CN114826370A - 一种gso卫星的轨位选取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GSO卫星的轨位选取方法，其具体步骤包括：构建波束信息表；计算每个波束的卫星候选弧段；将每个波束覆盖区分别进行网格化处理；将每个波束覆盖区按照其波束辐射增益值生成等增益图；确定地球站位置，再对潜在干扰表中的每个潜在被干扰的通信卫星，计算载波干扰噪声比，将载波干扰噪声比的计算结果与解调门限作比较，得出候选轨位，再得到每个波束的候选轨位范围信息，将得到的每个波束的候选轨位范围信息汇总，得到卫星的最终预选轨位。本发明提供的轨位选取方法侧重于用户对使用度的要求，具有结果可行度高、实现负责度低的优点，利于后期程序化投入，实现大规模筛选。

Description

一种GSO卫星的轨位选取方法
技术领域
本发明涉及卫星频率轨道领域，特别是涉及一种GSO卫星的轨位选取方法。
背景技术
自19世纪50年代发射的第一颗人造卫星开始，人类对卫星的研究和应用热情从未下降，时至今日，随着卫星申报占有的速度快速增长，卫星轨位的覆盖率也达到了空前的拥挤，然而只盲目的进行轨位抢占，不考虑其成功率和实用性，只会白白浪费大量精力和财力。当前成体系的选轨方法始终较为空缺，而侧重某种需求的轨位选择方案更是凤毛麟角，因此，研究开发了一种保底策略，即通过干扰计算，在保证自身可运行的条件下，选取合适的轨位，针对使用有严格要求的用户具有非常重要的意义。现有的轨位选取由专家根据经验和查阅现有轨位占有情况进行人为判断，执行效率不高，对大规模轨位选取没有积极的指导作用。
发明内容
针对保障卫星自身可运行条件下的成体系的卫星选轨问题，本发明公开了一种GSO卫星的轨位选取方法，其具体步骤包括：
S1、确定待选择轨位卫星的波束、波束使用频段、波束增益以及波束覆盖区等信息，构建波束信息表；
S2、对每个波束，根据其波束覆盖区，计算每个波束的卫星候选弧段；
对于每个波束，根据步骤S1中确定的各波束的覆盖区，确定该波束的覆盖区的最左侧点的经纬度(Llong、Llat)和最右侧点的经纬度(Rlong、Rlat)，通过求解覆盖区方程中的α，得到该波束的卫星候选弧段，覆盖区方程的表达式为：
Figure RE-GDA0003629986260000021
其中，E表示地球站天线对准卫星时的俯仰角，α表示待选择轨位卫星与地球站的经度值差，B表示卫星总覆盖区域的经度范围，r表示地球半径，R表示卫星到地心的距离。利用总覆盖区域的最左侧点和最右侧点分别得到对应的E，再将E代入覆盖区方程分别求解得到α1和α2，arc_from＝Llong±α1， arc_to＝Rlong±α2，arc_from和arc_to分别为候选弧段左经度候选值和右经度候选值，取arc_from的最小值作为卫星候选弧段的左侧经度，取arc_to的最大值作为卫星候选弧段的右侧经度，将该左侧经度和右侧经度之间的弧段，作为卫星候选弧段。
S3、将每个波束覆盖区分别进行网格化处理；将每个波束覆盖区按照其波束辐射增益值生成等增益图，将每个波束进行步骤S4到步骤S7的操作。
S4、依据每个波束的频段范围和卫星候选弧段，分别建立其潜在干扰表；
依据依据每个波束的频段范围和卫星候选弧段，根据目前在轨运行的通信卫星的相关参数，确定每个波束的潜在被干扰的通信卫星，建立每个波束的潜在干扰表。
S5、遍历潜在干扰表，分别查询潜在干扰表中记载的每个潜在被干扰的通信卫星的波束、频段和经纬度等信息；
遍历潜在干扰表，将每条记录的adm和sat_name代入srs数据库的 com_el表进行联合查询ntcid，将ntcid代入s_beam表，记录该ntcid下所有emi_rcp为E的波束名，将ntcid和波束名带入gxt数据库，获取轮廓线，即连续的经纬度序列，将每个经纬度序列作为一个业务区存储。
S6、根据等增益图中的增益登高线确定地球站位置，再对潜在干扰表中的每个潜在被干扰的通信卫星，计算载波干扰噪声比，将载波干扰噪声比的计算结果与解调门限作比较，得出候选轨位；
所述的步骤S6，其具体包括：
