多个典型地球站位置中上行EPFD最大的典型地球站位置，以作为对该GSO轨位干扰最大的典型地球站位置。

作为一种实施方式，第二确定模块920确定最小偏轴角，具体包括：

确定NGSO卫星星座系统至少部分轨道面中每个轨道面的纬度范围[lat+,lat-]及到轨道高度范围[Rn+,Rn-]；

其中，对于每个轨道面：

以轨道面的lat+为纬度、Rn+为轨道高度和第一预设经度步长确定多个第一NGSO卫星位置，以轨道面的lat-为纬度、Rn-为轨道高度和第二预设经度步长确定多个第二NGSO卫星位置；

确定使得地球站位置指向轨道面对应的多个第一NGSO卫星位置与地球站位置指向GSO轨位之间的偏轴角最小的第一NGSO卫星位置及对应的第一偏轴角，分别记为a和β₊；

确定使得地球站位置指向轨道面对应的多个第二NGSO卫星位置与地球站位置指向GSO轨位之间的偏轴角最小的第二NGSO卫星位置及对应的第二偏轴角，分别记为b和β_-；

如果a和b的俯仰角包含该GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-中至少之一大于或等于GSO轨位的干扰规避角α₀，确定最小偏轴角为α₀；

如果a和b的俯仰角不包含该GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-均大于或等于α₀，确定最小偏轴角为β₊与β_-中较小的角度；

如果a和b的俯仰角不包含该GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-中的一个大于α₀另一个小于α₀，确定最小偏轴角为α₀；

如果a和b的俯仰角包含该GSO轨位的俯仰角，且GSO轨位的仰角低于NGSO卫星的最小仰角，确定最小偏轴角为最小仰角减去GSO轨位的仰角与α₀中较小的角度；

如果a和b的俯仰角包含该GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-均小于α₀，确定a和b无效；

如果a和b的俯仰角不包含该GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-均小于α₀，确定a和b无效。

其中，对于地球站位置：确定最小偏轴角为至少部分轨道面对应的多个角度中最小的角度。

在一些实施例中，NGSO卫星为非重复轨道卫星，NGSO地球站为特定地球站，上述装置还用于：确定特定地球站可视的GSO轨位弧段；在该GSO轨位弧段上以第二预设间隔确定多个GSO轨位；确定特定地球站指向每个GSO轨位的最小偏轴角；根据特定地球站指向每个GSO轨位的最小偏轴角，确定特定地球站对每个GSO轨位的最大上行EPFD；确定多个GSO轨位中具有最大上行EPFD的GSO轨位，以作为特定地球站对GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位。

在一些实施例中，NGSO卫星为重复轨道卫星，且NGSO地球站为特定地球站，上述装置还用于：确定特定地球站可视的GSO轨位弧段；在GSO轨位弧段上以第三预设间隔确定多个GSO轨位；以重复轨道周期为遍历总时长并以预设时间步长，遍历NGSO卫星星座系统中每个NGSO卫星的位置；根据遍历得到的NGSO卫星的位置中特定地球站可视的每个NGSO卫星的位置，确定特定地球站对每个GSO轨位的最大上行EPFD；确定多个GSO轨位中具有最大上行EPFD的GSO轨位，以作为特定地球站对GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位。

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。存储器存储有能够被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序在被至少一个处理器执行时用于使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，计算机程序在被计算机的处理器执行时用于使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，计算机程序在被计算机的处理器执行时用于使计算机执行根据本公开实施例的方法。

参考图10，现将描述可以作为本公开的服务器或客户端的电子设备1000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10所示，电子设备1000包括计算单元1001，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1002中的计算机程序或者从存储单元1008加载到随机访问存储器(RAM)1003中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 1003中，还可存储设备1000操作所需的各种程序和数据。计算单元1001、ROM 1002以及RAM 1003通过总线1004彼此相连。输入/输出(I/O)接口1005也连接至总线1004。

