CN115276862A - 非静止轨道卫星覆盖度仿真方法及装置 - Google Patents

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CN115276862A CN202210899628.4A CN202210899628A CN115276862A CN 115276862 A CN115276862 A CN 115276862A CN 202210899628 A CN202210899628 A CN 202210899628A CN 115276862 A CN115276862 A CN 115276862A
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花国良
侯然然
张世杰
林广荣
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Abstract

本申请实施例提供了非静止轨道卫星覆盖度仿真方法及装置，其中，所述非静止轨道卫星覆盖度仿真方法包括：构建卫星通信的通信仿真模型，其中，所述通信仿真模型包括非静止轨道卫星、静止轨道卫星以及地面终端，确定仿真时长以及至少两个仿真时间点，统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，其中，所述目标非静止轨道卫星满足地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的预设干扰规避条件，根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果。

Description

非静止轨道卫星覆盖度仿真方法及装置
技术领域
本申请实施例涉及卫星通信技术领域，特别涉及一种非静止轨道卫星覆盖度仿真方法。本申请一个或者多个实施例同时涉及一种非静止轨道卫星覆盖度仿真装置，一种计算设备，以及一种计算机可读存储介质。
背景技术
随着卫星通信技术的发展，非静止轨道卫星(NGSO卫星)广泛应用于全球范围内。NGSO卫星需要与地面终端之间组成通信链路来完成通信。因此，NGSO卫星需通过确定是否满足与地面终端间的预设通信条件来确定其能覆盖的地面终端。
目前在对NGSO卫星的覆盖特性进行仿真时，是以该NGSO卫星为圆心，以可以服务的最远距离的地面终端之间的距离为半径画圆，并通过该圆形区域内包含的地面终端的数量来表征为该NGSO卫星的覆盖范围。但在实际应用中，非静止轨道卫星(NGSO卫星)需要对静止轨道卫星(GSO卫星)进行干扰规避，从而造成在不同的时刻，不同的NGSO卫星其覆盖范围会有不同，而该方法无法真实反映出NGSO卫星的实际覆盖范围。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种非静止轨道卫星覆盖度仿真方法。本申请一个或者多个实施例同时涉及一种非静止轨道卫星覆盖度仿真装置，一种计算设备，以及一种计算机可读存储介质，以解决现有技术中存在的技术缺陷。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种非静止轨道卫星覆盖度仿真方法，包括：
构建卫星通信的通信仿真模型，其中，所述通信仿真模型包括非静止轨道卫星、静止轨道卫星以及地面终端；
确定仿真时长以及至少两个仿真时间点；
统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，其中，所述目标非静止轨道卫星满足地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的预设干扰规避条件；
根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果。
根据本申请实施例的第二方面，提供了一种非静止轨道卫星覆盖度仿真装置，包括：
构建模块，被配置为构建卫星通信的通信仿真模型，其中，所述通信仿真模型包括非静止轨道卫星、静止轨道卫星以及地面终端；
确定模块，被配置为确定仿真时长以及至少两个仿真时间点；
统计模块，被配置为统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，其中，所述目标非静止轨道卫星满足地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的预设干扰规避条件；
生成模块，被配置为根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果。
根据本申请实施例的第三方面，提供了一种计算设备，包括：
存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，其中，所述处理器执行所述计算机可执行指令时实现所述非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的步骤。
根据本申请实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该指令被处理器执行时实现所述非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的步骤。
本申请一个实施例实现了一种非静止轨道卫星覆盖度仿真方法及装置，其中，所述非静止轨道卫星覆盖度仿真方法包括构建卫星通信的通信仿真模型，其中，所述通信仿真模型包括非静止轨道卫星、静止轨道卫星以及地面终端，确定仿真时长以及至少两个仿真时间点，统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，其中，所述目标非静止轨道卫星满足地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的预设干扰规避条件，根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果。