将经过波束覆盖区的中心点的纬度线与增益等高线的交点，作为地球站的位置，计算地球站与潜在干扰表中的每个潜在被干扰的通信卫星的载波干扰噪声比C/(N+I)。
所述的载波干扰噪声比，其计算方法包括：
计算系统噪声温度N，其计算公式为；
N＝10log(Nt)-228.6+10log B，
其中，Nt为系统等效噪声温度，B为载波带宽。将地球站分为受扰地球站和干扰地球站；分别计算受扰卫星，即每个潜在被干扰的通信卫星到受扰地球站的路径损耗
Figure RE-GDA0003629986260000031
和干扰卫星到干扰地球站的路径损耗
Figure RE-GDA0003629986260000032
x为候选轨位，x∈[arc_from，arc_to]，longes和lates分别为干扰地球站的经纬度，longie和latie分别为受扰地球站的经纬度，则计算公式具体为：
Figure RE-GDA0003629986260000033
Figure RE-GDA0003629986260000034
其中，受扰卫星的波束的使用频段表示
Figure RE-GDA0003629986260000035
干扰卫星的波束的使用频段表示
Figure RE-GDA0003629986260000036
计算载波功率C，其计算公式为：
Figure RE-GDA0003629986260000037
其中，Pw为受扰地球站的发射功率，gainw为受扰地球站的波束增益，Ew为受扰地球站的天线效率，Dw为受扰地球站的天线直径，
Figure RE-GDA0003629986260000038
为受扰卫星到受扰地球站的路径损耗，[freq_to,freq_from]表示载波的频率范围；
计算干扰功率I，其计算公式为：
Figure RE-GDA0003629986260000039
其中，Pi_es为干扰地球站的发射功率，gainI为干扰地球站对干扰卫星的增益，Igain为干扰地球站的天线偏轴增益，
Figure RE-GDA0003629986260000041
为干扰地球站到干扰卫星的路径损耗；其中，Igain是通过顶心角θ和干扰地球站的天线直径Di、干扰地球站的发射波长λ计算得到，其具体计算过程为：
当
Figure RE-GDA0003629986260000042
时，
Figure RE-GDA0003629986260000043
当
Figure RE-GDA0003629986260000044
时，Igain＝29-25log(θ)2；
当θ≥36.4时，Igain＝-10；
其中，
Figure RE-GDA0003629986260000045
其中，
Figure RE-GDA0003629986260000046
α为角度常数，θg＝|longsat-x|，longsat表示干扰卫星的经度，longes和lates分别为干扰地球站的经纬度。
计算载波干扰噪声比，其计算公式为：
C/(N+I)＝C-log(10N/10+10I/10)，
其中，N为系统噪声温度；
根据卫星通信所采用的调制方式与调制速率确定其解调门限阈值y，令 C/(N+I)≥y，将x作为未知数，求解得到x的取值范围，即该波束下的候选轨位。
S7、将步骤S6计算的结果汇总，得到每个波束的候选轨位范围信息；
对于每个波束，取受扰卫星依次为潜在干扰表中的每个潜在被干扰的通信卫星，计算相应的候选轨位，将该波束下计算得到的所有候选轨位取交集进行汇总，将汇总结果作为每个波束的候选轨位范围信息；
S8、将步骤S7中得到的每个波束的候选轨位范围信息汇总，得到卫星的最终预选轨位。
将步骤S7中得到的每个波束的候选轨位范围信息取交集，交集中的轨位即为最终预选轨位。
本发明的有益效果为：与现有技术相比，本发明提供的轨位选取方法侧重于用户对使用度的要求，将干扰计算作为依据，具有结果可行度高、实现负责度低的优点，利于后期程序化投入，实现大规模筛选。
附图说明
图1为本发明的基于网格点形成增益等高线的示意图；
图2为网格构建的效果图；
图3为操作界面的示意图；
图4为潜在干扰的筛选结果一的示意图；
图5为潜在干扰的筛选结果二的示意图；
