CN117278105A - 基于规避角的低轨星载动中通抗下行干扰方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于规避角的低轨星载动中通抗下行干扰策略实施方法，基于规避角的低轨星载动中通抗下行干扰方法，当低轨星载动中通应用低轨卫星在低轨卫星星座低轨卫星方向上的偏轴角γ小于等于干扰规避角门限αmax时，按如下步骤进行低轨星载动中通应用低轨卫星是否受扰计算，并视情进行干扰规避。当低轨卫星星座低轨卫星进入低轨星载动中通应用低轨卫星的排他区域时，将低轨星载动中通应用低轨卫星终端投影至地表，利用低轨卫星星座下行pfd mask，计算低轨星载动中通应用低轨卫星终端所受干扰，用以判断是否需要关机，从而避免低轨卫星星座低轨卫星对低轨星载动中通应用低轨卫星的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及低轨卫星抗干扰技术领域，尤其涉及一种基于规避角的低轨星载动中通抗下行干扰方法。
背景技术
低轨星载动中通应用作为卫星固定业务的移动应用形式，其在国际电联《无线电规则》中的地位低于其他各主要业务，因此低轨星载动中通应用不能对同频段主要业务带来的干扰提出保护要求。为了保证低轨星载动中通应用能够正常使用，完成中继数传作用，低轨星载动中通的低轨卫星终端或静止轨道卫星必须采取必要的抗干扰方法，从而避免或降低其他主要业务系统对其干扰。随着卫星技术的发展，人类对于全球范围内的高速网络接入服务的需求不断增长，促使利用大量低轨卫星组合形成通信星座的低轨宽带通信星座得到快速发展。通信卫星接收地球表面发送的无线电信号，同时发射无线电信号到地球表面以实现与地面之间的通信。然而，随着卫星通信技术的不断发展与卫星通信需求的大幅增加，通信卫星可用频率资源越发拥挤。如何更高效的利用有限的卫星频率资源成为了卫星通信领域的研究重点。当今美国星链、我国星网系统快速发展，其使用的传统卫星业务国际地位高于低轨星载动中通业务，因此需要制定对传统卫星业务下行信号的干扰规避方法，从而确保低轨星载动中通系统与其他同频业务共存并不受其干扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于规避角的低轨星载动中通抗下行干扰方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
基于规避角的低轨星载动中通抗下行干扰方法，当低轨星载动中通应用低轨卫星在低轨卫星星座低轨卫星方向上的偏轴角γ小于等于干扰规避角门限αmax时，按如下步骤进行低轨星载动中通应用低轨卫星是否受扰计算，并视情进行干扰规避：
步骤1，低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星连线，能够与地球相交的条件下，计算直线1：地心与低轨卫星星座低轨卫星连线，直线2：低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星连线，两条直线夹角φ的最大值φmax；
步骤2，假设低轨卫星星座低轨卫星的坐标为(xxz，yxz，zxz)、低轨星载动中通应用低轨卫星的坐标为(xdzt，ydzt，zdzt)，计算低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星距离l，并根据余弦定理计算夹角φ；
步骤3，比较φ和φmax，如果φ大于φmax，那么判断低轨星载动中通应用低轨卫星不受扰，无需关机规避干扰；如果φ小于等于φmax，那么根据余弦定理计算低轨卫星星座低轨卫星到地球表面交点距离lxz2jd，再根据定比分点概念，计算地球表面交点坐标(xjd，yjd，zjd)：
xjd＝xxz-(lxz2jd*(xxz-xdzt)/l)
yjd＝yxz-(lxz2jd*(yxz-ydzt)/l)
zjd＝zxz-(lxz2jd*(zxz-zdzt)/l)；