本申请实施例对于NGSO卫星系统的覆盖特性仿真技术，增加考虑NGSO系统对GSO卫星的干扰规避限制，即非静止轨道卫星需要满足对GSO卫星的干扰规避要求，从而更加真实的反应NGSO系统的覆盖特性，使得NGSO卫星覆盖特性的仿真结果更加准确。
附图说明
图1是本申请一个实施例提供的一种非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的流程图；
图2a是本申请一个实施例提供的一种卫星通信过程的示意图；
图2b是本申请一个实施例提供的一种覆盖度仿真结果的示意图；
图3是本申请一个实施例提供的一种应用于NGSO卫星系统的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的处理过程流程图；
图4是本申请一个实施例提供的一种非静止轨道卫星覆盖度仿真装置的结构示意图；
图5是本申请一个实施例提供的一种计算设备的结构框图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
在本申请一个或多个实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请一个或多个实施例。在本申请一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本申请一个或多个实施例中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请一个或多个实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请一个或多个实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
首先，对本申请一个或多个实施例涉及的名词术语进行解释。
静止轨道卫星：geostationary orbit satellite，GSO卫星，指的是轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期，且方向亦与之一致，卫星与地面的位置相对保持不变。
非静止轨道卫星：Non-geostationary orbit satellite，NGSO卫星，NGSO的意思是除了GSO卫星以外的其他卫星，NGSO卫星与GSO卫星最大的区别在于相对地面位置的动态性。
在本申请中，提供了一种非静止轨道卫星覆盖度仿真方法。本申请一个或者多个实施例同时涉及一种非静止轨道卫星覆盖度仿真装置，一种计算设备，以及一种计算机可读存储介质，在下面的实施例中逐一进行详细说明。
参见图1，图1示出了根据本申请一个实施例提供的一种非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的流程图，包括以下步骤：
步骤102，构建卫星通信的通信仿真模型，其中，所述通信仿真模型包括非静止轨道卫星、静止轨道卫星以及地面终端。
具体的，非静止轨道卫星，即NGSO卫星；静止轨道卫星，即GSO卫星，也可称为地球同步卫星；地面终端，即可以是地球站、信关站或地面的用户终端。
随着非静止轨道卫星系统在侦察、导航、气象、资源探测、通信等领域应用的不断拓展，与NGSO卫星有关的干扰和协调问题也更加突出。
实际应用中，通常将轨道高度低于35789km，围绕地球旋转的周期小于24h的卫星，统称为非静止轨道卫星，在实际的NGSO卫星系统中，采用圆形轨道的居多，NGSO卫星的特点是，轨道高度低、链路传播损耗小，传输时延较小，因此，目前NGSO卫星的应用越来越多。而对于Ku、Ka和Q/V频段的非静止轨道卫星通信系统，需要考虑非静止轨道卫星(NGSO卫星)对静止轨道卫星(GSO卫星)进行规避，即NGSO卫星与GSO卫星共用频带时，NGSO卫星的所有空间电台的发射可能会对GSO卫星与地球站间的通信造成干扰，若NGSO卫星对GSO卫星与地球站间的通信造成干扰，则需暂时将该NGSO卫星关闭，致使部分地面终端与非静止轨道卫星间无法完成通信，从而导致非静止轨道卫星对地面终端的覆盖度随纬度发生变化。目前的仿真技术往往不会考虑NGSO卫星对GSO卫星的干扰规避问题，直接在地图上以非静止轨道卫星为圆心画个圈用来表征其对地面终端的覆盖范围，这种仿真技术不能真实反映非静止轨道实际对地面终端的覆盖情况。
基于此，本申请增加考虑了NGSO卫星对GSO卫星的干扰规避措施，并将该措施融入至NGSO卫星的覆盖仿真技术中，通过实时计算不同位置的地面终端在不同仿真时间点满足通信条件的非静止轨道卫星的数量，最终统计出该位置地面终端被不同数量的非静止轨道卫星覆盖的时间占比，从而可以比较不同星座构成对地面终端覆盖的影响，以更加真实的反应NGSO卫星对地面终端的覆盖特性，为卫星系统的星座构成及优化提供参考。
具体的，在考虑NGSO卫星对GSO卫星的干扰规避措施的基础上，对NGSO卫星对地面终端的覆盖特性进行仿真的过程中，可先构建卫星通信的通信仿真模型，该通信仿真模型中至少包括地面终端、非静止轨道卫星以及静止轨道卫星弧段，且地面终端与静止轨道卫星相对静止，非静止轨道卫星与地面终端相对运动，非静止轨道卫星与静止轨道卫星间相对运动。
实际应用中，由于静止轨道卫星弧段由多个点组成，而本申请实施例中，组成该静止卫星弧段的每个点均可看作是一个静止轨道卫星，用于对不同仿真时间点满足通信条件的非静止轨道卫星的数量进行仿真处理。
具体实施时，构建卫星通信的通信仿真模型，包括：
构建地球子模型，并设置至少两个地面终端在所述地球子模型中的位置，其中，所述至少两个地面终端中，每个地面终端在所述地球子模型中的纬度不同；