图6为基于网格点形成增益等高线的示意图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明内容，这里给出一个实施例。
图1为本发明的基于网格点形成增益等高线的示意图；图2为网格构建的效果图；图3为操作界面的示意图；图4为潜在干扰的筛选结果一的示意图；图5为潜在干扰的筛选结果二的示意图；图6为基于网格点形成增益等高线的示意图。
实施例一
本发明公开了一种GSO卫星的轨位选取方法，其具体步骤包括：
S1、确定待选择轨位卫星的波束、波束使用频段、波束增益以及波束覆盖区等信息，构建波束信息表；
S2、对每个波束，根据其波束覆盖区，计算每个波束的卫星候选弧段；
对于每个波束，根据步骤S1中确定的各波束的覆盖区，确定该波束的覆盖区的最左侧点的经纬度(Llong、Llat)和最右侧点的经纬度(Rlong、Rlat)，通过求解覆盖区方程中的α，得到该波束的卫星候选弧段，覆盖区方程的表达式为：
Figure RE-GDA0003629986260000061
其中，E表示地球站天线对准卫星时的俯仰角，α表示待选择轨位卫星与地球站的经度值差，B表示卫星总覆盖区域的经度范围，r表示地球半径，R表示卫星到地心的距离。利用总覆盖区域的最左侧点和最右侧点分别得到对应的E，再将E代入覆盖区方程分别求解得到α1和α2，arc_from＝Llong±α1， arc_to＝Rlong±α2，arc_from和arc_to分别为候选弧段左经度候选值和右经度候选值，取arc_from的最小值作为卫星候选弧段的左侧经度，取arc_to的最大值作为卫星候选弧段的右侧经度，将该左侧经度和右侧经度之间的弧段，作为卫星候选弧段。
S3、将每个波束覆盖区分别进行网格化处理；将每个波束覆盖区按照其波束辐射增益值生成等增益图，将每个波束进行步骤S4到步骤S7的操作。
S4、依据每个波束的频段范围和卫星候选弧段，分别建立其潜在干扰表；
依据依据每个波束的频段范围和卫星候选弧段，根据目前在轨运行的通信卫星的相关参数，确定每个波束的潜在被干扰的通信卫星，建立每个波束的潜在干扰表。
S5、遍历潜在干扰表，分别查询潜在干扰表中记载的每个潜在被干扰的通信卫星的波束、频段和经纬度等信息；
S6、根据等增益图中的增益登高线确定地球站位置，再对潜在干扰表中的每个潜在被干扰的通信卫星，计算载波干扰噪声比，将载波干扰噪声比的计算结果与解调门限作比较，得出候选轨位；
所述的步骤S6，其具体包括：
将经过波束覆盖区的中心点的纬度线与增益等高线的交点，作为地球站的位置，计算地球站与潜在干扰表中的每个潜在被干扰的通信卫星的载波干扰噪声比C/(N+I)。
所述的载波干扰噪声比，其计算方法包括：
计算系统噪声温度N，其计算公式为；
N＝10log(Nt)-228.6+10log B，
其中，Nt为系统等效噪声温度，B为载波带宽。将地球站分为受扰地球站和干扰地球站；分别计算受扰卫星，即每个潜在被干扰的通信卫星到受扰地球站的路径损耗
Figure RE-GDA0003629986260000071
和干扰卫星到干扰地球站的路径损耗
Figure RE-GDA0003629986260000072
x为候选轨位，x∈[arc_from，arc_to]，longes和lates分别为干扰地球站的经纬度，longie和latie分别为受扰地球站的经纬度，则计算公式具体为：
Figure RE-GDA0003629986260000073
Figure RE-GDA0003629986260000074
其中，受扰卫星的波束的使用频段表示
Figure RE-GDA0003629986260000075
干扰卫星的波束的使用频段表示
Figure RE-GDA0003629986260000076
计算载波功率C，其计算公式为：
Figure RE-GDA0003629986260000077
其中，Pw为受扰地球站的发射功率，gainw为受扰地球站的波束增益，Ew为受扰地球站的天线效率，Dw为受扰地球站的天线直径，
Figure RE-GDA0003629986260000078