步骤4，根据地球表面交点坐标(xjd，yjd，zjd)，以及低轨卫星星座的下行功率通量密度(pfd)mask的XML文件，计算低轨卫星星座低轨卫星到地球表面交点的pfdjd，并根据pfdjd和lxz2jd反推计算出低轨卫星星座低轨卫星在直线：低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星连线方向上的EIRPxz；
步骤5，根据低轨卫星星座低轨卫星、低轨星载动中通应用低轨卫星、静止轨道卫星三者的三维坐标，利用余弦定理计算低轨星载动中通应用低轨卫星在低轨卫星星座低轨卫星方向上的偏轴角γ，并根据低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星距离l、低轨卫星星座低轨卫星在直线：低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星连线方向上的EIRPxz、偏轴角γ，计算低轨卫星星座低轨卫星主轴对准低轨星载动中通应用低轨卫星发射时，低轨星载动中通应用低轨卫星接收到的干扰信号功率EIRPdzt；
步骤6，如果EIRPdzt≥ΔT，那么判断此时低轨星载动中通应用低轨卫星受扰，需关机规避干扰；如果EIRPdzt<ΔT，那么判断此时低轨星载动中通应用低轨卫星不受扰，无需关机规避干扰。
优选的，所述干扰规避角门限的获取方式为：
假设低轨星载动中通应用低轨卫星位于赤道上空，经度为long1，且与其上空同经度静止轨道卫星进行通信，那么计算低轨卫星星座低轨卫星位置从纬度0、经度long1开始，经度依次减小或增大，直至低轨卫星星座低轨卫星对低轨星载动中通应用低轨卫星的干扰小于门限值；此时，第一条直线：低轨星载动中通应用低轨卫星与低轨卫星星座低轨卫星所确定直线；第二条直线：低轨星载动中通应用低轨卫星与静止轨道卫星所确定直线，此两条直线的夹角α即定义为干扰规避角门限αmax。
优选的，所述干扰规避角门限的具体获取步骤为：
步骤a,设低轨卫星星座低轨卫星的高度为h1，低轨星载动中通应用低轨卫星的高度为h2，地球半径为R，低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星的地心角为θ；
步骤b,根据低轨星载动中通应用低轨卫星的噪声温度T，计算噪声温度增量最大值ΔT
ΔT＝KT*0.06
其中，K为玻尔兹曼常数；
步骤c,根据余弦定理求得低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星的距离l
步骤d，根据如下公式，计算低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星的顶心角α
α＝asin((h1+R)*sind(θ)/l)
步骤e，θ从0开始逐渐增大，计算每个θi所对应αi，以及在偏轴角为αii的情况下，低轨卫星星座低轨卫星主轴对准低轨星载动中通应用低轨卫星发射时，低轨星载动中通应用低轨卫星接收到的干扰信号功率EIRP；
步骤f，如果EIRP<ΔT，那么此时的αi即为干扰规避角αmax；如果EIRP≥ΔT，那么返回步骤2.5，θ继续增大并重新计算低轨星载动中通应用低轨卫星接收到的干扰信号功率EIRP。
优选的，所述方法中采用噪声温度增量法，即计算受干扰卫星网络的链路由于干扰卫星网络而引起的噪声温度的增加ΔT(K)。
本发明的有益效果是：
应用本发明后，当低轨卫星星座低轨卫星进入低轨星载动中通应用低轨卫星的排他区域时，将低轨星载动中通应用低轨卫星终端投影至地表，利用低轨卫星星座下行pfdmask，计算低轨星载动中通应用低轨卫星终端所受干扰，用以判断是否需要关机，从而避免低轨星载动中通应用低轨卫星受低轨卫星星座低轨卫星的干扰。
附图说明
图1是GSO弧段回避技术情形一示意图；
图2是GSO弧段回避技术情形二示意图；
图3是GSO弧段回避技术情形三示意图；
图4是卫星网络间干扰示意图；
图5是干扰规避角门限αmax计算场景示意图；
图6是φmax计算场景示意图；
图7是夹角φ计算场景示意图；
图8是试验一中低轨卫星运行轨迹示意图；
图9是试验二中低轨卫星运行轨迹。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下行干扰规避策略