构建所述地球子模型的通信卫星子模型，其中，所述通信卫星子模型中包含至少两个非静止轨道卫星及静止轨道卫星弧段，所述地球子模型和所述通信卫星子模型共同组成卫星通信的通信仿真模型。
具体的，构建通信仿真模型，可包括通信卫星建模(星座系统建模)和地面终端建模，其中，地面终端建模，具体先构建地球子模型，该地球子模型按照地球的实际大小进行等比例缩小，然后在地球子模型中设置至少两个地面终端，每个地面终端在地球子模型中的位置为纬度的等间隔点，即每个地面终端在地球子模型中的纬度不同，且任意两个相邻地面终端间的纬度差值相等。实际应用中，各地面终端的间隔可根据实际仿真过程中的精度要求进行调整，如每间隔1度设置一个点，每个点即为地面终端的位置。
另外，通信卫星建模，即卫星部署，具体即构建地球子模型的卫星通信子模型，表示根据卫星的轨道参数搭建地球子模型的卫星轨道构型，并可以通过轨道外推确定未来某一时刻所有卫星的具体位置。实际应用中，通信卫星建模包括卫星轨道构型的设置，包括轨道面参数、相位参数、轨道周期参数以及轨道中卫星数量等，具体即包括非静止轨道卫星的轨道构型的设置以及静止轨道卫星的轨道构型的设置，以由地球子模型和通信卫星子模型共同组成卫星通信的通信仿真模型，并通过该通信仿真模型对地面终端在仿真时长内不同时刻的非静止轨道卫星的卫星覆盖重数(覆盖度)进行仿真。
其中，静止轨道卫星和非静止轨道卫星的卫星轨道，其轨道半径同样按照实际轨道半径的大小进行等比例缩小，且缩小比例与地球子模型的缩小比例相等。
步骤104，确定仿真时长以及至少两个仿真时间点。
具体的，构建通信仿真模型后，即可确定仿真时长以及仿真时间点，以对地面终端在仿真时长内不同仿真时间点的非静止轨道卫星的卫星覆盖重数(覆盖度)进行仿真。
具体实施时，确定仿真时长以及至少两个仿真时间点，包括：
确定仿真时长，并确定预设仿真步进；
按照所述预设仿真步进对所述仿真时长进行划分，生成至少两个仿真时间点。
具体的，仿真时长可根据实际的需求确定，例如仿真时长可以是非静止轨道卫星在其卫星轨道运行一周的时长，或者仿真时长可以是地球公转一周的时长，本申请对此不做限制。
同样的，仿真步进也可根据实际需求确定，例如，仿真步进可以是1小时或者是一天，本申请对此不做限制。
确定仿真时长和仿真步进后，即可确定仿真时长内，需进行仿真的仿真时间点，以对地面终端在不同仿真时间点的非静止轨道卫星的卫星覆盖重数(覆盖度)进行仿真，其中，仿真时间点可由仿真步进对仿真时长进行划分生成，具体即从仿真时长的起点开始，按照仿真步进对仿真时长进行划分，生成至少两个仿真时间点，例如，仿真时长为24h(0点至24点)，仿真步进为1h，则划分生成的仿真时间点即0点、1点、2点、……、23点。
步骤106，统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，其中，所述目标非静止轨道卫星满足地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的预设干扰规避条件。
具体的，目标非静止轨道卫星，即在考虑干扰规避条件的情况下，能够与地面终端进行通信的非静止轨道卫星，具体即满足地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的预设干扰规避条件的非静止轨道卫星。
实际应用中，NGSO卫星与GSO卫星共用频带时，NGSO卫星的所有空间电台的发射可能会对GSO卫星与地球站间的通信造成干扰，若NGSO卫星对GSO卫星与地球站间的通信造成干扰，则需暂时将该NGSO卫星关闭，致使部分地面终端与非静止轨道卫星间无法完成通信。
因此，在统计不同仿真时间点中，能够与地面终端进行通信的非静止轨道卫星的数量时，为保证统计结果的准确性，本申请实施例需要考虑非静止轨道卫星(NGSO卫星)对静止轨道卫星(GSO卫星)的规避问题，即除了要确定非静止轨道卫星是否满足与地面终端进行通信的预设通信条件外，还需确定其是否满足地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的预设干扰规避条件，即在地面终端与静止轨道卫星间正常通信、地面终端与非静止轨道卫星间正常通信的情况下，需确定该非静止轨道卫星是否会对地面终端与静止轨道卫星间的通信过程造成干扰，在不造成干扰的情况下，该非静止轨道卫星即为目标非静止轨道卫星。
具体实施时，通信仿真模型包括至少两个非静止轨道卫星和静止轨道卫星弧段；
相应的，所述统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，包括：
确定所述至少两个非静止轨道卫星中，每个非静止轨道卫星在每个仿真时间点对应的第一位置信息；
确定所述地面终端在所述通信仿真模型中的第二位置信息，并确定所述静止轨道卫星弧段中，每个静止轨道卫星在所述通信仿真模型中的第三位置信息；
根据所述第一位置信息、所述第二位置信息以及所述第三位置信息，统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量。
具体的，由于通信仿真模型中，非静止轨道卫星与地面终端相对运动，非静止轨道卫星与静止轨道卫星间相对运动，因此，非静止轨道卫星在不同仿真时间点对应的位置不同，其对静止轨道卫星和地面终端间通信的干扰结果不同，基于此，本申请实施例可根据地面终端、非静止轨道卫星和静止轨道卫星在每个仿真时间点对应的位置信息，确定在该仿真时间点时，非静止轨道卫星是否会对地面终端与静止轨道卫星间的通信造成干扰，从而确定该仿真时间点可与地面终端进行通信的非静止轨道卫星的数量。