为受扰卫星到受扰地球站的路径损耗，[freq_to,freq_from]表示载波的频率范围；
计算干扰功率I，其计算公式为：
Figure RE-GDA0003629986260000079
其中，Pi_es为干扰地球站的发射功率，gainI为干扰地球站对干扰卫星的增益，Igain为干扰地球站的天线偏轴增益，
Figure RE-GDA0003629986260000081
为干扰地球站到干扰卫星的路径损耗；其中，Igain是通过顶心角θ和干扰地球站的天线直径Di、干扰地球站的发射波长λ计算得到，其具体计算过程为：
当
Figure RE-GDA0003629986260000082
时，
Figure RE-GDA0003629986260000083
当
Figure RE-GDA0003629986260000084
时，Igain＝29-25log(θ)2；
当θ≥36.4时，Igain＝-10；
其中，
Figure RE-GDA0003629986260000085
其中，
Figure RE-GDA0003629986260000086
α为角度常数，θg＝|longsat-x|，longsat表示干扰卫星的经度，longes和lates分别为干扰地球站的经纬度。
计算载波干扰噪声比，其计算公式为：
C/(N+I)＝C-log(10N/10+10I/10)，
其中，N为系统噪声温度；
根据卫星通信所采用的调制方式与调制速率确定其解调门限阈值y，令 C/(N+I)≥y，将x作为未知数，求解得到x的取值范围，即该波束下的候选轨位。
S7、将步骤S6计算的结果汇总，得到每个波束的候选轨位范围信息；
对于每个波束，取受扰卫星依次为潜在干扰表中的每个潜在被干扰的通信卫星，计算相应的候选轨位，将该波束下计算得到的所有候选轨位取交集进行汇总，将汇总结果作为每个波束的候选轨位范围信息；
S8、将步骤S7中得到的每个波束的候选轨位范围信息汇总，得到卫星的最终预选轨位。
将步骤S7中得到的每个波束的候选轨位范围信息取交集，交集中的轨位即为最终预选轨位。
实施例二
本发明公开了一种GSO卫星的轨位选取方法，其具体步骤包括：
步骤1、确定波束及波束的使用频段、波束增益、覆盖区，构建波束信息表如表1所示，其中波束的使用频段即
Figure RE-GDA0003629986260000091
和
Figure RE-GDA0003629986260000092
可以通过选定表2中的部分确定，或者通过手动输入。
步骤2、确定候选弧段。将步骤1中的各区域汇总，确定该区域的最左侧经纬度(Llong、Llat)和最右侧经纬度(Rlong、Rlat)，卫星覆盖该区域时的最左、最右侧经度值通过计算获得，地球站天线俯仰角、地球站经度和卫星经度之间的计算关系公式1所示：
Figure RE-GDA0003629986260000093
其中，E表示地球站天线的俯仰角，α表示卫星与地球站的经度值差，B表示预计覆盖位置的经度，r表示地球半径，R表示卫星到地心的距离。将覆盖总区域的两侧经度分别代入上式得到α，arc_from＝Left_long±α， arc_to＝Right_long±α，取arc_from的最小值和arc_to的最大值作为卫星的目标弧段。
步骤3、将波束的覆盖区进行网格化处理，即将覆盖区按照增益能量值生成可视化网络，网格构建的效果如图2所示，之后将表1中每个波束进行步骤4到步骤7的操作。
步骤4、输入频段范围，即波束的频段最小值和频段最大值，Emission/Reception选择All，Longitude范围为[arc_from，arc_to]，Space or Earth选择Geostationary，Submission reason选择Notification，之后点击Select，将筛选得到的每条结果记录到潜在干扰表中，如表3所示。
步骤5、遍历潜在干扰表，将每条记录的adm和sat_name代入srs数据库的com_el表进行联合查询ntcid，将ntcid代入s_beam表，记录该ntcid下所有emi_rcp为E的波束名，将ntcid和波束名带入gxt数据库，获取轮廓线，即连续的经纬度序列，将每个经纬度序列作为一个业务区存储，如表4所示。