通常，避免NGSO下行链路对静止轨道卫星地球站干扰的策略：GSO弧段回避方法，有如下三种建立一个排他区的不同方式：
–排他区定义为从GSO地球站到±X°的GSO弧段的区域，当在排他区内时，非静止卫星能够向位于距GSO地球站至少一个预先定义的距离的非静止地球站发射；
–排他区的定义如图1，然而，当在排他区内时，非静止卫星不能发射；
–排他区是由纬度来定义的，当其星下点纬度是在一个特定的±X纬度范围之间时，非静止卫星不能发射。
这三种GSO弧段回避技术中的每一种的示意图在图1至3中给出。
上述情形1和2描述了最可能被低地球轨道(LEO)星座所使用的GSO弧段回避的形式，而情形3将最可能被HEO类型的星座所使用，而所有三类弧段回避都能被MEO星座所使用。
本专利的研究对象是低轨星载动中通应用低轨卫星，研究其如何避免受到低轨卫星星座低轨卫星下行信号干扰，因此我们借鉴情形2所述排他区域。即当低轨卫星星座低轨卫星进入低轨星载动中通应用低轨卫星的排他区域后，低轨星载动中通应用低轨卫星开始进行是否受扰的判断。
干扰判定标准
国际电联针对不同干扰协调情况给出了相关建议，事实上没有一种普适方法能够解决所有干扰协调问题，只能是针对卫星网络间干扰协调具体情况，依据基本理论进行干扰分析研究，得出相应的干扰分析结论。
卫星固定业务作为信息传递重要手段之一，近年来其应用范围和网络建设规模都在急剧增长，其所能利用的频率和轨道资源也已变得日益拥挤。在这些拥挤的轨道弧段内，如何把相邻卫星的间隔减到最小，合理、充分地利用卫星轨道和频率资源，而且这些卫星的相互干扰又保持在容许限度内，这就需要开展卫星固定业务干扰分析研究。常用卫星网络之间干扰计算方法有两种，一种是噪声温度增量法，另一种是载波干扰比法。本发明选用噪声温度增量法，采用低轨卫星星座下行pfd的mask文件，计算低轨星载动中通应用低轨卫星是否受低轨卫星星座低轨卫星干扰。
噪声温度增量法
即计算受干扰卫星网络的电路由于干扰卫星网络而引起的噪声温度的增加ΔT(K)。这是一种网络间干扰简化计算方法，只用来估算两个卫星网络间相互干扰的程度。见图4，图内中部虚线把受干扰的卫星网络与干扰的卫星网络区分开来。受干扰卫星网络的链路噪声的增加为ΔT＝γ·ΔTs+ΔTe
其中，γ为卫星链路的传输增益(数值功率比，通常小于1)；ΔTs(K)为干扰地面站对受干扰卫星接收噪声温度的增加值，ΔTe(K)为干扰卫星对受干扰地面站接收噪声温度的增加值。可分别表示为
ΔTs＝Ptg1(θs)G2′/kLU
ΔTe＝Psg3′G4(θs)kLD
k为波尔兹曼常数(1.38×10-23JK)；Pt是干扰卫星网络地面站的发射机输出功率密度(W/Hz)；Ps是干扰卫星的发射机输出功率密度(W/Hz)；g1(θs)是干扰地面站对受干扰卫星的天线旁瓣发射增益；G2′是受干扰卫星的天线旁瓣接收增益；g3′是干扰卫星对受干扰地面站的天线旁瓣发射增益；G4(θs)是受干扰地面站的天线旁瓣接收增益；LU及LD是上行及下行通道的传播衰耗。设地面站的天线旁瓣增益相等，即
G4(θs)＝g1(θs)＝G(θs)
则
本发明仅对下行链路干扰进行分析，因此γ＝0。
任何一个其他卫星网络所引起的接收噪声温度增量不能超过6％，即ΔT/T≤6％。将计算结果与该门限值比较，若较门限值低就无需协调卫星网络即可投入运行。若比门限值大，有关网络的各方主管部门必须进行协调。
基于规避角的低轨星载动中通抗下行干扰策略实施方法
当低轨卫星星座低轨卫星进入低轨星载动中通应用低轨卫星的排他区域时，将低轨星载动中通应用低轨卫星终端投影至地表，利用低轨卫星星座下行pfd mask，计算低轨星载动中通应用低轨卫星终端所受干扰，用以判断是否需要关机，从而避免低轨卫星星座低轨卫星对低轨星载动中通应用低轨卫星的干扰。
干扰规避角门限计算