实际应用中，由于通信仿真模型中可包含至少两个非静止轨道卫星和静止轨道卫星弧段，而组成该静止轨道卫星弧段的每个点均可看作是一个静止轨道卫星，因此，在根据位置信息确定目标非静止轨道卫星时，可确定至少两个非静止轨道卫星中，每个非静止轨道卫星在每个仿真时间点对应的第一位置信息，并确定地面终端在每个仿真时间点对应的第二位置信息，以及确定静止轨道卫星弧段中，每个静止轨道卫星在每个仿真时间点对应的第三位置信息，以根据第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息，统计地面终端在每个仿真时间点对应的、非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，在实际应用中，静止轨道卫星弧段通常是指GSO弧段，GSO弧段在任意时刻任意位置可能都有卫星，也有可能当时没有卫星，但是可能有通信链路存在，因此，所述第三位置信息通常考虑的是整个弧段，并全部进行统计分析。
其中，本申请实施例可以通信仿真模型中地球子模型的中心点为坐标原点，建立三维坐标系，并将每个仿真时间点中，地面终端、每个非静止轨道卫星以及每个静止轨道卫星在该三维坐标系中的坐标信息作为其各自对应的位置信息。
具体实施时，根据所述第一位置信息、所述第二位置信息以及所述第三位置信息，统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，包括：
根据所述第一位置信息及所述第二位置信息，确定所述地面终端与所述每个非静止轨道卫星间形成的通信仰角；
将大于预设通信仰角阈值的通信仰角对应的非静止轨道卫星，确定为初始非静止轨道卫星；
根据所述第三位置信息、所述第一位置信息及所述初始非静止轨道卫星的第二位置信息，确定所述地面终端、所述静止轨道卫星及所述初始非静止轨道卫星间形成的干扰规避角；
将大于预设干扰规避角阈值的干扰规避角对应的初始非静止轨道卫星，确定为目标非静止轨道卫星，并统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量。
进一步的，根据所述第三位置信息、所述第一位置信息及所述初始非静止轨道卫星的第二位置信息，确定所述地面终端、所述静止轨道卫星及所述初始非静止轨道卫星间形成的干扰规避角，包括：
根据所述第三位置信息及所述第一位置信息，确定所述静止轨道卫星与所述地面终端间的第一线段；
根据所述第一位置关系及所述初始非静止轨道卫星的第二位置关系，确定所述地面终端与所述初始非静止轨道卫星间的第二线段；
将所述第一线段与所述第二线段之间的夹角，确定为所述地面终端、所述静止轨道卫星及所述初始非静止轨道卫星间形成的干扰规避角。
具体的，地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的预设干扰规避条件，可以包括地面终端与非静止轨道卫星间形成的通信仰角大于预设通信仰角阈值，且地面终端、非静止轨道卫星与静止轨道卫星间形成的干扰规避角大于预设干扰规避角阈值，因此，在根据静止轨道卫星的第三位置信息、地面终端的第一位置信息及非静止轨道卫星的第二位置信息，统计地面终端在每个仿真时间点对应的、非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量时，可先通过地面终端与非静止轨道卫星间形成的通信仰角，确定初始非静止轨道卫星，并根据干扰规避角在初始非静止轨道卫星中，确定目标非静止轨道卫星。
本申请实施例中，干扰规避角是指地面终端、GSO卫星与NGSO卫星之间形成的夹角，当干扰规避角小于等于预设干扰规避角阈值时，NGSO卫星会对GSO卫星与地面终端间的通信过程造成干扰，这种情况下，需暂时关闭NGSO卫星，NGSO卫星无法与地面终端进行通信。本申请实施例提供的一种卫星通信过程的示意图如图2a所示，图2a中存在2个干扰规避角，分别为干扰规避角X和干扰规避角a，两者是等效的，只是描述的坐标系不同。
对于干扰规避角X，对GSO卫星弧段上的每一个测试点Pi(一个测试点即相当于是一个静止轨道卫星)，有一条从NGSO卫星出发并与该点相交的直线，且对于任意NGSO卫星，有一条从地面终端触发并与该NGSO卫星相交的直线，那么这两条直线之间就存在一个夹角，记作Xi，对于任意NGSO卫星而言，在干扰规避角Xi小于预设干扰规避角阈值时，则会对GSO卫星与地面终端间的通信造成干扰，需要关闭NGSO上的载荷，地面终端无法与该NGSO卫星进行通信。
对于干扰规避角a，同样对于GSO卫星弧段上的每个测试点Pi，有一条从地面终端出发并与该测试点相交的直线(目标静止轨道卫星与所述地面终端间的第一线段)，对于任意NGSO卫星，有一条从地面终端出发并与该NGSO卫星相交的直线(地面终端与初始非静止轨道卫星间的第二线段)，这两条直线之间就存在一个夹角ai，对于任意NGSO卫星而言，当干扰规避角ai小于预设干扰规避角阈值时，则会对GSO卫星与地面终端间的通信造成干扰，需要关闭NGSO上的载荷，地面终端无法与该NGSO卫星进行通信。
实际应用中，干扰规避角的推导与计算是根据卫星固定业务的NGSO卫星系统对GSO卫星系统的EPFD(空间业务部门等效功率通量密度)限值推导出的。取EPFD限值为-164dB(W/m2)@40kHz，作为干扰规避角a0的推导基准。通过下述公式1可以计算得到NGSO卫星单波束导致的EPFD值：
Figure BDA0003770423560000081
其中，EPFDSGL是NGSO卫星单个波束产生的EPFD值，P是NGSO卫星单个波束的发射功率，单位为dBW；B是NGSO卫星单个波束的载波带宽，单位为kHz，Bref是限值标准的参考带宽，在此取40kHz，Gt是NGSO卫星单个波束发射天线最大增益，单位为dBi，h是NGSO卫星信号传输距离，此处取最小的传输距离，即卫星到星下点的距离，单位为米。
由单个波束导致的EPFDSGL，需要小于EPFD限值，两者的差值需要通过NGSO卫星天线偏离一定角度来降低EPFDSGL，即通过下述公式2求解干扰规避角a0：