步骤6、基于网格点形成增益等高线，如图1所示。将区域的中心点与增益等高线做水平线连接，依次令每个交点作为地球站的位置，计算与表4 中每行业务区的载波干扰噪声比C/(N+I)。用户给定的受扰卫星参数表如表 5所示，通过计算或者数据库直接查找获得的干扰卫星参数表如表6所示。
载波干扰噪声比计算方式如下：
1、计算系统噪声温度N，如公式2所示；
N＝10log(Nt)-228.6+10log B (2)
2、计算受扰卫星和干扰卫星的路径损耗
Figure RE-GDA0003629986260000101
和
Figure RE-GDA0003629986260000102
如公式3和公式4 所示，令x(x∈[arc_from，arc_to])为预计轨位，其中longes和lates分别为地球站的经纬度；
Figure RE-GDA0003629986260000103
Figure RE-GDA0003629986260000104
3、计算载波C，如公式5所示，Pw为受扰地球站的发射功率，其中gainw为表1中的波束增益，Ew为天线效率，Dw为天线直径，
Figure RE-GDA0003629986260000105
为受扰地球站到受扰卫星的路径损耗；
Figure RE-GDA0003629986260000106
4、计算干扰I，如公式6所示，Pi_es为干扰地球站的发射功率，gainI为干扰地球站对受扰卫星的增益，Igain为干扰地球站的天线偏轴增益，
Figure RE-GDA0003629986260000107
为干扰地球站到受扰卫星的路径损耗；
Figure RE-GDA0003629986260000111
其中，Igain是通过顶心角θ和直径Di、波长λ的关系计算得出，具体计算方法如下：
当
Figure RE-GDA0003629986260000112
时，
Figure RE-GDA0003629986260000113
当
Figure RE-GDA0003629986260000114
时，Igain＝29-25log(θ)2；
当θ≥36.4时，Igain＝-10；
其中，
Figure RE-GDA0003629986260000115
其中，θg＝|longsat-x|。
5、计算载波干扰噪声比，如公式7所示。
C/(N+I)＝C-log(10N/10+10I/10) (7)
6、如表6所示，为解调门限阈值表，用户根据调制方式与调制速率查找到阈值y，由于步骤6中存在预选轨位未知数x，所以令C/(N+I)≥y，求解可以得到x的范围。
步骤7、将步骤6中得到的x范围取交集汇总，将x值与步骤2中的波束、频段、业务区均存入到表1中的经度范围。
步骤8、将表7中的经度范围取交集，交集中的轨位即最终预选轨位，当以上经度范围不存在交集轨位时，根据需求，将所有经度范围汇总，根据轨位满足波束的情况，由用户进行最终选择。
实施例三
本发明公开了一种GSO卫星的轨位选取方法，其具体步骤包括：
步骤1、确定波束及波束的使用频段、波束增益、覆盖区，构建波束信息表如表1所示，其中波束的使用频段可以通过选定表2中的部分确定，或者通过手动输入。
表1波束信息表
Figure RE-GDA0003629986260000121
表2频段划分表
频段 频段最小值 频段最大值
UHF1 235 322
UHF2 335 401
L1 1610 1660.5
L2 1518 1559
S1 1980 2010
S2 2025 2110
S3 2170 2290
C1 3400 4200
C2 4500 4800
C3 5925 7025
X1 7900 8400
X2 7250 7750
Ku1 10700 11450
Ku2 11700 13250
Ku3 13750 14450
Ku4 14500 14800
Ka1 17300 21200
Ka2 27000 31000