假设低轨星载动中通应用低轨卫星位于赤道上空，经度为long1，且与其上空同经度静止轨道卫星进行通信，那么计算低轨卫星星座低轨卫星位置从纬度0、经度long1开始，经度依次减小或增大，直至低轨卫星星座低轨卫星对低轨星载动中通应用低轨卫星的干扰小于门限值。此时，第一条直线：低轨星载动中通应用低轨卫星与低轨卫星星座低轨卫星所确定直线；第二条直线：低轨星载动中通应用低轨卫星与静止轨道卫星所确定直线，此两条直线的夹角α即定义为干扰规避角门限αmax。当α小于等于干扰规避角时，低轨卫星星座低轨卫星可能对低轨星载动中通应用低轨卫星产生干扰；当α大于干扰规避角时，低轨卫星星座低轨卫星不会对低轨星载动中通应用低轨卫星产生干扰。干扰规避角具体计算步骤如下：
(1)设低轨卫星星座低轨卫星的高度为h1，低轨星载动中通应用低轨卫星的高度为h2，地球半径为R，低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星的地心角为θ，该情况下即为经度差；
(2)根据低轨星载动中通应用低轨卫星的噪声温度T，计算噪声温度增量最大值ΔT
ΔT＝KT*0.06
其中，K为玻尔兹曼常数；
(3)根据余弦定理求得低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星的距离l
(4)根据如下公式，计算低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星的顶心角α(见图5)
α＝asin((h1+R)*sind(θ)/l)
(5)θ从0开始逐渐增大，计算每个θi所对应αi，以及在偏轴角为αi的情况下，低轨卫星星座低轨卫星主轴对准低轨星载动中通应用低轨卫星发射时，低轨星载动中通应用低轨卫星接收到的干扰信号功率EIRP；(注意：低轨卫星星座低轨卫星发射功率采用最大功率谱密度计算；本策略算法中，功率、等效全向辐射功率均采用功率谱密度)
(6)如果EIRPΔT，那么此时的αi即为干扰规避角αmax；如果EIRP≥ΔT，那么返回步骤(5)，θ继续增大并重新计算低轨星载动中通应用低轨卫星接收到的干扰信号功率EIRP。
干扰规避角门限内低轨星载动中通干扰规避实施步骤
当低轨星载动中通应用低轨卫星在低轨卫星星座低轨卫星方向上的偏轴角γ小于等于干扰规避角门限αmax时，按如下步骤进行低轨星载动中通应用低轨卫星是否受扰计算，并视情进行干扰规避：
(1)低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星连线，能够与地球相交的条件下，计算直线1：地心与低轨卫星星座低轨卫星连线，直线2：低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星连线，两条直线夹角φ的最大值φmax；如图6所示。
(2)假设低轨卫星星座低轨卫星的坐标为(xxz，yxz，zxz)、低轨星载动中通应用低轨卫星的坐标为(xdzt，ydzt，zdzt)，计算低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星距离l，并根据余弦定理计算夹角φ；如图7所示。
(3)如果φ大于φmax，那么判断低轨星载动中通应用低轨卫星不受扰，无需关机规避干扰；如果φ小于等于φmax，那么根据余弦定理计算低轨卫星星座低轨卫星到地球表面交点距离lxz2jd，再根据定比分点概念，计算地球表面交点坐标(xjd，yjd，zjd)：
xjd＝xxz-(lxz2jd*(xxz-xdzt)/l)
yjd＝yxz-(lxz2jd*(yxz-ydzt)/l)
zjd＝zxz-(lxz2jd*(zxz-zdzt)/l)
(4)根据地球表面交点坐标(xjd，yjd，zjd)，以及低轨卫星星座的下行功率通量密度(pfd)mask的XML文件，计算低轨卫星星座低轨卫星到地球表面交点的pfdjd，并根据pfdjd和lxz2jd反推计算出低轨卫星星座低轨卫星在直线：低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星连线方向上的EIRPxz(注意，应消除带宽对计算的影响，此处EIRPxz为EIRPxz谱密度)。