电子设备1000中的多个部件连接至I/O接口1005，包括：输入单元1006、输出单元1007、存储单元1008以及通信单元1009。输入单元1006可以是能向电子设备1000输入信息的任何类型的设备，输入单元1006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1007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1004可以包括但不限于磁盘、光盘。通信单元1009允许电子设备1000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1001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1001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1001执行上文所描述的各个方法和处理。例如，在一些实施例中，确定NGSO上行最差几何形状的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1008。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 1002和/或通信单元1009而被载入和/或安装到电子设备1000上。在一些实施例中，计算单元1001可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行确定NGSO上行最差几何形状的方法。

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卫星星座系统上行最差几何形状确定方法，其特征在于，包括：

确定静止地球轨道GSO轨位的视区范围内的多个典型地球站位置；

对于所述多个典型地球站位置中的每个典型地球站位置：确定所述典型地球站位置指向所述GSO轨位的最小偏轴角，根据所述最小偏轴角确定所述典型地球站位置对应的上行等效功率通量密度EPFD；

确定所述多个典型地球站位置中上行EPFD最大的所述典型地球站位置，以作为对所述GSO轨位干扰最大的典型地球站位置。

2.如权利要求1所述的NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法，其特征在于，NGSO卫星为非重复轨道卫星，NGSO地球站为特定地球站，所述方法包括：

确定特定地球站可视的GSO轨位弧段；

在所述GSO轨位弧段上以第二预设间隔确定多个GSO轨位；

确定所述特定地球站指向每个GSO轨位的最小偏轴角；

根据所述特定地球站指向每个GSO轨位的最小偏轴角，确定所述特定地球站对每个GSO轨位的最大上行EPFD；

确定所述多个GSO轨位中具有最大上行EPFD的GSO轨位，以作为所述特定地球站对所述GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位。

3.如权利要求1或2所述的NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法，其特征在于，NGSO卫星为重复轨道卫星，且NGSO地球站为特定地球站，所述方法还包括：

确定特定地球站可视的GSO轨位弧段；

在所述GSO轨位弧段上以第三预设间隔确定多个GSO轨位；

以重复轨道周期为遍历总时长并以预设时间步长，遍历NGSO卫星星座系统中每个NGSO卫星的位置；

根据遍历得到的NGSO卫星的位置中所述特定地球站可视的每个NGSO卫星的位置，确定所述特定地球站对每个GSO轨位的最大上行EPFD；

确定所述多个GSO轨位中具有最大上行EPFD的GSO轨位，以作为所述特定地球站对所述GSO轨位弧段上干扰最大的GSO轨位。

4.如权利要求1或2所述的NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法，其特征在于，按照以下方式确定所述最小偏轴角，包括：

确定NGSO卫星星座系统至少部分轨道面中每个轨道面的纬度范围[lat+,lat-]及到轨道高度范围[Rn+,Rn-]；

其中，对于每个轨道面：

以所述轨道面的所述lat+为纬度、所述Rn+为轨道高度和第一预设经度步长确定多个第一NGSO卫星位置，以所述轨道面的所述lat-为纬度、所述Rn-为轨道高度和第二预设经度步长确定多个第二NGSO卫星位置；

确定使得地球站位置指向所述轨道面对应的多个第一NGSO卫星位置与地球站位置指向GSO轨位之间的偏轴角最小的第一NGSO卫星位置及对应的第一偏轴角，分别记为a和β₊；

确定使得所述地球站位置指向所述轨道面对应的多个第二NGSO卫星位置与地球站位置指向GSO轨位之间的偏轴角最小的第二NGSO卫星位置及对应的第二偏轴角，分别记为b和β_-；

如果a和b的俯仰角包含所述GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-中至少之一大于或等于所述GSO轨位的干扰规避角α₀，确定所述最小偏轴角为α₀；

如果a和b的俯仰角不包含所述GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-均大于或等于α₀，确定所述最小偏轴角为β₊与β_-中较小的角度；