步骤2、确定候选弧段。将步骤1中的各区域汇总，如图1所示，确定该区域的最左侧经纬度(Left_long、Left_lati)为(93.579,36.404)和最右侧经纬度(Right_long、Right_lati)为(125.1089,43.88)，卫星覆盖该区域时的最左、最右侧经度值通过计算获得，地球站天线俯仰角、地球站经度和卫星经度之间的计算关系如公式1所示：
Figure RE-GDA0003629986260000131
令地球站天线的俯仰角E为10°，r/R＝0.1511。将总区域的最左侧经度值代入公式可以得到α＝66.7075，arc_from取26.8715和160.2865中的最小值，即26.8715；将总区域的最左侧经度值代入公式可以得到α＝63.7978，arc_to 取52.3111和179.9067中的最大值，即179.9067。由此得到卫星的目标弧段 [63.7978，179.9067]。
步骤3、将每个波束的覆盖区进行网格化处理，即将覆盖区按照增益能量值生成可视化网络，网格构建的效果如图2所示，之后将表1中每个波束进行步骤4到步骤6的操作。
步骤4、如图3所示，输入频段范围，以SSG波束为例，筛选的操作界面如图3所示，筛选结果一如图4所示，筛选结果二如图5所示。将图4中的每条结果记录到潜在干扰表中，共计209条数据，如表3所示。
表3潜在干扰表
Figure RE-GDA0003629986260000132
步骤5、遍历潜在干扰表，将每条记录的adm和sat_name代入srs数据库的com_el表进行联合查询ntcid，将ntcid代入s_beam表，记录该ntcid下所有emi_rcp为E的波束名，将ntcid和波束名带入gxt数据库，获取轮廓线，即连续的经纬度序列，将每个经纬度序列作为一个业务区存储，如表4所示。
表4潜在干扰业务区表
Figure RE-GDA0003629986260000141
步骤6、基于图1的网格点形成增益等高线，如图7所示。将区域的中心点与增益等高线做水平线连接，依次令每个交点作为地球站的位置，计算与表4中每行业务区的载波干扰噪声比C/(N+I)。
受扰方选择用户标定的ESR波束最左侧的地球站位置，干扰方选择ntcid 为113500141卫星网络名称为CHNSAT-98E的CUG波束下的TYP-C3(4.5M) 地球站，具体参数如表5和表6所示。
表5用户给定受扰卫星参数表
Figure RE-GDA0003629986260000151
表6干扰卫星参数表
Figure RE-GDA0003629986260000152
载波干扰噪声比计算方式如下：
1、计算系统噪声温度N，如公式2所示，计算结果N＝-193.742；
N＝10log(Nt)-228.6+10logB (2)
2、计算受扰卫星和干扰卫星的路径损耗
Figure RE-GDA0003629986260000153
和
Figure RE-GDA0003629986260000154
如公式3和公式4 所示，令x(x∈[arc_from，arc_to])为预计轨位，其中longes和lates分别为地球站的经纬度，计算得到
Figure RE-GDA0003629986260000161
Figure RE-GDA0003629986260000162
Figure RE-GDA0003629986260000163
Figure RE-GDA0003629986260000164
3、计算载波C，如公式5所示，Pw为受扰地球站的发射功率，其中gainw为表1中的波束增益，Ew为天线效率，Dw为天线直径，
Figure RE-GDA0003629986260000165
为受扰地球站到受扰卫星的路径损耗，计算得到
Figure RE-GDA0003629986260000166
Figure RE-GDA0003629986260000167
4、计算干扰I，如公式6所示，Pi_es为干扰地球站的发射功率，gainI为干扰地球站对受扰卫星的增益，Igain为干扰地球站的天线偏轴增益，
Figure RE-GDA0003629986260000168
为干扰地球站到受扰卫星的路径损耗；
Figure RE-GDA0003629986260000169