Gt-Gt(α0)＝EPFDSGL-EPFDLIM 公式2
其中，Ht(α0)是指以干扰规避角a0为离轴角的发射天线增益，单位为dBi，EPFDLIM为EPFD限值，此处取-164dB(W/m2)@40kHz。由上述公式1和公式2求解可以得到的干扰规避角a0。可以满足单个波束的EPFD限值，以该值为参考，考虑一定余量，确定NGSO系统对GSO系统的干扰规避角，从而确保NGSO系统对GSO卫星的干扰规避。
基于此，在确定地面终端、静止轨道卫星与初始非静止轨道卫星间的干扰规避角后，可将大于预设干扰规避角阈值的干扰规避角对应的初始非静止轨道卫星，确定为目标非静止轨道卫星，并统计地面终端在每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量。
步骤108，根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果。
具体的，在确定地面终端在每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量后，即可基于该数量生成地面终端在仿真时长对应的覆盖度仿真结果。
具体实施时，根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果，包括：
根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，确定所述地面终端在每个仿真时间点对应的卫星覆盖度；
确定每个卫星覆盖度对应的覆盖时长，并确定所述覆盖时长在所述仿真时长中的时长占比；
根据所述时长占比生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果。
具体的，卫星覆盖度与目标静止轨道卫星的数量相等，即目标非静止轨道卫星的数量是几，则地面终端的卫星覆盖度(卫星覆盖重数)即为几重覆盖。
因此，生成地面终端在仿真时长对应的覆盖度仿真结果，具体即统计每个地面终端的不同覆盖重数的服务时间占比，具体可通过将每个地面终端的任意覆盖重数所对应的仿真时间点的数量，除以仿真时间点总数，可以得到不同纬度下每个地面终端不同覆盖重数的服务时间占比。
以覆盖重数为4重覆盖为例，若在某个仿真时间点，地面终端对应的卫星覆盖度，即覆盖重数为4重覆盖，则表示地面终端在该仿真时间点，至少可与4个非静止轨道卫星进行通信，因此，确定4重覆盖的服务时间占比，则需确定地面终端满足4重覆盖的仿真时间点的数量，即确定地面终端在几个仿真时间点，其覆盖重数至少为4重覆盖，然后用仿真时间点的数量除以仿真时间点总数，即可以生成地面终端4重覆盖的服务时间占比。
或者，可将仿真时间点的数量乘以仿真步进，再将乘积结果除以仿真时长，即可生成地面终端4重覆盖的服务时间占比，然后可根据服务时间占比生成地面终端在仿真时长对应的覆盖度仿真结果，其中，覆盖度仿真结果可以是对地面终端不同覆盖重数的服务时间占比进行整合生成的结果。
或者，由于通信仿真模型中包含多个地面终端，每个地面终端在每个仿真时间点的目标非静止轨道卫星的数量的确定方式类似，本申请实施例仅以多个地面终端中的一个地面终端为例进行描述，其他地面终端在每个仿真时间点的目标非静止轨道的数量的确定过程，均可参考前述一个地面终端的具体实现过程，在此不做赘述。
在确定每个地面终端的不同覆盖重数的服务时间占比后，可确定每个地面终端的100％时间覆盖重数，即确定每个地面终端在仿真时长内的每个时间点，均能够满足至少几重覆盖，例如，一个地面终端，一重覆盖的服务时间占比是20％，二重覆盖的服务时间占比是30％，三重覆盖的服务时间占比是50％，则该地面终端的100％时间覆盖重数即为一重覆盖，然后对每个地面终端的100％时间覆盖重数进行整合，即生成对应的覆盖度仿真结果。本申请实施例提供的一种覆盖度仿真结果的示意图如图2b所示，图2b中，不同颜色代表不同的100％时间覆盖重数。考虑NGSO卫星对GSO卫星的干扰规避措施后，NGSO卫星系统自身的覆盖特性将随纬度不断变化，尤其对于低纬度地区，覆盖特性将明显变差。这是因为低纬度地区NGSO卫星存在干扰GSO卫星的风险，采取干扰规避措施后，NGSO卫星将采取关闭波束、降低功率等措施，从而造成自身系统覆盖特性变差。
另外，在获得地面终端的覆盖度仿真结果之后，还可以将该覆盖度仿真结果以可视化的形式展示给用户，用户可根据该覆盖度仿真结果对实际的卫星部署方式进行调整，以满足不同时间点存在足够数量的非静止轨道卫星与地面终端进行通信。
NGSO星座系统是一个复杂的大系统，进行科学的评估与性能分析是正确决策的基础。星座覆盖特性分析是星座通信系统设计的重要方面。评价一个星座系统的覆盖特性通常有单星覆盖率、平均覆盖仰角、多星覆盖率等指标，这些覆盖特性指标均可以通过仿真得到。一般而言，单星覆盖率和覆盖仰角仅跟单星参数相关，相对简单，而多星覆盖率的仿真较为复杂，该指标表征了覆盖区域可同时被星座卫星覆盖的层数，与单星覆盖、覆盖仰角、星座构型、星座规模均密切相关。
考虑到现有仿真技术，仅考虑了NGSO星座系统本身的特性，并没有考虑NGSO星座采取对GSO卫星干扰规避措施后对自身系统覆盖特性的影响，因此考虑干扰规避策略对NGSO星座系统覆盖特性的影响，是非常有必要的。
现有仿真技术的缺点是缺乏干扰规避策略对NGSO星座系统覆盖特性影响的量化评估，致使现有仿真技术无法准确分析NGSO星座系统的实际覆盖情况。
基于此，本申请一个实施例实现了一种非静止轨道卫星覆盖度仿真方法及装置，其中，所述非静止轨道卫星覆盖度仿真方法包括构建卫星通信的通信仿真模型，其中，所述通信仿真模型包括非静止轨道卫星、静止轨道卫星以及地面终端，确定仿真时长以及至少两个仿真时间点，统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，其中，所述目标非静止轨道卫星满足地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的预设干扰规避条件，根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果。