如果a和b的俯仰角不包含所述GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-中的一个大于α₀另一个小于α₀，确定所述最小偏轴角为α₀；

如果a和b的俯仰角包含所述GSO轨位的俯仰角，且GSO轨位的仰角低于NGSO卫星的最小仰角，确定所述最小偏轴角为所述最小仰角减去GSO轨位的仰角与α₀中较小的角度；

其中，对于所述地球站位置：确定所述最小偏轴角为所述至少部分轨道面对应的多个角度中最小的角度。

5.如权利要求4所述的NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法，其特征在于，还包括：

如果a和b的俯仰角包含所述GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-均小于α₀，确定a和b无效；

如果a和b的俯仰角不包含所述GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-均小于α₀，确定a和b无效。

6.如权利要求1所述的NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法，其特征在于，确定GSO轨位的视区范围内的多个典型地球站位置，包括：

以GSO轨位的星下点为原点，根据GSO轨位的最小通信仰角确定GSO轨位的视区平面；

以第一预设间隔在所述视区平面中生成多个栅格点；

确定每个栅格点在地球表面的经度和纬度，以每个栅格点的经度和纬度为典型地球站的位置，得到多个典型地球站位置。

7.一种非静止地球轨道NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定装置，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于确定静止地球轨道GSO轨位的视区范围内的多个典型地球站位置；

第二确定模块，用于对所述多个典型地球站位置中的每个典型地球站位置：确定所述典型地球站位置指向所述GSO轨位的最小偏轴角，根据所述最小偏轴角确定所述典型地球站位置对应的上行等效功率通量密度EPFD；

第三确定模块，用于确定所述多个典型地球站位置中上行EPFD最大的所述典型地球站位置，以作为对所述GSO轨位干扰最大的典型地球站位置。

8.如权利要求7所述的NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定装置，其特征在于，所述第二确定模块确定最小偏轴角，具体包括：

确定NGSO卫星星座系统至少部分轨道面中每个轨道面的纬度范围[lat+,lat-]及到轨道高度范围[Rn+,Rn-]；

其中，对于每个轨道面：

以所述轨道面的所述lat+为纬度、所述Rn+为轨道高度和第一预设经度步长确定多个第一NGSO卫星位置，以所述轨道面的所述lat-为纬度、所述Rn-为轨道高度和第二预设经度步长确定多个第二NGSO卫星位置；

确定使得地球站位置指向所述轨道面对应的多个第一NGSO卫星位置与地球站位置指向GSO轨位之间的偏轴角最小的第一NGSO卫星位置及对应的第一偏轴角，分别记为a和β₊；

确定使得所述地球站位置指向所述轨道面对应的多个第二NGSO卫星位置与地球站位置指向GSO轨位之间的偏轴角最小的第二NGSO卫星位置及对应的第二偏轴角，分别记为b和β_-；

如果a和b的俯仰角包含所述GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-中至少之一大于或等于所述GSO轨位的干扰规避角α₀，确定所述最小偏轴角为α₀；

如果a和b的俯仰角不包含所述GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-均大于或等于α₀，确定所述最小偏轴角为β₊与β_-中较小的角度；

如果a和b的俯仰角不包含所述GSO轨位的俯仰角，且β₊与β_-中的一个大于α₀另一个小于α₀，确定所述最小偏轴角为α₀；

如果a和b的俯仰角包含所述GSO轨位的俯仰角，且GSO轨位的仰角低于NGSO卫星的最小仰角，确定所述最小偏轴角为所述最小仰角减去GSO轨位的仰角与α₀中较小的角度；

其中，对于所述地球站位置：确定所述最小偏轴角为所述至少部分轨道面对应的多个角度中最小的角度。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；以及

存储程序的存储器，

其中，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行根据权利要求1-6中任一项所述的非静止地球轨道NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法。

10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使计算机执行根据权利要求1-6中任一项所述的非静止地球轨道NGSO卫星星座系统上行最差几何形状确定方法。