其中，Igain是通过顶心角θ和直径D、波长λ的关系通过计算得出，具体计算方法如下：
当
Figure RE-GDA00036299862600001610
时，
Figure RE-GDA00036299862600001611
当
Figure RE-GDA00036299862600001612
时，Igain＝29-25log(θ)2；
当θ≥36.4时，Igain＝-10；
其中，
Figure RE-GDA00036299862600001613
其中，θg＝|longIsat-x|。
由于θ中存在未知数，分别求解方程
Figure RE-GDA0003629986260000171
和θ≥36.4，通过计算可以发现对于第二和第三个方程式误解，因此根据公式
Figure RE-GDA0003629986260000172
得到
Igain＝-233.943+3.12*10-14θ2,
Figure RE-GDA0003629986260000173
5、计算载波干扰噪声比，计算如公式7所示，计算结果
Figure RE-GDA0003629986260000174
C/(N+I)＝C-log(10N/10+10I/10)， (7)
6、如表7所示，为解调门限阈值表，用户根据调制方式与调制速率查找到阈值y，由于步骤6中存在预选轨位未知数x，所以令C/(N+I)≥y，结合x的约束范围，求解可以得到x的取值范围为[67.2,69,…,175]。
表7解调门限阈值表
Figure RE-GDA0003629986260000175
步骤7、将步骤6中得到的x范围取交集汇总，将x值与步骤2中的波束、频段、业务区均存入到表1中的经度范围。
步骤8、将表7中的经度范围取交集，交集中的轨位即最终预选轨位，最终候选轨位为[69,86.5,114.3,96.3,97,175]。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种GSO卫星的轨位选取方法，其特征在于，其具体步骤包括：
S1、确定待选择轨位卫星的波束、波束使用频段、波束增益以及波束覆盖区的信息，构建波束信息表；
S2、对每个波束，根据其波束覆盖区，计算每个波束的卫星候选弧段；
S3、将每个波束覆盖区分别进行网格化处理；将每个波束覆盖区按照其波束辐射增益值生成等增益图，将每个波束进行步骤S4到步骤S7的操作；
S4、依据每个波束的频段范围和卫星候选弧段，分别建立其潜在干扰表；
S5、遍历潜在干扰表，分别查询潜在干扰表中记载的每个潜在被干扰的通信卫星的波束、频段和经纬度的信息；
S6、根据等增益图中的增益登高线确定地球站位置，再对潜在干扰表中的每个潜在被干扰的通信卫星，计算载波干扰噪声比，将载波干扰噪声比的计算结果与解调门限作比较，得出候选轨位；
S7、将步骤S6计算的结果汇总，得到每个波束的候选轨位范围信息；
S8、将步骤S7中得到的每个波束的候选轨位范围信息汇总，得到卫星的最终预选轨位。
2.如权利要求1所述的GSO卫星的轨位选取方法，其特征在于，所述的步骤S2，其具体包括，对于每个波束，根据步骤S1中确定的各波束的覆盖区，确定该波束的覆盖区的最左侧点的经纬度(Llong、Llat)和最右侧点的经纬度(Rlong、Rlat)，通过求解覆盖区方程中的α，得到该波束的卫星候选弧段，覆盖区方程的表达式为：
Figure FDA0003550512900000011
其中，E表示地球站天线对准卫星时的俯仰角，α表示待选择轨位卫星与地球站的经度值差，B表示卫星总覆盖区域的经度范围，r表示地球半径，R表示卫星到地心的距离；利用总覆盖区域的最左侧点和最右侧点分别得到对应的E，再将E代入覆盖区方程分别求解得到α1和α2，arc_from＝Llong±α1，arc_to＝Rlong±α2，arc_from和arc_to分别为候选弧段左经度候选值和右经度候选值，取arc_from的最小值作为卫星候选弧段的左侧经度，取arc_to的最大值作为卫星候选弧段的右侧经度，将该左侧经度和右侧经度之间的弧段，作为卫星候选弧段。
3.如权利要求1所述的GSO卫星的轨位选取方法，其特征在于，所述的步骤S6，其具体包括：