本申请实施例上述缺点进行优化，即增加对干扰规避策略的考虑，对干扰规避策略带来的覆盖特性影响进行量化评估，从而更真实的反应NGSO系统的覆盖特性。
本申请实施例对于NGSO卫星系统的覆盖特性仿真技术，增加考虑NGSO系统对GSO卫星的干扰规避限制，即非静止轨道卫星需要满足对GSO卫星的干扰规避要求，从而更加真实的反应NGSO系统的覆盖特性，使得NGSO卫星覆盖特性的仿真结果更加准确。
参见图3，以本申请实施例提供的所述非静止轨道卫星覆盖度仿真方法在NGSO卫星系统的应用为例，对所述非静止轨道卫星覆盖度仿真方法进行进一步说明。其中，图3示出了本申请一个实施例提供的一种应用于NGSO卫星系统的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的处理过程流程图，具体包括：
构建通信仿真模型，具体的，通信仿真模型的构建过程可通过通信卫星建模和地面终端建模实现，卫星通信建模，即卫星部署，包括非静止轨道卫星的轨道构型的设置以及静止轨道卫星的轨道构型的设置等。地面终端建模，即构建地球子模型，该地球子模型按照地球的实际大小进行等比例缩小，然后在地球子模型中设置至少两个地面终端，每个地面终端在地球子模型中的位置为纬度的等间隔点，然后可设置地面终端的通信仰角，并设置地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的干扰规避角。
模型构建完成后，即可进行覆盖度仿真，通过对地面终端进行纬度遍历，对于每个地面终端，均可确定仿真步进和仿真时长。
遍历该每个仿真步进，在每个仿真步进下，计算满足与地面终端进行通信的NGSO卫星的数量，即满足地面终端的最低通信仰角，且满足NGSO卫星对GSO卫星的干扰规避角。
具体的，在每个仿真步进下，筛选每个地面终端满足通信条件的非静止轨道卫星，筛选条件为：满足地面终端的最低通信仰角，满足地面终端对GSO卫星的干扰规避角；如果有满足上述筛选条件的非静止轨道卫星，则该地面终端的NGSO卫星的数量加1。
在遍历完每个仿真步进之后，可以确定地面终端在每个仿真步进的目标非静止轨道卫星的数量。
然后可根据仿真步进的总数，及地面终端在每个仿真步进的目标非静止轨道卫星的数量，统计每个地面终端不同覆盖重数的服务时间占比。
最后可在仿真时长内，以时域统计的方式，整合得到各地面终端在不同仿真时间点的、目标非静止轨道卫星数量的时间分布。
本申请实施例对于NGSO卫星系统的覆盖特性仿真技术，增加考虑NGSO系统对GSO卫星的干扰规避限制，即非静止轨道卫星需要满足对GSO卫星的干扰规避要求，从而更加真实的反应NGSO系统的覆盖特性，使得NGSO卫星覆盖特性的仿真结果更加准确。
与上述方法实施例相对应，本申请还提供了非静止轨道卫星覆盖度仿真装置实施例，图4示出了本申请一个实施例提供的一种非静止轨道卫星覆盖度仿真装置的结构示意图。如图4所示，该装置包括：
构建模块402，被配置为构建卫星通信的通信仿真模型，其中，所述通信仿真模型包括非静止轨道卫星、静止轨道卫星以及地面终端；
确定模块404，被配置为确定仿真时长以及至少两个仿真时间点；
统计模块406，被配置为统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，其中，所述目标非静止轨道卫星满足地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的预设干扰规避条件；
生成模块408，被配置为根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果。
可选地，所述确定模块404，进一步被配置为：
确定仿真时长，并确定预设仿真步进；
按照所述预设仿真步进对所述仿真时长进行划分，生成至少两个仿真时间点。
可选地，所述通信仿真模型包括至少两个非静止轨道卫星和静止轨道卫星弧段；
相应的，所述统计模块406，进一步被配置为：
确定所述至少两个非静止轨道卫星中，每个非静止轨道卫星在每个仿真时间点对应的第一位置信息；
确定所述地面终端在所述通信仿真模型中的第二位置信息，并确定所述静止轨道卫星弧段中，每个静止轨道卫星在所述通信仿真模型中的第三位置信息；
根据所述第一位置信息、所述第二位置信息以及所述第三位置信息，统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量。
可选地，所述统计模块406，进一步被配置为：
根据所述第一位置信息及所述第二位置信息，确定所述地面终端与所述每个非静止轨道卫星间形成的通信仰角；
将大于预设通信仰角阈值的通信仰角对应的非静止轨道卫星，确定为初始非静止轨道卫星；
根据所述第三位置信息、所述第一位置信息及所述初始非静止轨道卫星的第二位置信息，确定所述地面终端、所述静止轨道卫星及所述初始非静止轨道卫星间形成的干扰规避角；
将大于预设干扰规避角阈值的干扰规避角对应的初始非静止轨道卫星，确定为目标非静止轨道卫星，并统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量。
可选地，所述统计模块406，进一步被配置为：
根据所述第三位置信息及所述第一位置信息，确定所述静止轨道卫星与所述地面终端间的第一线段；
根据所述第一位置关系及所述初始非静止轨道卫星的第二位置关系，确定所述地面终端与所述初始非静止轨道卫星间的第二线段；
将所述第一线段与所述第二线段之间的夹角，确定为所述地面终端、所述静止轨道卫星及所述初始非静止轨道卫星间形成的干扰规避角。
可选地，所述构建模块402，进一步被配置为：