(5)根据低轨卫星星座低轨卫星、低轨星载动中通应用低轨卫星、静止轨道卫星三者的三维坐标，利用余弦定理计算低轨星载动中通应用低轨卫星在低轨卫星星座低轨卫星方向上的偏轴角γ，并根据低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星距离l、低轨卫星星座低轨卫星在直线：低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星连线方向上的EIRPxz、偏轴角γ，计算低轨卫星星座低轨卫星主轴对准低轨星载动中通应用低轨卫星发射时，低轨星载动中通应用低轨卫星接收到的干扰信号功率EIRPdzt。
(6)如果EIRPdzt≥ΔT，那么判断此时低轨星载动中通应用低轨卫星受扰，需关机规避干扰；如果EIRPdzt＜ΔT，那么判断此时低轨星载动中通应用低轨卫星不受扰，无需关机规避干扰。
仿真测试
试验场景为我低轨星载动中通应用低轨卫星飞经我国领土上空，与位于东经110.5度的中星10号卫星(NORAD编号为37677)进行星间通信，完成星上数据的回传任务。
试验一：低轨卫星星座选择美国卫星网络资料USASAT-NGSO-3A-R，ntc_id为117520087，该星座由35个轨道面，共2409颗卫星组成；轨道高度包含550、1275、1325km共3种。我们选取轨道高度为1275km、轨道倾角81度的卫星作为低轨卫星星座低轨卫星。根据国际通行的航天器安全距离50km要求，低轨星载动中通应用低轨卫星假设为一颗轨道高度1225km、轨道倾角35度的低轨卫星。
低轨卫星星座低轨卫星的下行EIRP密度最大值为-40.6dB(W/Hz)，低轨星载动中通应用低轨卫星接收天线参考国际电联S.465、S.580建议书中动中通地球站天线旁瓣特性。经计算，试验一中干扰规避角门限为73.9度。低轨卫星星座低轨卫星进入到低轨星载动中通应用低轨卫星干扰规避角内的时间段为t1至t1+7.5秒(轨迹每0.5秒采样一次)，卫星运行轨迹如图8所示，从图中卫星运行轨迹中截取16个采样点，两颗低轨卫星运行轨迹采样点数据如下表所示。
表1试验一中两颗低轨卫星运行轨迹的采样点数据表
低轨星载动中通应用低轨卫星接收机的噪声温度T取典型值500K，那么噪声温度增量门限值为-213.828dB(W/Hz)。
表2试验一仿真结果
| 偏轴角γ | 仿真结果 | 门限值 | 是否受扰 | |
| 1 | 73.82600132 | -1074.06 | -213.828 | 不受扰 |
| 2 | 71.62853766 | -249.63 | -213.828 | 不受扰 |
| 3 | 69.18355982 | -248.04 | -213.828 | 不受扰 |
| 4 | 66.44926258 | -246.65 | -213.828 | 不受扰 |
| 5 | 63.39682479 | -245.31 | -213.828 | 不受扰 |
| 6 | 59.98784148 | -244.14 | -213.828 | 不受扰 |
| 7 | 56.20485598 | -209.79 | -213.828 | 受扰，应关机处理 |
| 8 | 52.03850477 | -209.05 | -213.828 | 受扰，应关机处理 |
| 9 | 47.49896389 | -207.75 | -213.828 | 受扰，应关机处理 |
| 10 | 42.65730928 | -206.23 | -213.828 | 受扰，应关机处理 |
| 11 | 37.64188253 | -204.6 | -213.828 | 受扰，应关机处理 |
| 12 | 32.65864755 | -202.88 | -213.828 | 受扰，应关机处理 |
| 13 | 28.04318066 | -201.15 | -213.828 | 受扰，应关机处理 |
| 14 | 24.22487777 | -199.61 | -213.828 | 受扰，应关机处理 |
| 15 | 21.7113593 | -229.59 | -213.828 | 不受扰 |
