[发明专利]一种低轨通信卫星星座与用户站连通规划方法

权利要求书

1.一种低轨通信卫星星座与用户站的连通规划方法，其特征在于，所述方法步骤包括

S1、根据卫星相对于用户站的最小通信仰角，计算卫星-地心-用户站的最小通信张角余弦；

S2、计算所有用户站在WGS84坐标系的位置；

S3、通过轨道预报获得一个规划周期内所有卫星在WGS84坐标系的位置；

S4、根据S2-S3计算卫星相对于用户站的地心张角余弦，确定卫星星座与信关站连通规划，在相应的所述卫星星座与信关站连通规划内将所述地心张角余弦与所述最小通信张角余弦进行比较，获得一个规划周期内卫星的用户链路波束的可用时间段；

S5、根据S4得到的可用时间段，分别计算卫星到用户站指向的方向信息和用户站天线的方向信息；

S6、在一个规划周期内，根据所述可用时间段、所述卫星天线到用户站指向的方向信息和所述用户站天线的方向信息计算用户站与卫星星座的连通序列；

S7、重复步骤S3-S6直至完成所有规划周期，得到最终中的连通规划。

2.根据权利要求1所述的低轨通信卫星星座与用户站的连通规划方法，其特征在于，所述步骤S1包括

S11、根据正弦定理，获得卫星相对于用户站的地心张角θ与卫星相对于用户站的仰角γ之间的关系：

其中，R是地球赤道半径，r是卫星的地心距；

S12、设定卫星相对于用户站的最小通信仰角γ₀，计算卫星-地心-用户站的最小通信张角余弦：

3.根据权利要求1所述的低轨通信卫星星座与用户站的连通规划方法，其特征在于，所述步骤S3包括

S31、根据测控站的观测数据确定所有卫星的初始位置；

S32、利用轨道预报获得一个规划周期内所有卫星在J2000坐标系中的位置；

S33、计算所述规划周期内J2000坐标系到WGS-84坐标系的坐标转换矩阵，并将所有卫星在J2000坐标系中的位置矢量转换到WGS84坐标系。

4.根据权利要求1所述的低轨通信卫星星座与用户站的连通规划方法，其特征在于，所述步骤S4包括

S41、根据用户站在WGS84坐标系中的位置与卫星在WGS84坐标系中的位置，计算卫星相对于用户站的地心张角θ的余弦为：

其中，P_yh^w表示用户站在WGS84坐标系中的位置矢量，P_s^w表示卫星在WGS84坐标系中的位置矢量，上角标w代表WGS84坐标系；

S42、确定卫星星座与信关站连通规划；

S43、根据相应的所述卫星星座与信关站连通规划，将S41中得到的地心张角θ的余弦与卫星-地心-用户站的最小通信张角的余弦进行比较判断，获得卫星与用户站的可用时间段。

5.根据权利要求4所述的低轨通信卫星星座与用户站的连通规划方法，其特征在于，确定卫星星座与信关站连通规划包括

S421、根据卫星相对于信关站的最小通信仰角，计算卫星-地心-信关站的最小通信张角余弦；

S422、计算所有信关站在WGS84坐标系的位置；

S423、通过轨道预报获得一个规划周期内所有卫星在WGS84坐标系中的位置；

S424、根据S422-S423计算所有卫星相对于信关站的地心张角余弦，并分别与S1中的所述最小通信张角余弦比较，获得卫星与信关站的可连通时间；

S425、根据S424得到的可连通时间，分别计算卫星馈线链路天线的方向信息和信关站天线的方向信息；

S426、根据所述可连通时间、卫星馈线链路天线的方向信息和信关站天线的方向信息，计算在一个连通规划周期内信关站与卫星星座的连通序列；

S427、重复步骤S423-S426直至完成所有连通规划周期，得到卫星星座与信关站连通规划。

6.根据权利要求1所述的低轨通信卫星星座与用户站的连通规划方法，其特征在于，所述卫星到用户站指向的方向信息包括卫星到用户站指向的方位角和卫星到用户站指向的离轴角；

所述用户站天线的方向信息包括用户站天线的方位角和用户站天线的仰角。