将经过波束覆盖区的中心点的纬度线与增益等高线的交点，作为地球站的位置，计算地球站与潜在干扰表中的每个潜在被干扰的通信卫星的载波干扰噪声比C/(N+I)。
4.如权利要求3所述的GSO卫星的轨位选取方法，其特征在于，
所述的载波干扰噪声比，其计算方法包括：
计算系统噪声温度N，其计算公式为；
N＝10log(Nt)-228.6+10logB，
其中，Nt为系统等效噪声温度，B为载波带宽；将地球站分为受扰地球站和干扰地球站；分别计算受扰卫星，即每个潜在被干扰的通信卫星到受扰地球站的路径损耗
Figure FDA0003550512900000021
和干扰卫星到干扰地球站的路径损耗
Figure FDA0003550512900000022
x为候选轨位，x∈[arc_from，arc_to]，longes和lates分别为干扰地球站的经纬度，longie和latie分别为受扰地球站的经纬度，则计算公式具体为：
Figure FDA0003550512900000023
Figure FDA0003550512900000024
其中，受扰卫星的波束的使用频段表示
Figure FDA0003550512900000025
干扰卫星的波束的使用频段表示
Figure FDA0003550512900000026
计算载波功率C，其计算公式为：
Figure FDA0003550512900000031
其中，Pw为受扰地球站的发射功率，gainw为受扰地球站的波束增益，Ew为受扰地球站的天线效率，Dw为受扰地球站的天线直径，
Figure FDA0003550512900000032
为受扰卫星到受扰地球站的路径损耗，[freq_to,freq_from]表示载波的频率范围；
计算干扰功率I，其计算公式为：
Figure FDA0003550512900000033
其中，Pi_es为干扰地球站的发射功率，gainI为干扰地球站对干扰卫星的增益，Igain为干扰地球站的天线偏轴增益，
Figure FDA0003550512900000034
为干扰地球站到干扰卫星的路径损耗；其中，Igain是通过顶心角θ和干扰地球站的天线直径Di、干扰地球站的发射波长λ计算得到，其具体计算过程为：
当
Figure FDA0003550512900000035
时，
Figure FDA0003550512900000036
当
Figure FDA0003550512900000037
时，Igain＝29-25log(θ)2；
当θ≥36.4时，Igain＝-10；
其中，
Figure FDA0003550512900000038
其中，
Figure FDA0003550512900000039
α为角度常数，θg＝|longsat-x|，longsat表示干扰卫星的经度，longes和lates分别为干扰地球站的经纬度；
计算载波干扰噪声比，其计算公式为：
C/(N+I)＝C-log(10N/10+10I/10)，
其中，N为系统噪声温度；
根据卫星通信所采用的调制方式与调制速率确定其解调门限阈值y，令C/(N+I)≥y，将x作为未知数，求解得到x的取值范围，即该波束下的候选轨位。
5.如权利要求1所述的GSO卫星的轨位选取方法，其特征在于，
所述的步骤S4，依据依据每个波束的频段范围和卫星候选弧段，根据目前在轨运行的通信卫星的相关参数，确定每个波束的潜在被干扰的通信卫星，建立每个波束的潜在干扰表。
6.如权利要求1所述的GSO卫星的轨位选取方法，其特征在于，
所述的步骤S7，对于每个波束，取受扰卫星依次为潜在干扰表中的每个潜在被干扰的通信卫星，计算相应的候选轨位，将该波束下计算得到的所有候选轨位取交集进行汇总，将汇总结果作为每个波束的候选轨位范围信息。
7.如权利要求1所述的GSO卫星的轨位选取方法，其特征在于，
所述的步骤S8，将步骤S7中得到的每个波束的候选轨位范围信息取交集，交集中的轨位即为最终预选轨位。
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