[发明专利]一种多星多波束联合赋形覆盖区设计方法

说明书

本发明公开了一种多星多波束联合赋形覆盖区设计方法，包括以下步骤：根据需求确定GEO卫星需覆盖的地面任务区域；根据单颗GEO卫星覆盖范围，将地面任务区域拆分割为多个赋形覆盖区；设计赋形覆盖区边缘的极化隔离方式；计算多波束频率复用级数；设计赋形覆盖区边缘的波束频率划分；计算相邻覆盖区的双星轨位间隔边界。本方法具有以下优点：通过波束赋形实现任务区域的多星联合覆盖，灵活性、精细化程度高；采用极化隔离、频率划分和指向隔离策略，有效避免多星多波束之间的相互干扰，保证通信质量；通过计算双星轨位间隔边界，能够为GEO轨位选取提供边界参考，有利于卫星通信系统的规划和频轨资源申请。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种多星多波束联合赋形覆盖区设计方法。

背景技术

卫星通信技术由于其卓越的全球覆盖能力，在信息通信领域具有不可替代的重要作用。卫星通信系统中，单颗卫星的覆盖能力有限，当需要覆盖的地域范围较广时，需要多颗卫星联合对任务区域进行覆盖，以满足通信需求。同时，随着卫星通信技术的发展，多波束卫星成为卫星通信系统的重要组成部分，如何在多星多波束条件下，通过对各卫星波束进行赋形，实现对任务区域的联合覆盖，并满足全部卫星、全部波束之间互补干扰的约束，是进行联合覆盖设计的关键问题和难点问题。

发明内容

针对在多星多波束条件下实现对任务区域的联合覆盖问题，本发明公开了一种多星多波束联合赋形覆盖区设计方法，其步骤包括：

S1，根据卫星通信需求确定GEO卫星需覆盖的地面任务区域；

将全球区域按经纬度平均划分为若干个区域网格，并对每个区域网格进行唯一编号标识，其中经度划分步长为α，纬度划分步长为β，则全球区域共划分为360/α+180/β个区域网格；

根据卫星通信需求对应的地面范围，确定对应的地面任务区域网格，得到GEO卫星需覆盖的地面任务区域网格的标识集合M；将卫星通信需求对应的地面范围在大地坐标系中的最东端至最西端的经度跨度和最北侧至最南侧的纬度跨度分别记为Long₀和Lat₀。

S2，根据单颗GEO卫星能支持的覆盖范围，将地面任务区域分割为多个赋形覆盖区，赋形覆盖区数量即为覆盖地面任务区域所需的GEO卫星数量，每颗卫星通过波束赋形技术覆盖一个赋形覆盖区；

S21，根据卫星通信系统中单颗GEO卫星的转发器性能，确定单颗GEO卫星的地面覆盖范围，将单颗GEO卫星在地面的经度方向能覆盖的最大跨度记为long_s，在地面的纬度方向能覆盖的最大跨度记为lat_s；

S22，计算覆盖地面任务区域所需的GEO卫星数量：

其中N_long为覆盖地面任务区域时，在经度方向上所需GEO卫星数量，N_la为纬度方向所需卫星数量，表示向上取整；

S23，对于覆盖地面任务区域的N颗GEO卫星，第i颗GEO卫星覆盖的地面经纬度范围记为A_i＝{(long_i-s,long_i-e),(la_i-s,la_i-e)}，其中，i＝1,2,...,N，long_i-s和long_i-e分别表示第i颗GEO卫星覆盖的地面范围的经度的起始和终止范围，la_i-s和la_i-e分别表示第i颗GEO卫星覆盖的地面范围的纬度的起始和终止范围；

将地面任务区域网格，按照上述N颗GEO卫星对应的覆盖范围依次进行划分，得到N个网格标识子集合，第i颗GEO卫星覆盖的地面范围对应的网格标识子集合记为m_i，m_i对应的地面任务区域称为第i颗GEO卫星的赋形覆盖区，