构建地球子模型，并设置至少两个地面终端在所述地球子模型中的位置，其中，所述至少两个地面终端中，每个地面终端在所述地球子模型中的纬度不同；
构建所述地球子模型的通信卫星子模型，其中，所述通信卫星子模型中包含至少两个非静止轨道卫星及静止轨道卫星弧段，所述地球子模型和所述通信卫星子模型共同组成卫星通信的通信仿真模型。
可选地，所述生成模块408，进一步被配置为：
根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，确定所述地面终端在每个仿真时间点对应的卫星覆盖度；
确定每个卫星覆盖度对应的覆盖时长，并确定所述覆盖时长在所述仿真时长中的时长占比；
根据所述时长占比生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果。
上述为本实施例的一种非静止轨道卫星覆盖度仿真装置的示意性方案。需要说明的是，该非静止轨道卫星覆盖度仿真装置的技术方案与上述的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的技术方案属于同一构思，非静止轨道卫星覆盖度仿真装置的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的技术方案的描述。
图5示出了根据本申请一个实施例提供的一种计算设备500的结构框图。该计算设备500的部件包括但不限于存储器510和处理器520。处理器520与存储器510通过总线530相连接，数据库550用于保存数据。
计算设备500还包括接入设备540，接入设备540使得计算设备500能够经由一个或多个网络560通信。这些网络的示例包括公用交换电话网(PSTN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、个域网(PAN)或诸如因特网的通信网络的组合。接入设备540可以包括有线或无线的任何类型的网络接口(例如，网络接口卡(NIC))中的一个或多个，诸如IEEE802.11无线局域网(WLAN)无线接口、全球微波互联接入(Wi-MAX)接口、以太网接口、通用串行总线(USB)接口、蜂窝网络接口、蓝牙接口、近场通信(NFC)接口，等等。
在本申请的一个实施例中，计算设备500的上述部件以及图5中未示出的其他部件也可以彼此相连接，例如通过总线。应当理解，图5所示的计算设备结构框图仅仅是出于示例的目的，而不是对本申请范围的限制。本领域技术人员可以根据需要，增添或替换其他部件。
计算设备500可以是任何类型的静止或移动计算设备，包括移动计算机或移动计算设备(例如，平板计算机、个人数字助理、膝上型计算机、笔记本计算机、上网本等)、移动电话(例如，智能手机)、可佩戴的计算设备(例如，智能手表、智能眼镜等)或其他类型的移动设备，或者诸如台式计算机或PC的静止计算设备。计算设备500还可以是移动式或静止式的服务器。
其中，处理器520用于执行如下计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，其中，所述处理器执行所述计算机可执行指令时实现所述非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的步骤。
上述为本实施例的一种计算设备的示意性方案。需要说明的是，该计算设备的技术方案与上述的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的技术方案属于同一构思，计算设备的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的技术方案的描述。
本申请一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该指令被处理器执行时实现所述非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的步骤。
上述为本实施例的一种计算机可读存储介质的示意性方案。需要说明的是，该存储介质的技术方案与上述的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的技术方案属于同一构思，存储介质的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的技术方案的描述。
上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
所述计算机指令包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本申请实施例所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上公开的本申请优选实施例只是用于帮助阐述本申请。可选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本申请实施例的内容，可作很多的修改和变化。本申请选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本申请实施例的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本申请。本申请仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种非静止轨道卫星覆盖度仿真方法，其特征在于，包括：
构建卫星通信的通信仿真模型，其中，所述通信仿真模型包括非静止轨道卫星、静止轨道卫星以及地面终端；
确定仿真时长以及至少两个仿真时间点；