| 16 | 20.84343175 | -229.73 | -213.828 | 不受扰 |
由仿真结果可见，当偏轴角γ小于干扰规避角门限αmax时，低轨星载动中通应用低轨卫星并不一定受扰；另外，由于低轨卫星星座在生成pfd的mask时已经考虑了对GEO地球站的保护，因此随着偏轴角γ减小，低轨星载动中通应用低轨卫星受扰程度并不是单调递增，且干扰最严重情况并不是发生在偏轴角γ最小时。
试验二：低轨卫星星座选择美国卫星网络资料USASAT-NGSO-3A-R，ntc_id为117520087。我们选取轨道高度为1275km、轨道倾角81度的卫星作为低轨卫星星座低轨卫星。低轨星载动中通应用低轨卫星轨道高度约600公里、轨道倾角约35度。
低轨卫星星座低轨卫星的下行EIRP密度最大值为-40.6dB(W/Hz)，低轨星载动中通应用低轨卫星接收天线参考国际电联S.465、S.580建议书中动中通地球站天线旁瓣特性。经计算，试验二中干扰规避角门限为23.4度。低轨卫星星座低轨卫星进入到低轨星载动中通应用低轨卫星干扰规避角内的时间段为t3至t3+43秒(轨迹每1秒采样一次)，卫星运行轨迹如图9红圈所示，弧段上共有44个采样点，两颗低轨卫星运行轨迹采样点数据如下表所示。
表3试验二中两颗低轨卫星运行轨迹的采样点数据表
低轨星载动中通应用低轨卫星接收机的噪声温度T取典型值500K，那么噪声温度增量门限值为-213.828dB(W/Hz)。
表4试验二仿真结果
由仿真结果可见，当偏轴角γ小于干扰规避角门限αmax时，低轨星载动中通应用低轨卫星并未受扰；这主要是因为低轨卫星星座在生成pfd的mask时已经考虑了对GEO地球站的保护，且低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星的高度相差较大(675km)，两星距离亦较远，低轨卫星星座低轨卫星发射信号衰减故较大，因此低轨卫星星座低轨卫星未对低轨星载动中通应用低轨卫星产生干扰。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
应用本发明后，当低轨卫星星座低轨卫星进入低轨星载动中通应用低轨卫星的排他区域时，将低轨星载动中通应用低轨卫星终端投影至地表，利用低轨卫星星座下行pfdmask，计算低轨星载动中通应用低轨卫星终端所受干扰，用以判断是否需要关机，从而避免低轨卫星星座低轨卫星对低轨星载动中通应用低轨卫星的干扰。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (4)
1.基于规避角的低轨星载动中通抗下行干扰方法，其特征在于，当低轨星载动中通应用低轨卫星在低轨卫星星座低轨卫星方向上的偏轴角γ小于等于干扰规避角门限αmax时，按如下步骤进行低轨星载动中通应用低轨卫星是否受扰计算，并视情进行干扰规避：
步骤1，低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星连线，能够与地球相交的条件下，计算直线1：地心与低轨卫星星座低轨卫星连线，直线2：低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星连线，两条直线夹角φ的最大值φmax；
步骤2，假设低轨卫星星座低轨卫星的坐标为(xxz，yxz，zxz)、低轨星载动中通应用低轨卫星的坐标为(xdzt，ydzt，zdzt)，计算低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星距离l，并根据余弦定理计算夹角φ；
步骤3，比较φ和φmax，如果φ大于φmax，那么判断低轨星载动中通应用低轨卫星不受扰，无需关机规避干扰；如果φ小于等于φmax，那么根据余弦定理计算低轨卫星星座低轨卫星到地球表面交点距离lxz2jd，再根据定比分点概念，计算地球表面交点坐标(xjd，yjd，zjd)：
xjd＝xxz-(lxz2jd*(xxz-xdzt)/l)
yjd＝yxz-(lxz2jd*(yxz-ydzt)/l)
zjd＝zxz-(lxz2jd*(zxz-zdzt)/l)；