统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，其中，所述目标非静止轨道卫星满足地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的预设干扰规避条件；
根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果。
2.根据权利要求1所述的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法，其特征在于，所述确定仿真时长以及至少两个仿真时间点，包括：
确定仿真时长，并确定预设仿真步进；
按照所述预设仿真步进对所述仿真时长进行划分，生成至少两个仿真时间点。
3.根据权利要求1所述的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法，其特征在于，所述通信仿真模型包括至少两个非静止轨道卫星和静止轨道卫星弧段；
相应的，所述统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，包括：
确定所述至少两个非静止轨道卫星中，每个非静止轨道卫星在每个仿真时间点对应的第一位置信息；
确定所述地面终端在所述通信仿真模型中的第二位置信息，并确定所述静止轨道卫星弧段中，每个静止轨道卫星在所述通信仿真模型中的第三位置信息；
根据所述第一位置信息、所述第二位置信息以及所述第三位置信息，统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量。
4.根据权利要求3所述的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法，其特征在于，所述根据所述第一位置信息、所述第二位置信息以及所述第三位置信息，统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，包括：
根据所述第一位置信息及所述第二位置信息，确定所述地面终端与所述每个非静止轨道卫星间形成的通信仰角；
将大于预设通信仰角阈值的通信仰角对应的非静止轨道卫星，确定为初始非静止轨道卫星；
根据所述第三位置信息、所述第一位置信息及所述初始非静止轨道卫星的第二位置信息，确定所述地面终端、所述静止轨道卫星及所述初始非静止轨道卫星间形成的干扰规避角；
将大于预设干扰规避角阈值的干扰规避角对应的初始非静止轨道卫星，确定为目标非静止轨道卫星，并统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量。
5.根据权利要求4所述的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法，其特征在于，所述根据所述第三位置信息、所述第一位置信息及所述初始非静止轨道卫星的第二位置信息，确定所述地面终端、所述静止轨道卫星及所述初始非静止轨道卫星间形成的干扰规避角，包括：
根据所述第三位置信息及所述第一位置信息，确定所述静止轨道卫星与所述地面终端间的第一线段；
根据所述第一位置关系及所述初始非静止轨道卫星的第二位置关系，确定所述地面终端与所述初始非静止轨道卫星间的第二线段；
将所述第一线段与所述第二线段之间的夹角，确定为所述地面终端、所述静止轨道卫星及所述初始非静止轨道卫星间形成的干扰规避角。
6.根据权利要求1所述的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法，其特征在于，所述构建卫星通信的通信仿真模型，包括：
构建地球子模型，并设置至少两个地面终端在所述地球子模型中的位置，其中，所述至少两个地面终端中，每个地面终端在所述地球子模型中的纬度不同；
构建所述地球子模型的通信卫星子模型，其中，所述通信卫星子模型中包含至少两个非静止轨道卫星及静止轨道卫星弧段，所述地球子模型和所述通信卫星子模型共同组成卫星通信的通信仿真模型。
7.根据权利要求1所述的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法，其特征在于，所述根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果，包括：
根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，确定所述地面终端在每个仿真时间点对应的卫星覆盖度；
确定每个卫星覆盖度对应的覆盖时长，并确定所述覆盖时长在所述仿真时长中的时长占比；
根据所述时长占比生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果。
8.一种非静止轨道卫星覆盖度仿真装置，其特征在于，包括：
构建模块，被配置为构建卫星通信的通信仿真模型，其中，所述通信仿真模型包括非静止轨道卫星、静止轨道卫星以及地面终端；
确定模块，被配置为确定仿真时长以及至少两个仿真时间点；
统计模块，被配置为统计所述地面终端在每个仿真时间点对应的、所述非静止轨道卫星中目标非静止轨道卫星的数量，其中，所述目标非静止轨道卫星满足地面终端、非静止轨道卫星及静止轨道卫星间的预设干扰规避条件；
生成模块，被配置为根据所述每个仿真时间点对应的目标非静止轨道卫星的数量，生成所述地面终端在所述仿真时长对应的覆盖度仿真结果。
9.一种计算设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，其中，所述处理器执行所述计算机可执行指令时实现权利要求1-7任意一项所述的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1-7任意一项所述的非静止轨道卫星覆盖度仿真方法的步骤。
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