步骤4，根据地球表面交点坐标(xjd，yjd，zjd)，以及低轨卫星星座的下行功率通量密度(pfd)mask的XML文件，计算低轨卫星星座低轨卫星到地球表面交点的pfdjd，并根据pfdjd和lxz2jd反推计算出低轨卫星星座低轨卫星在直线：低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星连线方向上的EIRPxz；
步骤5，根据低轨卫星星座低轨卫星、低轨星载动中通应用低轨卫星、静止轨道卫星三者的三维坐标，利用余弦定理计算低轨星载动中通应用低轨卫星在低轨卫星星座低轨卫星方向上的偏轴角γ，并根据低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星距离l、低轨卫星星座低轨卫星在直线：低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星连线方向上的EIRPxz、偏轴角γ，计算低轨卫星星座低轨卫星主轴对准低轨星载动中通应用低轨卫星发射时，低轨星载动中通应用低轨卫星接收到的干扰信号功率EIRPdzt；
步骤6，如果EIRPdzt≥ΔT，那么判断此时低轨星载动中通应用低轨卫星受扰，需关机规避干扰；如果EIRPdzt<ΔT，那么判断此时低轨星载动中通应用低轨卫星不受扰，无需关机规避干扰。
2.根据权利要求1所述的基于规避角的低轨星载动中通抗下行干扰方法，其特征在于，所述干扰规避角门限的获取方式为：
假设低轨星载动中通应用低轨卫星位于赤道上空，经度为long1，且与其上空同经度静止轨道卫星进行通信，那么计算低轨卫星星座低轨卫星位置从纬度0、经度long1开始，经度依次减小或增大，直至低轨卫星星座低轨卫星对低轨星载动中通应用低轨卫星的干扰小于门限值；此时，第一条直线：低轨星载动中通应用低轨卫星与低轨卫星星座低轨卫星所确定直线；第二条直线：低轨星载动中通应用低轨卫星与静止轨道卫星所确定直线，此两条直线的夹角α即定义为干扰规避角门限αmax。
3.根据权利要求2所述的基于规避角的低轨星载动中通抗下行干扰方法，其特征在于，所述干扰规避角门限的具体获取步骤为：
步骤a,设低轨卫星星座低轨卫星的高度为h1，低轨星载动中通应用低轨卫星的高度为h2，地球半径为R，低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星的地心角为θ；
步骤b,根据低轨星载动中通应用低轨卫星的噪声温度T，计算噪声温度增量最大值ΔT
ΔT＝KT*0.06
其中，K为玻尔兹曼常数；
步骤c,根据余弦定理求得低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星的距离l
步骤d，根据如下公式，计算低轨卫星星座低轨卫星与低轨星载动中通应用低轨卫星的顶心角α
α＝asin((h1+R)*sind(θ)/l)
步骤e，θ从0开始逐渐增大，计算每个θi所对应αi，以及在偏轴角为αii的情况下，低轨卫星星座低轨卫星主轴对准低轨星载动中通应用低轨卫星发射时，低轨星载动中通应用低轨卫星接收到的干扰信号功率EIRP；
步骤f，如果EIRP<ΔT，那么此时的αi即为干扰规避角αmax；如果EIRP≥ΔT，那么返回步骤2.5，θ继续增大并重新计算低轨星载动中通应用低轨卫星接收到的干扰信号功率EIRP。
4.根据权利要求3所述的基于规避角的低轨星载动中通抗下行干扰方法，其特征在于，所述方法中采用噪声温度增量法，即计算受干扰卫星网络的链路由于干扰卫星网络而引起的噪声温度的增加ΔT(K)。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311257820.4A CN117278105B (zh) | 2023-09-27 | 基于规避角的低轨星载动中通抗下行干扰方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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